天津工业大学
毕业设计（论文）题目：基于模糊算法的洗衣机控制系统
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日
天津工业大学毕业设计（论文）任务书
院长教研室主任指导教师
毕业设计（论文）开题报告表
（设计类）
摘要
将模糊控制理论应用于洗衣机上是实现家电产品更新换代的重要手段，本文介绍了一种带有模糊控制器的模糊洗衣机的设计方案，它是以洗衣机的模糊控制器为核心，通过传感器对衣物的重量和衣物的污浊度进行检测，将得到的数据发送给模糊控制器，从而实现洗衣机的智能控制，提高洗衣质量。文中还介绍了模糊控制的发展和现状，模糊控制的概念、结构和特点，并且着重介绍了模糊洗衣机的软件和硬件的组成。
关键词：模糊控制；模糊控制器；传感器
ABSTRACT
Fuzzy control theory is applied to household appliances washing machine is to achieve an important means of upgrading, the paper presents a fuzzy controller with fuzzy washing machine design, it is washing machine fuzzy controller as the core, through sensors clothing weight and clothes dirty degree of testing, the data will be sent to the fuzzy controller to achieve washing of intelligent control and improve the quality of laundry. The paper also describes the development and current status of fuzzy control, fuzzy control concept, structure and features, and focuses on the fuzzy washing machine composed of software and hardware.
Key Words：Fuzzy control；Fuzzy controller；Sensors
目录
第一章绪论 (1)
1.1课题背景 (1)
1.2国内外研究情况 (1)
1.3课题研究方法 (2)
第二章模糊控制及相关知识 (3)
2.1模糊控制的基本概念 (3)
2.2模糊控制的基本结构 (3)
2.3模糊控制的特点 (4)
2.4模糊控制家电 (4)
第三章洗衣机模糊控制设计 (5)
3.1洗衣机模糊控制器硬件设计原理 (5)
3.2模糊洗衣机物理量检测 (9)
3.3模糊洗衣机的模糊推理 (16)
3.4模糊控制器软件设计流程 (21)
参考文献 (24)
附录1：英文原文 (25)
附录2：中文翻译 (37)
附录3：硬件原理图 (49)
谢辞 (50)
前言
模糊控制是以集合理论为基础的一种新兴手段，它是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。自从这门学科诞生以来，它产生了许多探索性的甚至是突破性的研究应用成果，同时，这一方法也逐步成为人们思考问题的重要方法论。
1964年美国的控制论专家L.A.Zadeh教授创立了模糊集合论，从而为描述、研究和处理模糊性现象提供了一种新的工具。一种利用模糊集合的理论来建立系统模型，设计控制器的新型方法，模糊控制也就随之问世了。模糊控制的核心就是利用模糊集合理论，把人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制算法，这种方法不仅能实现控制，而且能模拟人的思维方式对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。
模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在家用电器的自动化领域和其他很多行业中解决了传统的控制方法无法或者是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成效。已经引起了越来越多的控制理论的研究人员和相关领域的广大工程人员的极大兴趣。但是就目前的状况来看，还是尚缺乏重大的突破，因此模糊控制无论在理论上还是在应用上都有待于进一步的深入研究和探讨。
将模糊理论应用于洗衣机上是实现家用电器产品更新换代的一种重要的手段，本文介绍了一种基于模糊算法带有模糊控制器的模糊智能洗衣机的设计方案，它是以单片机MC6805R3为核心，通过传感器对所要洗涤的衣物的重量和污浊度进行检测，将得到的数据发送到洗衣机的模糊控制器，最后得到洗衣机的洗涤时间、漂洗时间和脱水时间，从而实现对洗衣机的智能控制，提高了洗衣的质量。
第一章绪论
1.1课题背景
1964年美国加州大学自动控制系的L.A.Zadeh教授创立了模糊集合理论, 奠定了控制理论的基础；1974年，伦敦大学的Mamdani博士利用模糊逻辑，开发了世界上第一台模糊控制的蒸汽机，从而开创了模糊控制的历史；1983年日本富士电机开创了模糊控制在日本的第一项应用——水净化处理，之后，富士电机致力于模糊逻辑元件的开发与研究，并与1987年在仙台地铁线上采用了模糊控制技术，1989年将模糊控制消费品推向高潮，使日本成为模糊控制的主导国家。
