全自动洗衣机的模糊控制ppt课件

全自动洗衣机的模糊控制,2/25,全自动洗衣机的模糊控制,单片机模糊控制洗衣机具有自动识别衣质、衣量，自动识别肮脏程度，自动决定水量，自动投入恰当的洗涤剂等功能，从而全部自动地完成整个洗涤过程。由于洗涤程序是通过模糊推理决定的，故有着极高的洗涤效能，从而不但大大提高洗衣机的全自动化程度，也大大提高了洗衣的质量。用MC6805R3控制的模糊控制洗衣机可以说是真正的全自动洗衣机。在整个控制过程中，单片机MC6805R3和模糊控制软件起了决定性的作用。MC6805R3对洗衣机的控制系统逻辑结构如图1所示。这个系统中包括电源电路、洗衣机状态检测电路、显示电路和输出控制电路。,3/25,全自动洗衣机的模糊控制,图1控制系统逻辑结构图,4/25,一、全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构,一、全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构1、电源电路电源电路由变压器TF、桥式整流器、滤波电容和集成稳压电路7805组成。电源电路中还有二极管D1，它用于隔离滤波电容与桥式整流电路，使之进行过零检测。7805输出的5V电压和交流电源的一端相接，以组成双向晶闸管的直接触发电路。2、洗衣机状态检侧电路状态检测电路一共有7个。它们分别是内桶平衡检测电路、衣质与衣量检侧电路、过零检测电路、电源电压检测电路、温度检测电路、水位检测电路和浑浊度检测电路。,5/25,一、全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构,(1)内桶平衡电路由平衡开关K和R35电阻组成，它用于检测内桶运行时的状态是否平衡稳定。(2)衣质、衣量检侧电路由电动机M2，二极管D4、D5，电阻R21、光敏三极管Tr9，电阻R14和反相器7404组成。其中D4是发光二极管，它和Tr组成光电耦合管，用于隔离交直流信号以及产生衣质和衣量信号。(3)过零检测电路由电阻R1、R2、晶体管Tr1和反相器7404组成。当桥式整流器产生全波整流信号输出时，马上通过R1送到晶体管Tr1的基极，当整流信号为正时，Tr1导通，整流信号为0时，Tr1截止；Tr1输出的信号再由7404反相之后送到单片机MC6805R3的INT端。很明显，只要电源过零就会产生中断请求信号。,6/25,一、全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构,(5)水位检测电路由电位器w3和相应的机械部件组成，当水位变化时会使w3的中心抽头产生位移。故送入到MC6805R3的AN0端的信号大小也产生变化。(6)浑浊度检测器电路由红外发光管D3、红外接收管Tr3和有关电阻组成。被检测的水从D3和Tr3之间流过，由于不同浑浊度的水从中流过，使红外信号的强弱变化不同，故MC6805R3送到的AN0端的信号大小反映了衣服的肮脏程度。(7)温度检测电路由MTS102、LM358和有关电阻、电容组成。其中MTS102是水温检测器。第一级LM358用作阻抗隔离器，第二级LM358用作放大器，检测结果送入到MC6805R3的AN1端。,(4)电源电压检测电路由整流二极管D2，滤波电容C5和调整电位器W1组成。由于D2只是进行半波整流，所以当电源下降时，W1的抽头也会较灵敏的反映出电源下降的情况。电源电压的变化情况由MC6805R3的AN0端进行检测。,7/25,一、全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构,3、显示电路显示电路由晶体管Tr10、Tr11、Tr12、Tr13、发光二极管D6D12、7段发光二极管显示器LED1、LED2、LED3和相应的电阻组成。其中晶体管Tr10Tr13是作为扫描开关管，用于选择D6D7、LED1、LED2、或LED3；而LED1LED3用于显示定时时间；D6D7用于显示洗衣机的现行工作状态。