1、 本科毕业论文（设计、创作） 题 目： 基于 matlab的神经模糊控制洗衣机仿真设计 学生姓名： 学号： 0231002047 所在院系： 信息与通信技术系 专业： 电子信息工程 入学时间： 2010 年 9 月 导师姓名： 职称 /学位： 讲师 /博士 导师所在单位： 完成时间： 2014 年 5 月 安徽三联学院教务处 制 安徽三联学院毕业论文 1 基于 matlab 的神经模糊控制洗衣机仿真设计 摘 要： 本论文的首要设计目的是设计一个洗衣机模糊控制器，根据洗衣机桶内水的状况，来调节洗涤过程中水位和时间的控制，以达到洗涤成功的目的。 本文着重 研究了 MATLAB 模糊控制。 开始，
2、介绍了模糊控制基本原理， 提出 要控制的变量 因素 ，水位 、 洗涤时间 。而后 ， 定义 输入、输出 的 模糊集，结合实际情 形 定义 隶属函数， 再以后 创建模糊控制 的 规则，给出控制表，进行推理。 最后，对系统进行仿真，此处利用了 Simulink。 关键词： 模糊控制；模糊集；隶属函数；控制规则；模糊推理 安徽三联学院毕业论文 2 Design and implementation of the washing machine based on MATLAB Abstract： The primary design objective of this thesis is to des
3、ign a fuzzy controller based on the washing machine, water washing machine barrel, control to adjust the water level and time in the washing process, in order to achieve the purpose of washing success. This paper focuses on the MATLAB fuzzy control. Start, introduces the basic principle of fuzzy con
4、trol, the variable factors to control, water, washing time. Then, the definition of fuzzy input, output set, combined with the actual situation of definition of membership function, then create a fuzzy control rules, gives the control table, reasoning. Finally, the system simulation, the use of Simu
5、link. Keywords: fuzzy control; fuzzy set; membership function; control rules; fuzzy reasoning 安徽三联学院毕业论文 I 目 录 第一章 引言 . 1 1.1 选题的目的和意义 . 1 1.2 国内外发展形势 . 1 1.3 MATLAB . 1 1.4 模糊控制 . 3 1.5 论文要容 . 3 第二章 模糊控制器原理及设计 . 5 2.1 模糊控制原理 . 5 2.1.1 模糊集合 . 5 2.1.2 模糊控制器的组成 . 6 2.1.3 模糊控制系统的工作原理 . 8 2.1.4 模糊控制器的结构
6、 . 13 2.2 模糊控制系统 . 14 2.2.1 按信号的时变特性分类 . 14 2.2.2 按模糊控制的线性特性分类 . 14 2.2.3 按静态误差是否存在分类 . 14 2.2.4 按系统输入变量分类 . 14 2.3 模糊控制器的设计 . 14 第三章 洗衣机的模糊控制 . 17 3.1 时间控制 . 17 3.1.1 确定模糊控制器的结构 . 17 3.1.2 定义输入、输出模糊集 . 17 3.1.3 定义隶属函数 . 17 3.1.4 创建模糊控制规则 . 19 3.1.5 创建模糊控制表 . 19 3.1.6 模糊推理 . 20 3.2 水位控制 . 23 安徽三联学院毕
7、业论文 II 3.2.1 创建模糊控制系统 . 23 3.2.2 模糊控制的 Simulink 仿真 . 24 3.3 本章小结 . 25 结 论 . 26 参考文献 . 28 附录 1 . 29 附录 2 . 30 附录 3 . 31 附录 4 . 32 致谢 . 27 安徽三联学院毕业论文 1 第一章 引言 1.1 选题的目的和意义 当代社会，人们生活水平不停提高，生活节奏不停 加快 ,人们对种种方便、快捷的家用电器需求量愈来愈大，为提高人们的生活效率和质量，全自动洗衣机应运而生。此篇论文设计是以此进行研究。本论文的首要设计目的是设计一个洗衣机模糊控制器，根据洗衣机桶内水的状况，来调节洗涤
8、过程中水位和时间的控制，以达到洗涤成功的目的。 洗衣机的发展是迅速变化的，其产品类型也有很多。我对于洗衣机的要求，无非就是： 省时、省电、省水、磨损率小、操作方便、功能完善等 。我们希望有好的洗涤方式，同时我们想能够得到好的洗衣控制方式。现在，洗衣机的发展，是趋向智能化、全自动化的，利用微电脑科技控制。 1.2 国内外发展形势 1965 年，美国加州大学 L. A. zadeh 教授提出用 “隶属函数 “的观点来描述事物模糊性的模糊聚合理论，奠定了模糊数学的基本。 首例，在自动控制和模糊控制的领域，是实际工程中的应用。 30 年，模糊数学得到很大的发展，在理论和应用方面都取得惊人的成绩。 19