模糊控制的发展可分为三个阶段：
（1）1965—1974年为模糊控制发展的第一阶段，即模糊数学发展和形成阶段；
（2）1974—1979年为模糊控制发展的第二阶段，产生了简单的模糊控制器；
（3）1979年至现在为模糊控制发展的第三阶段，即高性能模糊控制阶段。
1.2国内外研究情况
随着科技的飞速发展，新兴技术不断孕育而生，模糊控制技术作为模拟人类思维而转化为机械自动化运作的主要依托技术，其发展速度令人惊叹。现如今已逐步取代原始手工机械操作，并越来越多的运用到了人们的日常生活之中。以下是我通过网络以及书籍搜集到的一些关于国内外模糊控制技术的研究其概况。
自适应模糊控制：自适应模糊控制是具有学习算法的模糊逻辑系统，而模糊逻辑系统是由一系列模糊“如果-则”规则组成的，学习算法则是依靠输入-输出调整模糊逻辑系统的参数。由于其兼容了模糊控制理论与自适应控制理论的优点，因此，在非线性函数逼近、非线性系统建模与辨识、非线性系统控制和自适应、自组织、自学习等方面得到了广泛的研究和应用。其中，如何消除逼近误差和外扰的影响，保证非线性模糊控制系统的鲁棒性和抗干扰能力是当今控制领域的研究热点之一。
神经模糊控制在SAW压力传感器温度补偿中的应用：声表面波(SAW)技术是一门新兴热门研究课题之一，国内外已有温度、压力、加速度等传感器的相关报道。SAW压力传感器借助于它无以伦比的性能，诸如：⑴数字号输出；⑵高灵敏度、高分辨力、抗干扰能力强；⑶易于大规模集成。正是由于这些自身的优越性，它有着广泛的应用领域。但美中不足的是SAW压力传感器对环境的要求比较苛刻，SAW振荡器输出频率信号随着压力、温度、磁场等外界因素变化而变化，特
别是温度的影响是测量误差的主要来源，为保证SAW压力传感器高准确度和高灵敏度测量，必须进行有效的温度补偿。
模糊PID控制器在起重机纠偏系统中的应用：大部分桥式起重机都有不同程度的大车跑偏或啃轨现象。工程中通常采用的纠偏方案或多或少都存在控制精度的问题，严重的甚至出现重大事故。鉴此情况，本文通过对起重机运行机构使用的自动纠偏方案的分析，并对传统PID控制器方案和模糊控制器方案的优缺点和适用性进行分析比较，把模糊控制理论应用到起重机纠偏控制系统中，针对起重机运行机构的特点，提出了模糊PID智能纠偏的方案，以达到工业现场实际使用的要求。且系统具有较好的移植性，可以方便的应用在不同型号的桥式起重机上。
此外，模糊控制还在许多领域应用的也非常广泛，如在家用电器中广泛应用已经形成了模糊家电系列产品，论文所研究的课题既是模糊控制系统在家用洗衣机中的应用。
1.3课题研究方法
模糊控制器的设计是模糊洗衣机的关键。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。模糊洗衣机的输入量为衣服量、水位高低、水温度、衣服质地、洗涤粉的种类等，输出控制量为洗涤时间、水流强度、洗涤剂的加入量等。控制器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，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。通过模糊控制就可以将人们的经验用于洗衣机控制中，达到了智能控制的效果。
第二章模糊控制及相关知识
2.1模糊控制的基本概念
模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴，模糊控制的一大特点是既具有系统化的理论，又有着大量实际应用背景，其基本思想是利用计算机来实现人的控制经验，而这些经验多是利用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。
2.2模糊控制的基本结构
模糊控制系统是一种自动控制系统，它是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑推理为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。它的组成核心是具有智能性的模糊控制器，模糊逻辑控制系统是一种典型的智能控制系统，在控制原理上它应用模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理知识，模拟人的模糊思维方法，对复杂过程进行控制。模糊控制系统基本结构如图1-1所示。从图1-1上可以看出，模糊控制系统的主要部件是模糊化过程、模糊推理和决策(含知识库和规则库的形成)和反模糊化。在结构上与传统的控制系统没有太大差别。主要不同之处在于模糊控制系统采用了模糊控制器。
图1-1 模糊控制系统的基本结构
2.3模糊控制的特点
模糊控制具有如下一些突出特点：
1.模糊控制是一种基于规则的控制。它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，并且便于应用。
2. 模糊控制由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。
3.基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统的语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。