4、输出控制电路输出控制电路由触发电路和相应的双向晶闸管组成，控制电路共有五路。L1是进水电磁阀，L2是排水电磁阀.M1是自动洗涤剂投入电动机，M2是主电动机。其中双向晶闸管TA1、TA2用于控制主电动机M2的正反转；TA2用于控制洗涤剂投入电动机；TA3用于控制进水电磁阀；TA3用于控制排水电磁阀。所有的双向晶闸管都采用第、象限触发。,8/25,一、全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构,除了上述电路以外，还有工作起/停和状态设定电路。N1是洗衣机全自动工作的起/停按钮；N2是功能选择按钮，它可以设定洗衣机从某个程序开始进行工作。所有的电路都在MC6805R3单片机的控制下工作。由于MC6805R3有较多I/O的端口，对洗衣机这种需要检测和控制功能较多的家用电器是十分合适的，它可以使系统的逻辑结构达到十分简洁的形式。,9/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理在模糊洗衣机中，浑浊度、布质、布量等都是通过对现行状态的检测，再通过模糊推理得出的。在模糊推理中，需要考虑推理的前件和后件，也就是推理的输入条件和输出结果。在模糊洗衣机中，主要是考虑布质、布量、水温和肮脏程度这几个条件，从这些条件求取水位、洗涤时间、水流漂洗方式和脱水时间等。模糊洗衣机的推理如图2所示。,10/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,图2推理框图,11/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,从图2中可以看出，模糊洗衣机是一个多输入多输出的模糊推理和控制系统。在实际中，模糊推理的前件和后件之间的相关关系对于不同的因素有所不同。浑浊程度和水温可以确定洗涤剂投放的剂量和洗涤时间，而布量、布质等可以确定水位和水流、脱水时间等。因此，在推理中把有关前件和后件进行处理，这种处理分成主要因素推理和顺序因素推理两种。通过这两种推理处理，不但使推理变得较为简单，而且可以在众多因素中清晰地区别出连锁关系的因素。考虑到洗衣过程中的两种情况，一种是静态的，即洗涤剂浓度；另一种是动态的，即洗衣水流及时间，故推理分两大部分，也就是洗涤剂浓度推理和洗衣推理。,12/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,洗涤剂浓度推理规则如下:如果浑浊度高，则洗涤剂投入量大；如果浑浊度偏高，则洗涤剂投入量偏大；如果浑浊度低，则洗涤剂投入量小。洗衣推理规则如下:如果布量少，布质以化纤偏多，而且水温高，则水流为特弱，洗涤时间特短；如果布量、布质以棉布偏多，而且水温低，则把水流定为特强，洗涤时间定为特短；,13/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,表6-1洗衣的模糊推理,洗衣推理如表6-1所示，它给出了洗衣推理的所有规则。很明显这些规则的前件有三个因素，后件有两个因素，故它们也是一种多输入多输出推理。,14/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,图3水温、布量和时间的模糊量,15/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,对于主要因素推理和顺序因素推理这两种推理，它们之间有着隐含的推理关系。主要因素推理是以采用人的思维中的“主要因素起决定作用”原理执行的，在这种原理中，抛弃各种次要因素，以简明的形式产生因素少的推理原则，便于进行处理。顺序推理则是把前一种推理的结果作为本次推理的前件，从而推理出新的结果。