9、85 年，第一个模糊逻辑芯片诞生，这是模糊技术在实际应用重的的一个里程碑。日本、美国、德国等众多知名企业都在研究此方面的工作，开辟了许多商业的模糊逻辑芯片。年代后期至年代中期在上个世纪取得了自顺应模糊类似推理，模糊控制，模糊神经 网络和自顺应模糊推理体系。给模糊技术的应用带来了新的活力，带来了很好的前景。 我国在工程技术中的应用相对较弱，连续监测体系的设计方式和便于模糊控制方式的工程应用已经被提出。 1.3 MATLAB 科学研究和工程应用中，经常需要大量的数学计算，矩阵运算也是必要的。这些操作常常很难用手动精确、快速进行，需要在计算机协调下完成计算。现在比较盛行的言语，如 Fortran 和
10、 C 编写步调必要的相干算法既深刻明白，还必要熟练掌握言语的语法和编程技术。关于多数科学家，同时有这两技术很难。常常安徽三联学院毕业论文 2 环境下，程序复杂，不但消耗人手及 资源，也会影响事情流程和效率。为了降服这些困难，美国公司推出 “矩阵实行室 “（简称）包，并不停更新和扩充。现在最新的版本为 5.x。实践证明你能够在很短时间了解 Matlab 的基本知识，利用的只是几个小时后它将能够或者开端掌握。 Matlab 言语有以下特点： NO.1：编程的效率很高； 这是科学与工程计算的高级言语，容许书面言语步调的数学形式，更加基础易懂。因此，言语也被称为微积分基本科学论文的写作，因为它是简略算
11、法，言语编程效率高，易于明白。 NO.2：用户利用方便； Matlab 言语是表明的言语实行 （ 在没有专用对象之前正在编译 )，它是机动、 方便、 调试其富对象、 调试速度更快，必要更少的时间来学习。人们用任何言语到步调和调试步调一样平常经历四个步骤：编辑、编译、连接以及实行和调试。每一步都是为了干系，编程进程中它们之间的循环瀑布。言语比其他言语，能够办理上述问题，编辑，编译，链接和实行集成。它能够在同一屏幕上，操作机动敏捷清除在文字输入步调，以及语义错误，语法错误，从而加快了用户编写，修改和调试步调的运行速度，能够说，在编程和调试的进程，而且是一个比 VB 言语简略。 NO.3：扩充能力强
12、； 高版本具的有 丰富的库函数，庞大的数学运算，能够直接调用，和库函数，如在形成用户的文件，用户文件或作为一个库函数调用。因此，用户能够依据本身的需求来促进创建和拓展新的库函数，从而提高了 Matlab 效率和扩大其功能。另外，为了充实利用资源的言语如 Fortran ， C ，包罗方式，在混合编程的形式传输文件的用户的 Fortran ， C言语步调，方便地调用的 Fortran ， C 子步调言语相干的子程序。 NO.4：语句简略，有丰富的内涵； 在 MAT1 AB 言语功能的最基本和最重要的组成部门，它的一般形式，这是从函数名的函数，输入 变量和输出变量，函数 f 。 NO.5：高效方便
13、的矩阵和数组运算； 安徽三联学院毕业论文 3 大多数这些操作符不能转变被移动到数组的数组操作，一些如算术运算符只要增长 “ ？ “阵列能够另外间操作，利用，它不必要定义数组的维数，并给出了特别矩阵的矩阵功能，专业图书馆的功能，因此，不太迢遥的将来，它必须能够或者成为名副其实的 “主计算表 “的科学算法言语。 NO.6：方便的绘图功能； Matlab 的绘图是非常方便的，它有一系列的图形函数（命令）。另外，在稳固的色彩调解变量调用绘图功能点，线，双重或多重线。这类设计是通用的编程言语所不能及的。 1.4 模糊控制 在人为经历基本之上。对一个熟练的操作人员，他每每依附丰富的实践经历，采取恰当的方式
14、来奇妙地控制一个庞大进程。 模糊控制还没有一个统一的定义。从广义上，可将模糊控订定义为： “以模糊控制聚合理论、模糊言语变量以及模糊推理为基本的一类控制方式 “，或定义为 “接纳模糊聚合理论和模糊逻辑， 模糊控制理论具有的特点： a.模糊控制不必要被控对象 b. 模糊控制是一种智能控制方式。 c.模糊控制易于被人们继承。 d. 容易布局。模糊控制规则易于用软件来实现。 e.鲁棒性好，顺应性好。议决专家经历设计的模糊 规则能够对庞大的对象进行有效的控制。 1.5 论文要容 本课题的重要是议决模糊控制来对洗衣机进行控制，议决 MATLAB 对其进行仿真。能自动预选水位和洗涤时间，对整个洗涤进程实施
15、监控，并适时调解这些运行的参数，以到达最佳的洗涤结果。 重要内容： 第一章，当前洗衣机的技术及应用，本设计的研究目的和意义； 第二章，介绍模糊控制的原理，控制器的分类，模糊控制的设计步骤。 安徽三联学院毕业论文 4 第三章，洗衣机的控制器设计，确定了两个变量，时间和水位。从两方面设计进程以及相应的设计参数。最终议决软件得出结论图，证明本设计的合理性和可行性。 安徽三联学院毕业论文 5 A/D 计算控制变量 模糊量化处理 模糊控制规矩 模糊决策 非模糊化处理 D/A 传感器 被控对象 执行机构 + 第二章 模糊控制器原理及设计 2.1 模糊控制原理 模糊控制的原理框图如图 1所示。其核心为模糊控
16、制器，图中线框内所示， 得到模糊控制量 u，即 Reu 由模糊控制原理图可知，模糊控制体系与常常计算机数字控制体系的差异是模糊控制器的使用。重要是取决于模糊控制器的布局、所接纳的模糊规则、合成推理算法以及模糊决定筹划的方式等因素。 图 2-1 模糊控制原理图 2.1.1 模糊集合 模糊聚合 3是用来表达模糊性观点的聚合，又称模糊集、模糊子集。平凡的聚合是指具有某种属性所表达的观点应该是清楚的，边界是明白的。因此每个对象对付聚合的隶属干系也是明确的。 普通聚合用特征函数来表现，模糊聚合用隶属函数来描述。隶属函数很好地描述事物了模糊性。隶属函数有以下两个特点。 （ 1）隶属函数的值域为 0,1，隶属函数的值越靠近于 1，表现元素 x 属于模糊聚合 A 的程度越大。反之， 越靠近于 0，表现元素 x属于模糊聚合 A 的程度越小。 给定值 +