4.模糊控制算法是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。
5.模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。
2.4模糊控制家电
模糊控制技术现如今已经越来越多的运用到了人们的日常生活之中，并在家用电器中得到了广泛的应用，形成了模糊家电系列产品。所谓模糊家电就是揉入人们对家电使用的先验知识，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，只要打开电源总开关，不需要一个个的拨动各个功能控制开关，它就会按照使用者的要求，自动地进行工作。因为在模糊家电中，装着各种功能的传感器和微电脑，存储着一套根据模糊逻辑理论设计的电脑程序，模拟人们在使用家用电器时的操作习惯，自动进行判断和处理，还具有学习、记忆和寻优的“智能”。可以说是人和电器的结合体，这样用户对家电的操作会更加简单高效。
第三章洗衣机模糊控制设计
3.1洗衣机模糊控制器硬件设计原理
3.1.1模糊洗衣机机械结构
模糊洗衣机的机械结构如图3-1所示。
图3-1 模糊洗衣机的机械结构图
模糊洗衣机主要是由外壳、洗涤槽、搅拌器、电动机、进水阀、排水阀、传感器等构成。从模糊洗衣机的机械结构可以看出，如果去掉洗衣机的各种传感器，模糊洗衣机就变成普通洗衣机。也就是说，模糊洗衣机和普通洗衣机的最大区别在于洗衣机的控制部分是否装有模糊控制器。因此，模糊控制器的模糊洗衣机的核心部分。
3.1.2洗衣机模糊控制器结构
模糊洗衣机是20世纪90年代的最新产品，因洗衣机用模糊控制器加以控制而得名。模糊洗衣机与普通洗衣机的最大区别在于洗衣机的控制部分是否装有模
糊控制器。因此，模糊控制器是模糊洗衣机的核心部件。
洗衣机模糊控制器的结构如图3-2所示。
图3-2 洗衣机模糊控制器结构框图
1.传感器部分
模糊传感器包括污浊度传感器和衣量传感器，上述传感器均可提供连续信号，作为模糊控制器的输入变量。
2.信号处理部分
这一部分由小信号放大器、滤波器、采样控制器、A/D转换器组成，输出信号进入模糊推理机。
3.模糊模式识别部分
它是对传感器经A/D转换的数字信号进行模糊模式识别的软件，以判别洗涤物的多少和衣物脏污程度。这些信息作为模糊控制器的输入。
4.模糊推理机
本部分是洗衣机模糊控制器的核心部分。根据模糊控制规则和模糊控制算法控制洗衣机的运行。
3.1.3 洗衣机模糊控制器与普通程序控制器的异同
洗衣机控制器是洗衣机的大脑，洗衣机的洗涤、漂洗、脱水等动作均由控制器加以控制，目前的全自动洗衣机采用控制器有模糊控制器和普通程序控制器两种，二者之间既有共同之处，又存在着差别。
洗衣机模糊控制器与普通程序控制器的相同点就在于二者均采用微电脑技术，各自根据洗衣机的控制原理编制出程序，对洗衣机实施控制。
洗衣机模糊控制器与普通程序控制器的主要区别在于二者控制思想不同。普通程序控制器虽然使洗衣机在功能较普通洗衣机增强许多，但是就其控制思想而言，仍然谈不上“先进”，它只是根据时间的原则去洗衣机的洗涤、漂洗和脱水的运行时间，然后连续运行，完全不考虑其他因素。例如：洗衣服的多少、衣服的脏污程度等，均未加以考虑。而模糊控制器则是根据衣服量的多少、衣服的脏污程度等确定洗涤时间、漂洗时间、脱水时间等。这些都是控制规则，这些规则是工人经验的积累。一般地说，模糊控制器是利用人工智能方式，建立一组控制规则，编制成程序由微电脑执行。这样，就形成了人工智能控制模式。因此，在控制思想上大大优于普通程序控制器的控制思想。
3.1.4 洗衣机模糊控制器设计方案选择
模糊洗衣机的设计关键并不是在机械部分，因为模糊洗衣机和普通洗衣机的机械部分基本相同，知识模糊洗衣机加装了模糊传感器。所以模糊洗衣机设计的关键在于模糊控制器的设计。
1.设计方案选择
在洗衣机模糊控制器中，洗衣机是一个多输入多输出的控制对象，可以说是一个多容系统，因此，采用多变量模糊控制器进行控制。经过在图书馆和上网查阅资料，初步选择三种方案，分别是通用数字单片机、MCU单片机和单片模糊控制器FMC。
在上述三种模糊控制器的设计方案中，通用数字单片机虽然可以完成多变量
模糊逻辑的处理，但是外围接口较多，印制电路板面积大，抗干扰性欠缺，因此，不适合选用；单片模糊控制器FMC是专用集成模糊控制器，只需要配置少量外围元件就可以构成独立的模糊控制器软硬件系统，但是，FMC在推理上采用了单一的最小-最大模糊推理法，因此FMC方案也不适合使用。MCU方案除了软件处理模糊变量、推理之外，几乎不增加任何其他器件，且抗干扰能力很强，因此，MCU 方案是洗衣机模糊控制器设计的最理想的方案。
2.MCU的选择
MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
洗衣机模糊控制器的核心是MCU，通过查阅资料MCU采用美国Motorola 公司生产的MC6805R3单片机。MC6805单片机系列其性能优越并且价格低廉，在家用电器、仪器仪表、简易的控制系统方面得到了广泛的应用。MC6805R型单片机内有一个八位转换器, 加上传感器、继电器、显示器以及相应的外围电路,就可以构成一个微电脑控制系统, 作为空调、冰箱、电饭煲等民用温度控制器是非常合适的。MC6805R3的主要性能如下：