在洗衣机中，如果考虑浑浊度、洗涤剂投人量、水流、洗涤时间等因素的推理，作为主要因素推理显然有：如果浑浊度高，洗涤剂投入量大；,16/25,二、模糊全自动洗衣机的模糊推理,从表6-1中也可以看出另一种主要因素推理有:如果布量多，布质以棉布偏多，而且水温高，则水流为强，洗涤时间为中；但实际上，洗涤剂投入量大时，要求洗涤时间较长才能洗得干净，故还需考虑顺序因素推理：如果洗涤剂投入量大，则洗涤时间长；如果洗涤剂投入量中，则洗涤时间中；当顺序推理和主要因素推理推出的某一个后件因素的隶属度不同时，则采用最大原则处理；而得到某个后件的模糊量不同时，则采用“大者优先”的原则处理。,17/25,三、洗衣机物理量检测,三、洗衣机物理量检测洗衣机在洗衣过程中起决定作用的物理量有布质、布量、浑浊度、水温等四种。物理量都需要采用一定的方法检测出来，并且转换成MC6805R3单片机能接受的形式送入单片机中，才能进行处理和执行模糊推理。1、浑浊度检测衣物的肮脏程度、肮脏性质和洗净程度等都需要检测，以便进行工作过程的整定和控制，浑浊度的检测是采用红外光电传感器完成的。利用红外线在水中的透光和时间的关系，通过模糊推理，以得出检测结果，而这个结果就可以用于控制推理。,18/25,三、洗衣机物理量检测,根据红外接受管所接受到的红外线强度，就可以得出水的浑浊度。通过实验，可知在洗涤过程中红外线透光率的变化情况，以及有关因素的关系，这种关系如图4所示。在图6-4(a)中给出了洗涤开始到漂洗结束的整个过程透光率的变化曲线。从曲线中可以看出，随着洗涤的开始，衣物中的脏物溶解于水，使透光率下降；同时。随着洗涤剂的加人，衣物中的污物进一步溶解和脱落于水，故透光率进一步下降，并达到一个最低值，然后随着漂洗的进行，衣物变干净，水质也变清，从而使红外透光率逐渐升高，最后达到初值。一般而言，当透光率再次达到初始值时，说明衣物洗涤干净，这时可以停止漂洗。,19/25,三、洗衣机物理量检测,图4(b)表示了衣物轻度污脏和重度污脏进行洗涤时红外线透光率的变化曲线。重污时，透光率较差；轻污时，透光率较高。利用这种特性可以判别衣物的污脏程度。图4(c)表示了衣物的污脏性质。油污时透光率较高，泥污时透光率较低。图4(d)表示了洗涤剂的类型。液体洗涤剂透光率高，粉末洗涤剂透光率较低。按照图4给出的透光曲线，就可以根据洗衣机中的透光率来判别衣物的污脏程度、污脏性质，以及洗涤剂的种类，从而可以按此法进行洗涤过程控制。,20/25,三、洗衣机物理量检测,图4洗涤全过程的透光率变化曲线(a)一般过程(b)轻度和重度污染(c)5油污及污泥(d)洗涤,21/25,三、洗衣机物理量检测,图5布阻抗曲线,2、布量和布质的检测布量和布质的检测是在洗涤之前进行的。在水位为一定的时候，布量和布质的不同就会产生不同的布阻抗。通过给定一定的水位，然后在这个给定水位和条件下使主电动机进行间断旋转，则不同布阻抗就会使主电动机制动的性能不同，,利用主电动机在不同布阻抗时的制动特性，就可以推断出布质和布量。不同布质和布量的布阻抗如图5所示。在进行布质和布量检测时，首先注入一定的水位，然后启动主电动机旋转，接着断电让主电动机以惯性继续运转直到停止。在主,22/25,三、洗衣机物理量检测,电动机断电时间内，由于惯性，所以它处于发电机状态，并且会产生感应电势输出。随着布阻抗的大小不同，主电动机处于发电机状态的时间长短不同，只要检测出主电动机处于发电机状态的时间长短，就可以反过来推理出布阻抗的大小。当然，主电动机发电时间长，布阻抗就小；主电动机发电时间短，布阻抗就高。通过对主电动机的正反转控制绕组输出电势的整流和检测，由光电隔离后形成脉冲信号送入单片机，而单片机只要计算出主电动机在停电时产生的计数脉冲个数就可以知道布阻抗的大小。脉冲个数多，布阻抗小，反之亦然。在得出布阻抗之后，通过模糊推理就可以产生相应的布质及布量。布质和布量检测电路见图1的PA2端口所接电路。,23/25,三、洗衣机物理量检测,3、水温检测水温检测由温度传感器MTS102执行。由于MTS102有线性度好、对温度敏感等特点，故采用它对常温检测有较大的优点。在电路中，采用两个运算放大器对MTS102的输出信号进行处理，一个用于隔离阻抗，一个用于放大信号