基于MATLAB模糊洗衣机设计

1模糊控制结构

本次设计的控制对象是应用范围广泛的家用洗衣机，这里简化了模糊自动洗衣机的输入和输出个数。选用双输入单输出的模糊控制，其中，把负载（衣物量）和污浊度作为输入条件、洗衣机工作时间作为输出结果。 2输入隶属度函数确定

1） 对于负载（衣物量）（x）而言建立了四个模糊子集，分别为：很少（HS）、少（S）、多（D）、很多（HD）。其中HS和HD模糊子集选用梯形隶属度函数；S、D选用三角形隶属度函数。 输入1隶属度分布如图1所示。

图1 负载隶属度函数分布

2） 对于污浊度（y）而言，同样建立了四个模糊子集，分别为：轻脏（QZ）、较脏（JZ）、脏（Z）、很脏（HZ）。其中QZ和HZ模糊子集选用梯形隶属度函数；JZ、Z选用三角形隶属度函数。输入2隶属度分布如图2所示。

图2 污浊度隶属度函数分布

3输出隶属度函数确定

对于洗衣机工作时间（t）来说，建立了五个模糊子集，分别为很短（HD）、短（D）、中等（Z）、长（C）、很长（HC）。为了保证洗衣机的最低工作时间，其中HD选用梯形隶属度函

数，其余则为三角形隶属度函数，输出1的隶属度分布如图3所示。

图3 工作时间的隶属度函数分布

4模糊规则建立

根据经验（衣服越多，越污浊，则洗涤时间越长。反之则相反）可以归纳总结出如下16条规则，如表1所示。

表1 模糊控制规则表

X HS S D HD Y t QZ JZ Z HZ HD HD D Z HD D Z C D Z C HC Z C HC HC 5输出模糊量清晰化

本次选用的清晰化方法为最大隶属度平均值法（mom） 6测试

分别随机选取三组输入测试 1） x=1、y=2

2） x=5、y=6

3） x=8、y=9

7模糊控制程序 %模糊控制程序 clc

clear all; close all;

a=newfis('xiyiji');%新建模糊控制 f1=1;

a=addvar(a,'input','x',[0,10*f1]); %建立模糊输入负载的隶属度函数 a=addmf(a,'input',1,'HS','trapmf',[0,0,2*f1,4*f1]); a=addmf(a,'input',1,'S','trimf',[2*f1,4*f1,6*f1]); a=addmf(a,'input',1,'D','trimf',[4*f1,6*f1,8*f1]);

a=addmf(a,'input',1,'HD','trapmf',[6*f1,8*f1,10*f1,10*f1]);

f2=1;

a=addvar(a,'input','y',[0,10*f2]); %建立模糊输入污浊度的隶属度函数 a=addmf(a,'input',2,'QZ','trapmf',[0,0,2*f2,4*f2]); a=addmf(a,'input',2,'JZ','trimf',[2*f2,4*f2,6*f2]); a=addmf(a,'input',2,'Z','trimf',[4*f2,6*f2,8*f2]);

a=addmf(a,'input',2,'HZ','trapmf',[6*f2,8*f2,10*f2,10*f2]); f3=1;

a=addvar(a,'output','t',[0,60*f3]); %建立模糊输时间的隶属度函数 a=addmf(a,'output',1,'HD','trapmf',[0,0,10*f3,20*f3]); a=addmf(a,'output',1,'D','trimf',[10*f3,20*f3,30*f3]); a=addmf(a,'output',1,'Z','trimf',[20*f3,30*f3,45*f3]); a=addmf(a,'output',1,'C','trimf',[30*f3,45*f3,60*f3]); a=addmf(a,'output',1,'HC','trimf',[45*f3,60*f3,60*f3]);

%建立模糊规则库，共16条规则 rulelist = [1 1 1 1 1; 1 2 1 1 1; 1 3 2 1 1; 1 4 3 1 1;

2 1 1 1 1; 2 2 2 1 1; 2 3 3 1 1; 2 4 4 1 1;

3 1 2 1 1; 3 2 3 1 1; 3 3 4 1 1; 3 4 5 1 1;

4 1 3 1 1;

4 2 4 1 1; 4 3 5 1 1; 4 4 5 1 1];

a=addrule(a,rulelist);

%showrule(a) % 显示模糊规则

a1=setfis(a,'DefuzzMethod','mom'); % 设置清晰化函数为mom writefis(a1,'xiyiji'); % 储存模糊文件 a2=readfis('xiyiji'); % 读取模糊文件 disp('负载x范围：[0,10],污浊度y范围：[0,10]'); x=input('负载：'); %输入负载 y=input('污浊度：'); %输入污浊度

t=evalfis([x,y],a2); %调用模糊控制函数 t=ceil(t); %取整

fprintf('工作时间t为%d分钟\\n',t); %输出工作时间

figure(1); %显示模糊控制器 plotfis(a2);

figure(2); %显示输入1的隶属度 plotmf(a,'input',1);

figure(3); %显示输入2的隶属度 plotmf(a,'input',2);

figure(4); %显示输出1的隶属度 plotmf(a,'output',1);