1）内部含有8位定时器，并有7位的预定标器。
2）采用存储型的I/O结构，减少指令条数，只有59条指令。
3）多种中断管理。
4）可进行位试验及分支转移。
5）内含3776字节ROM，112字节RAM。
6）有24条双向I/O线。
7）内含4通道8位A/D转换器。
8）有自校验功能，可以自动校验I/O口、内部存储器、定时器、中断系统及A/D转换器的功能。
MC6805R3单片机的引脚图如图3-3所示
图3-3 MC6805R3引脚图
如上图所示，电源引脚为VSS、VPP和VDD，时钟电路引脚为OSC1和OSC2，制信号引脚RESET、IRQ、TIMER，输入/输出口引脚PA、PB、PC、PD。
3.1.5 洗衣机模糊控制器硬件组成原理
传统的全自动洗衣机有两种，一种是机械控制式，一种是单片机控制式。无论采用什么方式，它们都需要进行人为的洗涤程序选择，然后才能投入工作。所以，从本质上讲，这种洗衣机还称不上是全自动的，最多只能称为半自动。只有模糊洗衣机才能够自动识别衣量和衣物的污浊程度，自动决定洗涤时间、漂洗时间和脱水时间，因而成为名副其实的全自动洗衣机。下面以日本先进的模糊全自动洗衣机为例，介绍洗衣机模糊控制器的硬件组成原理，其硬件原理如图3-4所示（详细大图见附录3）。
这是一个典型的MCU模糊控制器设计方案。MCU采用美国Motorola公司生产的单片机MC6805R3为核心的模糊控制器硬件由以下四部分组成：
1.洗衣机模糊变量检测电路
洗衣机模糊变量检测电路共有两个，分别为污浊度检测电路和衣量检测电路。污浊度检测电路由红外发光二极管、红外接收管以及相关电阻组成。被检测的洗涤水从红外发光二极管和红外接收管之间流过，不同污浊度的水从中流过
时，使红外信号的强弱变化不同，故送到MC6805R3端信号大小反映了衣服的肮脏程度。AN1即MC6805R3内部的A/D输入端，通过A/D转换，把污浊度信号的模糊量变成数字量。衣量检测电路由电机M0、二极管、电阻以及光敏三极管和反向器7404组成。其中发光二极管和光敏三极管组成光电耦合管，用于隔离交直流信号以及衣量信号。
图3-4 洗衣机模糊控制器硬件组成原理图
2.显示电路
显示电路由晶体管、发光二极管、7段发光二极管显示器LED1、LED2和相应的电阻组成。其中，晶体管作为扫描开关管，用于选择发光二极管和LED，LED 用于显示定时时间，发光二极管用于显示洗衣机的当前状态。
3.输出控制电路
模糊控制器输出控制电路由触发器电路和相应的双向晶闸管组成。模糊控制器控制输出共有五路，即进水电磁阀、排水电磁阀、自动洗涤剂投入电机、洗涤主电机的控制。其中，双向晶闸管用于控制洗涤主电机M0的正反转、洗涤剂投入电机、进水电磁阀和排水电磁阀。电路中所有的双向晶闸管都采用2、3象限触发方式。
4.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，它的作用是隔离滤波电容和桥式整流电路，使之取出过零信号。7805输出地+5V电压和交流电源的一端相接，以组成双向晶闸管的
工业洗衣机模糊控制系统技术策略及实现 摘要]介绍了模糊控制这一被称为“21世纪的核心技术”的研究背景;提出了工业洗衣机模糊控制系统开 发的技术策略和设计框架;综述了模糊控制知识库的建立和模糊控制器的设计以及系统的硬件设计和软件 设计. [关键词]工业洗衣机;模糊控制;模块化设计;多任务编程 1 研究的背景和意义 模糊数学和模糊控制的概念是加利福尼亚大学 教授扎德(L A Zadeb)在他的《Fuzzy Sets》、《Algo- rithm》和《A Rationale For Fuzzy Control》等论著 中首先提出[1].1974年英国伦敦大学教授E H Manidani首先应用模糊控制逻辑研制成功模糊控 制器.1979年,英国I J Procyk和E H Manidani研 制成功自组织模糊控制器,标志着模糊控制器“智能 化”程度的进一步提高.1984年年底国际模糊系统 学会成立.模糊控制理论从提出至今虽然只有20 多年,但是无论在模糊理论的算法、模糊推理决策、 工业控制应用、模糊系统集成,以及自学习、自适应 和工程应用方面都取得了长足的进步[2]. 模糊控制是智能控制领域的重要发展方向,模 糊控制技术被称为“21世纪的核心技术”.模糊控制 技术进入商品化,使产品的自动化和智能化水平不 断提高. 工业洗衣机广泛应用于宾馆、饭店、医院、部队、 学校、车站、客运码头等洗涤衣物量大的场所,由于 洗涤容量大、洗涤效率高以及洗净度高等特点,赢得 了越来越大的市场. 对工业洗衣机模糊控制系统的研制与开发,旨 在进一步提高其自动化、智能化程度,将给工业洗衣 机以更强大的生命力.系统的研制开发是以XGQ- 25型全自动洗涤脱水机为原型机,实现洗涤过程的 模糊控制.原型机是程序控制洗涤脱水机,用户根 据不同洗涤物的布质、布量、脏污状况凭经验选择多 个功能键,决策因人而异,洗涤效果自然有差别.采 用模糊控制技术的全自动洗涤脱水机,用电脑全部 或部分代替人脑进行洗涤过程的决策,由计算机进 行模糊判断、推理和决策,并自动生成优化的洗涤方 案,使整个洗涤过程在无需人工干预的情况下自动 完成,而且可以节水、节电、省时、省心.经文献检索 确认,迄今,模糊控制工业洗衣机研制在国内外尚属 空白.因此,笔者的研制成果不仅具有重大的科学 意义,而且可以增强国产工业洗衣机的国内外市场 竞争力.
