祝賀 馬超 陳常山 王泉 韓昱 金寧

【摘要】只要是很難建立數(shù)學(xué)模型的場所或者不能建立數(shù)學(xué)模型的都可以采用模糊控制技術(shù)來進行操作，模糊控制技術(shù)能夠把專家或者操作者的知識及控制經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成用語言變量解釋的控制規(guī)則，接下來就可以用規(guī)則去控制系統(tǒng)。模糊控制技術(shù)是智能控制的一個重要分支，是模仿人的思維的一種控制技術(shù)，是基于模糊推理和語言規(guī)劃的一種高級控制決策，也是智能控制的一種最高級階段?，F(xiàn)在，模糊控制技術(shù)的理論正日趨成熟，模糊控制技術(shù)的應(yīng)用也在迅速發(fā)展，模糊控制技術(shù)能夠極大地提升家用電器的自動化水平和智能化水平。本文主要探討模糊控制技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：模糊控制理論;模糊控制技術(shù);家用電器

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對家用電器的需求越來越多，對家用電器的要求也越來越高，家用電器的功能逐漸完善，家用電器的操作也越來越復(fù)雜，模糊技術(shù)進一步與家用電器進行融合，不但縮短了產(chǎn)品周期，而且使產(chǎn)品更具實用性和獨特性，使人們的生活更加的便利。家用電器的工作模式、運行狀態(tài)、環(huán)境條件的差異非常大，操作者的現(xiàn)有知識水平有很大的差異，操作意識有極大的隨意性和很大的經(jīng)驗成分，這些現(xiàn)實情況決定了家用電器的應(yīng)用模糊技術(shù)具有很大的優(yōu)越性。

模糊控制也就是讓人們把實踐經(jīng)驗進行形象化的描述和總結(jié)，用語言表達為不精準的決策規(guī)則和一組定性的條件語句[1]。模糊控制技術(shù)在嵌入式控制系統(tǒng)和家用電器產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越多的一個主要的原因是：單片機上的外圍器件和接口對于許多的嵌入式系統(tǒng)來說已經(jīng)足夠使用，所有的模糊編碼一般不會給儲存空間及處理空間帶來問題，大多數(shù)的模糊控制技術(shù)應(yīng)用都能夠使用較為廉價的標準單片機得到實現(xiàn)，除了少數(shù)的有特定要求的應(yīng)用必須要專用的模糊集成芯片外。

1. 模糊控制理論

1.1 模糊控制的概念

模糊控制技術(shù)就是“模糊理論”應(yīng)用在具體的控制技術(shù)上。1965年，首先提出模糊理論的是美國的控制專家L、A扎德，模糊論是把事物具有某一屬性的程度用隸屬度來描述，并不是把事物用精確的量來描述，例如用二值邏輯中的“1”來表示事物完全具有某一屬性，用二值邏輯中的“0”來表示完全不具有某一屬性，用0或者1之間的某一實數(shù)來表示介于兩者之間[2]。一般把扎德教授認為是模糊理論的開山鼻祖，1974年，把模糊理論應(yīng)用到蒸汽機的控制上是倫敦大學(xué)的梅登民教授，從而證實了模糊理論的有效性，從此模糊理論開始應(yīng)用到各個領(lǐng)域。

模糊控制也就是模糊邏輯控制，不同于工業(yè)技術(shù)中的精確控制，而是通過對模糊邏輯運算、模糊邏輯判斷、模糊集合及模糊邏輯推理等技術(shù)措施進行處理后，得到的對特定對象進行控制的一種方法。也就是對一些難以精確計算的系統(tǒng)來說，為了使復(fù)雜的控制過程簡單化，可以使用數(shù)字電路進行實施。

1.2 模糊控制的原理

由傳感器進行輸入量的采樣保持（此輸入量一般是精確量），把這個輸入量進行模糊化處理為模糊信息輸入，同時把人的經(jīng)驗總結(jié)為若干條模糊規(guī)則，經(jīng)過相關(guān)的模糊數(shù)學(xué)處理后輸入計算機中，計算機把輸入的模糊信息及已經(jīng)存入的模糊規(guī)則進行推理比較，決定模糊判決，輸出這個判決去完成控制操作[3]。

（1）輸入模糊化的精確量

將傳感器收集到信息的誤差范圍設(shè)定在[-a，+a]之間連續(xù)的變化量，接著把連續(xù)的精確量進行離散化處理;確定這個論域的量化因子和級數(shù)，讓每一級相對應(yīng)一個模糊的子集，也就是進行模糊化的處理[4]。選取量化因子和級數(shù)的時候要看控制的精度，級數(shù)太多，就會使控制程序復(fù)雜，級數(shù)太少，不能達到控制精度。

（2）進行模糊控制規(guī)則的建立

這個過程就是把人的相關(guān)經(jīng)驗進行總結(jié)，成為可操作性的控制規(guī)則，由此制定出總的控制表進行存儲，這個控制表已經(jīng)給出了各種條件下的相對應(yīng)的模糊判決關(guān)系。在進入模糊化的輸入信息之后，用微處理器將其和總控制表的行列相比較，然后做出判斷輸出。

