基于單片機模糊推理的洗衣機控制系統設計

摘要：為了更好的模仿人工洗滌過程，提高洗衣機的洗滌質量，針對以單片機為核心的洗衣機控制系統，引入了模糊推理技術。首先闡述了模糊洗衣機的基本原理，完成了系統硬件設計；在軟件方面，對檢測到的水溫及骯臟度、衣質、衣量等物理量進行模糊化處理，建立了洗滌規則庫，通過模糊推理，實現對洗滌時間、水流強弱、洗滌劑用量以及脫水時間的自動控制，提高了洗衣機的自動控制和智能化程度。
關鍵詞：單片機；模糊推理；洗衣機；自動控制

模糊控制洗衣機是一種智能型的、真正全自動的洗衣機。它能自動識別衣質、衣量及骯臟程度，自動決定水量，自動投入適量的洗滌劑，從而全部自動地完成整個洗滌過程。洗滌程序是通過模糊推理來決定的，因此有極高的洗滌效能，不僅提高了洗衣機的全自動化程度，而且大大提高了洗衣質量。

1 控制系統基本原理
模糊洗衣機通過對衣質、衣量、衣物骯臟度及初始水位高低情況等輸入量，來決定洗滌時間、水流強弱、洗滌劑用量以及脫水時間等。因此，系統的被控對象主要是洗滌時間、水流強弱、洗滌劑用量及脫水時間等，即輸出量。洗衣機中被控對象的運動規律極其復雜，很難用數學語言的形式來表達。而模糊控制無需建立被控對象的數學模型，因此適用于洗衣機控制。模糊型洗衣機無需人為按鍵設置水位、水流方式、洗滌時間、清洗時間和脫水時間，用戶只需放進待洗衣物，按下啟動鍵，洗衣機便能自動完成洗滌過程，實現了真正的“全自動”。
模糊洗衣機要求控制系統能根據測得的衣質、衣量情況，確定適當水位、水流強度、洗滌時間、洗滌劑用量，并根據骯臟度的變化合理地修正洗滌時間，以達到節水和節能的目的。

1)輸入量(分三級)
負載：偏大、中等、偏??；
衣質：棉織品偏多、棉和化纖各半、化纖織品偏多；
水溫：偏高、中等、偏低。
2)輸出量(分五級)
水流強度：特強、強、中等、弱、特弱；
洗滌時間：特長、長、中等、短、特短。
3．2 模糊推理
洗農機模糊控制系統的主要工作就是依據語言規則進行模糊推理決策。因此，在進行模糊規則推理之前，先要確定好語言控制規則(即知識庫)。語言控制規則是根據經驗知識來確定的，并在實驗過程中不斷加以修正和完善。它相當于計算機程序設計語言的條件語句：“IF……THEN……”。
根據輸入量與輸出量的分級組合，對于水流強度和洗滌時間可以用以下27(=3×3×3)條模糊規則來表示。
規則一：如果負載偏小，衣質化纖織品偏多，且水溫偏高；那么將水流特弱，洗滌時間特短。
規則二：如果負載偏大，衣質化纖織品偏多，且水溫偏高；那么將水流中等，洗滌時間中等。
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