帆板控制系统设计（F题） 摘要：本系统以单片机STC12C5A48S2为控制核心及数据处理核心,采用加速度传感器MMA7260作为角度检测的核心器件,设计并制作了一个帆板控制系统。以L293构成电机的电路，通过对风扇转角的控制，调节风力的大小，改变帆板的转角θ。可以通过键盘设置帆板转角0～60o，并在LCD上实时显示θ。使用了PID算法，使系统能快速达到稳定。由于采用了低功耗单片机，并且使用了一些高性价比、低功耗的器件去设计电路，因此本放大器具有成本低，功耗小，性价比高的优点。 关键词：控制系统；角速度传感器；单片机；PID；
一、方案比较与选择 题目分析：综合分析题目要求，转动帆板时，实现实时显示角度，且能够通过键盘控制风力，是本题的最大难点，也是设计的重点之一。另一难点是使帆板转角达到60o。要得到更好的性能指标，放大电路的零点漂移也是一个很难解决的问题。此外，在整个电路的设计中，要考虑其成本。 1、数据处理和控制核心选择 方案一：采用DSP最小系统板。即由DSP来实现电机的控制、传感器信号采集和人机界面控制等功能。 方案二：采用单片机STC12C5A48S2最小系统板。即由单片机STC12C5A48S2实现整个系统的统一控制和数据处理。 本系统不涉及大量的数据存储和复杂处理，虽然方案一控制更灵活更方便，但DSP的资源得不到充分利用，且系统规模大，成本高。而单片机STC12C5A48S2是一种8位低功耗微、高性能处理器，具有丰富的片上外设和较强的运算能力，且可串口编程，使用十分方便，性价比高。 综上所述，故采用方案二。 2、角度传感器的比较与选择 方案一：角度传感器KMZ41与信号调理芯片UZZ9001组成的角度采集模块。KMZ41与信号调理芯片UZZ9001一起,能够对180°范围内的角度信号进行测量,并利用SP I方式提供11位的角度信号输出。调试繁琐，且电路稳定性差。 方案二：采用MMA7260三轴加速度传感器。这个三轴加速度计用的是Freescale （飞思卡尔）公司生产性价比高微型电容式加速度传感器MMA7260芯片。用三轴加速度计利用重力分量换算原理，来测量角度与其他数字量倾角传感器相比自然要精准许多，因为模拟量的，可将电压值换算对应倾斜角度值，所以在许多需要测量角度的场合，非运动的条件下，不妨可以试试使用加速度计。 综上所述，采用方案二，电路集成度高、控制方便、易于用单片机处理。 3、显示系统的比较与选择 方案一：用数码管进行显示。数码管由于显示速度快，使用简单，显示效果简洁明了而得到了广泛应用。但是由于本题中要同时显示两个方向的倾斜角度，用数码管无法显示如此丰富的内容。 方案二：用LCD液晶进行显示，由于其显示清晰，内容丰富、清晰，信息量大，使用方便。 综上所述，本系统要显示的内容较丰富，采用方案二。 二、总体方案设计及系统方框图 本设计由角度传感器，经单片机控制器采集角度信息，再由单片机控制信号到驱动板，以调节风扇的转速，从而控制帆板的角度。 根据设计要求，此系统难点在于角度传感器的选取，及对于流体力学控制。因此，为能够检测到角度，本系统采用加速度传感器，利用重力分量，从而得到帆板的角度。对于自动调节帆板的角度，是由风扇的转速决定，而风扇是直流电机，对于直流电机的调速，本设计的驱动方式采用双H桥并联，控制信号上采用了PWM的调节方式，并可以调节电机运行在四象限。 由于系统设计各数据的难以测量，如风叶片与风流大小，风向的扩散性等因数。
帆板控制系统 摘要：本设计给出了以MSP430F149为核心的帆板控制系统的基本原理与实现方案。由倾角测量模块、电机驱动模块、显示模块、调节模块等模块组成。采用SCA103T倾角传感器，可实现倾角精确测量。采用直流电机驱动风扇。系统功能由按键控制，可对测量结果进行实时显示，人机交互界面友好，经测试，达到了较好的性能指标。 关键词：MSP430F149，倾角传感器，电机驱动 The Panels Control System Abstract: The basic principle and implements solutions of the control system of the panels are given using MSP430F149 as the core. It is composed by inclination measurement modules, motor driver module, display module and adjust module. It can realize precision measurement using the SCA103T tilt sensor. Fan is driver by the dc motor, The system function is controlled by keys and the measurement result can be real-time displayed, the system has good man-machine interface and achieved better performance indicators by test,. Keywords: MSP430F149，Inclination sensor，motor driver
诚信声明 本人声明： 我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：日期：2010 年05 月20日
