模糊洗衣机

1965年美国的扎德教授创立了模糊逻辑理论,到现在模糊技术已经被广泛地应用在各个领域。虽然起源于美国,但是模糊技术在中国和日本却得到了广泛的关注,并且两国在理论研究和实际应用方面走在了世界的前列。模糊控制技术在家用电器中得到了广泛的应用,研制了模糊家电系列产品。所谓模糊家电就是融入人们对家电使用的经验知识,根据人的经验建立操作模式,在电脑的控制下可模仿人的思维进行判断的家用电器。一个模糊家电就像是一个普通家电和一个熟练操作员的结合体,这样用户对家电的操作会更加简单高效。现在已经投放市场的模糊家电有模糊电视机、模糊空调器、模糊吸尘器、模糊电冰箱、模糊电动剃须刀等,种类很多,但是它们所用的原理都是一样的。一个模糊控制系统通常由输入量、模糊推理规则和输出量组成,系统根据不同的输入量采用对应的推理规则决定输出量的大小。下面我们以最常用的模糊洗衣机为例来介绍模糊家电的原理,如图3.31所示。

图3.31　模糊洗衣机的控制原理图

在洗衣服的时候,通常决定洗涤效果的主要因素为:衣服的种类、水的温度、洗涤剂和机械力。衣服种类主要有棉纤和化纤两种,化纤的衣服要比棉纤维的衣服好洗。水温越高,洗涤效果越好;洗涤剂主要由各种酶决定洗涤效果;机械力也就是洗衣机通过水流来模拟揉、搓等各种人的动作。模糊洗衣机中具有检测各种状态的传感器,主要有负载量传感器、水位传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器。负载量传感器主要用于检测洗涤衣服的多少;水位传感器用来确定水位的高低和衣服吸水能力的大小;布质传感器用来测定所洗衣物属于棉纤类还是化纤类;洗涤粉传感器主要测定洗涤粉的种类。模糊洗衣机根据从各种传感器中得到的信号,进行模糊控制,以确定洗涤方法。

模糊洗衣机的控制原理如图3.31所示。首先将从各种传感器中得到的数据按照数值的不同分成各种不同的档次,如水温分高、中、低,衣服分少、一般、多等档次,数据所分的档次越多,洗涤的精度越好,但是推理规则就会增加。然后把这些不同的档次作为输入量送入模糊控制推理器中,根据推理规则来决定洗涤时间和水流强度。模糊控制推理器一般是一个智能芯片,具有储存和计算能力,推理规则就储存在这个芯片中。怎样确定推理规则呢?实际上推理规则就是把人洗衣服的模糊经验数字化。例如,如果负载小,洗涤的是化纤衣服,且水温高,人们就会用小的力量且洗涤时间短。将很多类似的经验规则化,就形成了推理规则。在用的时候,根据不同的输入组合,采用不同的规则就可以了。