輸入的時候用一維可以，用多維也可以，一般多用一維輸出[5]。當進行多維輸入、多維輸出的時候，為了簡化程序及減少控制規(guī)則的條數(shù)，多采用分開處理的辦法。

（3）模糊判決的輸出

模糊指令反映語言的終極目標是按照不同的模糊子集內(nèi)容來進行的。控制對象要根據(jù)不同的取值組合進行靈活的操作，接著進行更加精準的表達和控制，由此推出一個普通集合的映射，對控制變量進行分析和決斷，再通過取中位數(shù)算法、隸屬全度算法、加權(quán)平均算法等，接著進行智能化的判斷對于模糊控制的結(jié)果。

2.? 模糊控制技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用范圍

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，模糊控制技術(shù)也越來越完善，許多的家用電器像炒菜機、洗衣機、空調(diào)、電飯煲、微波爐、吸塵器等智能家用電器上，這種模糊控制技術(shù)模型都已經(jīng)得到了應(yīng)用，對于微處理器的處理精度的提高主要是通過智能化的傳感進行。現(xiàn)代化智能家電的設(shè)計和應(yīng)用都離不開模糊控制技術(shù)的隨機適應(yīng)性。在未來的家電發(fā)展進程中，只有不停的滿足消費者的實際需要，做好流程建設(shè)和路徑分析，實行場景化的智能操作控制，才能夠提升控制等級，簡化操作流程，實現(xiàn)智能操作的全面覆蓋，對人類的雙手進一步的解放，創(chuàng)建更大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟價值。本文以熱水器為例，探討模糊控制技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用。

2.2 電熱水器的模糊控制

（1）原理的應(yīng)用

使用模糊控制的智能電熱水器，能夠在獨立測溫的過程中，運用智能化的測控軟件進行智能傳感工作[6]。第一，在使用智能傳感器控制溫度的過程中，能夠按照人的指令進行溫度的調(diào)節(jié)，保證水溫和設(shè)定的溫度偏差在正0.5℃和負0.5℃之間的位置。第二，運用模糊控制指令算法能夠自動化的檢測漏電系統(tǒng)，還能夠提供自動控制的防干燒功能，技術(shù)人員根據(jù)可預(yù)約自檢工作系統(tǒng)、獨立編程系統(tǒng)遙控進行實時的分析電熱水器的運行狀態(tài)，業(yè)主按照這種實現(xiàn)約定的方法，能夠遠程操控電熱水器，實現(xiàn)自動開機并且按時供應(yīng)熱水。第三，使用模糊控制的智能電熱水器能夠有效的減少業(yè)主因為等待熱水而浪費掉的時間，也能夠使保溫的時效延長，這樣既節(jié)省了資源，又達到了預(yù)約使用熱水、即燒即熱的效果。

（2）流程的應(yīng)用

在使用的過程中，要現(xiàn)用模糊控制軟件進行初始溫差的收集，也就是環(huán)境溫度和水溫設(shè)定值兩者之間的差值，對水溫變化的速率進行計算，預(yù)定用水時間應(yīng)人為的進行設(shè)置并輸入，傳感器進行模糊化的數(shù)據(jù)收集，其相對應(yīng)的模糊量轉(zhuǎn)化為DA/DC，在設(shè)定的時間到達時馬上預(yù)定開機設(shè)計，作為一個定量的輸出量DT[7]。當熱水器運行的過程中，能夠進行合理化的調(diào)控這個輸出量和輸入量，可以分為大、中、小三級，再對具體的時間和溫度范圍通過量化控制模型進行靈活的控制，根據(jù)邏輯列表、經(jīng)驗排布規(guī)則，在微控制器中進行輸入，當輸入量進入后，提前計算出時間輸出，計時器就能夠到時連通電路，將熱水燒好，更加便捷的為業(yè)主服務(wù)。

3.? 結(jié)論

研究模糊控制技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用，能夠提升家用電器的控制水平，有利于提高模糊控制理論研究的科學(xué)化程度。模糊控制技術(shù)的理論正日趨成熟，模糊控制技術(shù)的應(yīng)用也在迅速發(fā)展，模糊控制技術(shù)能夠極大地提升家用電器的自動化水平和智能化水平。

參考文獻：

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[3] 劉揚波 ， 陳俊生 . 基于模糊控制的智能微電網(wǎng)電池儲能系統(tǒng)調(diào)頻控制技術(shù) [J]. 廣東科技 ， 2019， 28（10） ： 61-64.

[4] 郭保衛(wèi) . 家用電器設(shè)備電子故障檢測方法研究 [J]. 電子測試 ，2017（18） ： 75-76

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[6]金巖，劉晶，楊志華.模糊度算法融入新型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)輸變電設(shè)備油溫監(jiān)測[J].自動化與儀表，2020，35（1）：71-75.