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 学院：专业：班级： 学生指导教师（含职称）：专业负责人： 1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 了解图象匹配技术的发展和应用情况，尤其是基于特征的图象匹配技术的发展和应用。 (2) 学习并掌握图像匹配方法，按要求完成算法 2．设计（论文）的基本要求和内容 （1）查阅相关中、英文文献，完成5000汉字的与设计内容有关的英文资料的翻译。（2）查阅15篇以上参考文献，其中至少5篇为外文文献，对目前国内外图象匹配技术的发展和应用进行全面综述。 （3）学习图象匹配算法，尤其是基于特征的图象匹配算法。 （4）实现并分析至少两种基于特征的图象匹配算法，并分析算法性能。 3．主要参考文献 [1]谭磊, 张桦, 薛彦斌．一种基于特征点的图像匹配算法[J]．天津理工大学报，2006， 22(6)，66-69． [2]甘进，王晓丹，权文．基于特征点的快速匹配算法[J]．电光与控制，2009，16(2)， 65-66． [3]王军，张明柱．图像匹配算法的研究进展[J]．大气与环境光学学报，2007，2(1)， 12-15．
洗衣机模糊控制仿真 1.模糊控制背景 美国教授查徳（L.A.Zandeh）在1965年首先提出模糊集合的概念，由此打开了模糊数学及其应用的大门。 1974年英国教授马丹尼（ E.H.Mamdani）首先将模糊集合理论应用于加热器的控制，创造了模糊控制的基本框架。 1980年，Sugeno开创了日本的首次模糊应用——控制一家富士电子水 净化厂。1983年他又开始研究模糊机器人。 随着模糊控制技术的不断发展，模糊控制逐渐被应用到日用家电产品的控制，例如电饭锅﹑照相机﹑吸尘器﹑洗衣机等。 2.仿真目的 本次仿真的主要目的是设计一个比较合理的洗衣机模糊控制器，它能够根据被洗涤衣物的污泥多少和油脂多少，综合得到洗涤时间，从而达到最佳的洗涤效果。 3.仿真方法 本次仿真借助matlab中集成的模糊控制工具箱，使用图形界面进行模 糊控制器的设计。最后随意给定几组输入，得到输出并作出简单分析。 4.模糊控制器的设计 4.1模糊控制器理论设计方法 ①选择合适的模糊控制器类型； ②确定输入输出变量的实际论域； ③确定e,e,u的模糊集个数及各模糊集的隶属度函数； ④输出隶属度函数选为单点，可使解模糊简单； ⑤设计模糊控制规则集； ⑥选择模糊推理方法； ⑦解模糊方法。
4.2实际设计过程 ①模糊控制器类型：选用两输入单输出模糊控制器，控制器输入为衣物的污泥和油脂，输出为洗涤时间。 ②确定输入输出变量的实际论域：输入为Mud(污泥)和Grease （油脂），设置Range=[0 100]（输入变化范围为[0,100]）；输出为Time(洗涤时间)，Range=[0 60]（输出变化范围为[0,60]）。对应matlab 中模糊控制模块： ③确定模糊集个数及各模糊集的隶属度函数：将污泥分为3个模糊集：SD （污泥少）MD （污泥中）LD(污泥多)；將油脂分为三个模糊集：NG （油脂少）MG （油脂中）LG （油脂多）；将洗涤时间非为5个模糊集：VS （很短）S （短）M （中等）L （长）VL （很长）。 输入﹑输出隶属度函数都定为三角形隶属函数。结合④输出隶属度函数选为单点，可使解模糊简单；定义污泥隶属函数如下 50 ) 50() (x x SD 0≤x ≤50 50 x 0≤x ≤50 Mad ) (x MD 50 ) 100(x 50＜x ≤100 50 ) 50() (x x LD 50＜x ≤100 对应matlab 中隶属度函数仿真图如下：
毕业设计（论文） 帆板控制系统 姓名：xxxxxx 系别： 年级： 专业：电子信息工程 指导老师： 帆板控制系统
【摘要】本设计采用STC89C52RC为中心控制器，利用角度传感器来的采集、处理实现对风扇转速的控制，调节风力大小，进而改变帆板转角大小；帆板的角度检测，通过ADXL345模块，实现控制帆板角度的大小；通过充分比较、论证，最终选用小型直流电机作为风扇的制动源，小型直流电机力矩大、操作简单、价格低且能满足设计需求；系统显示采用LCD12864液晶，用于实时显示帆板的角度大小；控制电机是以NPN三极管BU406为驱动，再利用PWM算法算出合理的脉冲占空比；最后经过多次测试表明，系统完全达到了设计要求，不但完成了所有基本和发挥部分的要求，并增加实现了实时显示占空比全程变化的功能。 【关键词】自动控制、帆板、角度测量、小型直流电机、液晶显示、脉宽调制 Panel Control System 【Abstrct】According to the panel control system design requirements, to design the whole system was studied, established the optimal design scheme, using STC89C52RC as the center controller, using the angle sensor to the acquisition, processing of the fan speed control. The power adjustment, and then change the windsurfer windsurfing angle; angle detection. Through the ADXL345 module realization of control panel, in terms of size; by comparison, the final selection of full proof, small DC motor as the braking source fan, small DC motor torque, simple operation, low price and can satisfy the design requirement; display system using LCD12864, used for real-time display panel angle; control motor is NPN three. BU406 drive, then the use of PWM algorithm calculates the reasonable pulse duty ratio; finally after many tests show that.The system meets the design requirements, not only finished all the basic and the requirements to play a part, and to increase the real-time display of the whole function of the variation of duty ratio. 【Keywords】A utomatic Control, Windsurfing, Angle Measurement, Small DC Motor, Liquid Crystal Display, Pulse Width Modulation
帆板控制系统 题目：帆板与控制系统组员： 指导老师： 时间：2014. 8. 11
摘要 随着社会的发展，智能化已经成为现代化产品发展的新趋势，帆板角度控制系统成为测量风力大小的产品，即可以节约电能，又可以把测量风力大小的设备向智能化产品方向过渡。 本系统采用SCT89C51单片机作为控制核心，利用角度传感器ADXL335、电机驱动L298N、液晶显示、键盘控制、声光报警等多个模块实现帆板控制系统。安置在帆板上的角度传感器将检测信号通过AD转换后传送给单片机控制系统，计算出帆板旋转角度，并由单片机控制液晶进行信息显示。帆板旋转角度可通过键盘设置风力等级，由单片机通过PWM方式驱动直流电机运转进行调速。配合角度传感器可以实时调节电机转速，进而带动风扇调整帆板转角。 测试结果证明，帆板控制系统运行稳定可靠，可以准确快速地调整帆板角度，液晶显示内容直观。
目录 第一章前言 (1) 第二章系统整体分析 (2) 方案的论证 (2) 输入模块的选择 (2) 系统的整体 (4) 第三章硬件电路 (6) 按键电路 (6) 主控电路 (6) 振荡电路 (6) 复位电路 (7) 风扇控制电路 (7) 显示电路 (8) 硬件系统 (9) 第四章软件系统 (10) 控制算法 (10) 角度测量原理 (10) KEIL简介 (10) Proteus简介 (10) 软件设计 (11) 第五章仿真与调试 (12) 仿真 (12) 测量 (13) 第六章总结 (18) 附录 (19)
第一章前言 随着科学技术的飞速发展，人们生活水平的不断提高，单片机控制成为了人们追求的目标之一，它所给人类带来的方便是不可否定的，但人们对它的要求越来越高，一切向着数字化控制，智能化控制，人性化的方向发展。现代社会对各种信息的准确性也有了更高的要求，自动检测、自动控制技术显露出非凡的能力。对于像帆板这样的自动平衡调节系统在机械、机器人平衡运动以及生活、军事、工业生产的控制和研究中都有着不可磨灭的作用和地位。 在本设计中，首先选择了合适的方案并进行仿真，在实现仿真后进行了电路的得连接及调试。 本系统设计了基于51系列的SCT89S51处理器的帆板控制系统。该系统是通过PWM波控制永磁式直流电机的转速来改变风扇的风力，使得帆板的受力发生变化控制其竖直方向的夹角。使用角度传感器ADXL335采集帆板的角度模拟量，数据通过ADC0809模数转换，将转换后的数据送给处理器，通过一系列的数据处理将其角度用LCD1602显示输出；该帆板控制系统组成虽然简单，但是在设计方面应用了好多领域的知识，如A/D数模转换技术，单片机C编程，直流电机驱动模块，直流稳压电源，角度传感器数据采集等。 、
全自动洗衣机模糊控制器设计 1 简介 洗衣机自问世以来，经过一个多世纪的发展，现正呈现出全自动、多功能、大容量、高智能、省时节能的发展趋势。近年来，电子技术、控制技术、信息技术的不断完善、成熟，为上述发展趋势提供了坚强的技术保障。美国教授查徳（L.A.Zandeh）在1965年首先提出模糊集合的概念，由此打开了模糊数学及其应用的大门。1974年英国教授马丹尼（E.H.Mamdani）首先将模糊集合理论应用于加热器的控制，创造了模糊控制的基本框架。1980年，Sugeno开创了日本的首次模糊控制应用于一家富士电子水净化厂。1983年他又开始研究模糊机器人。随着模糊控制技术的不断发展，模糊控制逐渐被应用到日用家电产品的控制，例如电饭锅﹑照相机﹑吸尘器﹑洗衣机等。模糊控制全自动滚筒洗衣干衣机是通过模糊推理找出最佳洗涤烘干方案，以优化洗涤烘干时间、洗净程度、烘干效果，最终达到提高效率，简化操作，节水节电省时的效果。 2 模糊洗衣机的基本原理 洗衣机的自动控制系统为一多输入多输出系统,输入量为衣质、衣量、脏污程度(即水的浑浊度)、脏污性质(浑浊度变化率);输出量为洗涤剂量、水位、水流、脱水时间、洗涤时间、漂洗方式等。从洗衣机的运行过程可以看出,洗涤剂量、水位、水流、脱水时间都可以通过输入量推理求得,而洗涤时间与漂洗方式为实时控制量,影响其主要因素是被洗物品的脏污程度,这两个量可以用水的浑浊度和浑浊度变化率来表示,油性脏污的浑浊度变化率小,泥性脏污的浑浊度变化率大。实际分析证明:输入与输出之间很难用一定的数学模型来描述,系统的具体条件具有较大的不确定性,其控制过程在很大程度上依赖于操作者的经验,用常规的控制方法难以达到理想的效果。而采用模糊控制技术就能很容易解决问题。因而采用了模糊控制器设计全自动洗衣机。在洗涤衣物的过程中,衣物的多少、面料的软硬、衣物的脏污程度等都是模糊量,所以必须经过大量的实验,总结出人为的洗涤方式,从而形成模糊控制规则。再根据检测系统检测到的信息,判断出衣物多少、面料软硬、脏污程度、脏污性质等,计算出控制量,从而完成注水量、洗涤时间、水流强弱、洗涤方式、脱水时间、排水等一列的设置。根据上述分析和模糊控制技术的基本原理,可以确定洗衣机的模糊控制框如图。
2011年全国大学生电子设计竞赛 帆板控制系统 2011年9月2日
摘要 本系统以STC单片机控制电路为核心，基于PID控制方法，采用PWM脉冲调宽的方式对直流电机进行调控，根据角度传感器反馈回来的信号实现可靠的闭环控制，自动稳定精确地控制帆板的倾斜角度。 关键词：PID控制方法 PWM脉冲调宽帆板
帆板控制系统 1系统方案 1.1帆板倾斜角度测量方法的论证与选择 方案一：采用角度测量传感器测量帆板倾斜角度 在轴承处安装角度测量传感器，当帆板转动一定角度时就会带动轴从而带动角度传感器转动。传感器的测量值传给A/D转化器转换成数字量（方便运算），再将数字量传给单片机并予以显示。 图1 角度测量传.感器示意图 优点：便于调控，精确测量。 缺点：造价高，元件易损坏。 方案二：采用电容传感器测量帆板倾斜角度 将电容的一面板作为帆板安装相连，另一面板作为底板，当帆板倾斜时电容改变，进而改变电路的谐振频率，通过频率/电压转换电路，将谐振频率转换为电压信号，再由单片机内部的A/D转换器转换成对应的数字信号，通过运算处理，得到控制信号。 优点：节约材料，方便组装。 缺点：误差较大，不便于测量，参数转换较复杂。 方案三：采用超声波传感器测量帆板倾斜角度 超声波传感器通过发射和接收进行测量帆板所倾斜角度。 优点：与测量装置无接触，没有机械损耗。
缺点：温度影响大，容易受外界干扰。 综合以上几种方案，经过比较，从经济性和实用性角度以及现有元器件情况，我们选择选择方案一。 1.2 风力控制部分的论证与选择 方案一：改变供电电压大小 根据能量转换平衡原理可知：P J=P D 式中：P J——机械功率 P D——电气功率 由上式可知：风量越大所需机械功率越大，另有P= U2/R，所以在电阻一定的前提下，电压越高，电功率越大，电压越小电功率越小，机械功率也小，也就是说：风机的风量越小。通过分析可见，改变直流电压的高低，就能控制风量的大小。 优点：易于调试，容易实现。 缺点：在低电压情况下，电机转矩较小，不易启动。 方案二：改变风口大小 采用挡板调节风口大小控制风量，设定风口面积为S，对应风口进气量Q。 如果S数值减小，Q值亦减小，所以风量减小。S数值增大，Q值亦增大，所以风量增大。 优点：易于制作，方便直接观察。 缺点：增加了材料量会使作品整体质量增加，精度降低，使控制难度加大。 方案三：使用脉冲调宽控制 由于直接改变供电电压大小会导致在小风量时电机无法转动所以我们使用脉冲调宽方式对风扇电机进行控制。 PWM脉冲调宽控制系统能控制高电平有效时间，高电平时间越长则电动机的转速越高，风量越大，帆板角度变大。高电平时间越短电动机的转速越低，风量越小，帆板角度变小。PWM脉冲调宽控制如图所示。 图2 PWM脉冲调宽 优点：准确方便，精度等级高，自控能力强。 缺点：程序复杂。 综合以上三种方案，选择方案三。
目录 第一部分摘要与关键词 (2) 1 摘要 (2) 2 关键词 (3) 第二部分正文 (3) 1 引言（绪论） (3) 1.1 引言（绪论）的结构 (4) 1.2 研究背景的写法 (4) 1.3 国内外研究现状的写法 (5) 1.4 研究内容的写法 (5) 1.5 论文组织结构的写法 (5) 2相关工作与理论基础 (6) 2.1 相关工作 (6) 2.2 理论基础 (8) 2.3 本章小结 (8) 3 ***算法的设计 (8) 3.1 问题描述 (9) 3.2 ***算法 (11) 4 实验（仿真）分析 (14) 4.1 实验环境 (14) 4.2 实验数据 (14) 4.3 实验结果 (14) 5 结论 (15) 6 参考文献 (16)
算法类论文的写作要求 算法类论文的写作主要是围绕某个科学问题设计解决方案并进行实验验证的过程描述，除摘要外，其正文主要包括引言、相关工作、问题描述、算法设计、实验分析、结论、参考文献7个部分。本文仅对论文写作的结构进行说明，不涉及到论文的排版格式。有关排版格式，请参考其他文献。 第一部分摘要与关键词 1 摘要 （1）需要提供中英文版本。 （2）文章摘要应具有独立性和自明性，拥有同正文同等量的主要信息，其述叙语言应简洁，准确。摘要应附和以下要求： ●四要素要完整，应说明研究工作的目的、实验方法、技术成果和最终结 论，而其重点是成果和结论； ●删除在本学科领域已成为常识的内容，一般不要做自我评价； ●不得简单重复文章题目； ●慎用长句； ●使用第3人称； ●采用规范化术语； ●新术语可使用原文或在译名后加括号注明原文； ●缩略语、略称、代号，在首次出现时也应说明； ●不得出现正文中的图号、表号、公式、章节号以及参考文献等。 （3）摘要的具体写法： 摘要一般分为2-3段，字数在300~500之间。不要出现第一人称我或我们的字样，要从客观的角度来阐述。 第一段：一般以3行为宜，简述你的论文背景，引出为什么要研究该项目（意义）。 第二段：是摘要的主要内容，对全文进行总概。一般按照你论文的顺序进行阐述。 如：本文首先分析了××××方面的国内外研究现状，对×××所存在的主
基于模糊控制算法的温度控制系统的毕业论文 第1章绪论 温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位。将模糊控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。 1.1 课题背景 1965年,美国著名控制论学者L.A.Zadeh发表了开创性论文,《FUZZY SETS》首次提出了一种完全不同于传统数学与控制理论的模糊集合理论。在短短的30年里,以模糊集理论为基础发展而来的模糊控制策略已经成功为将人的控制经验纳入自动控制策略之中。在现今的模糊控制领域中，经典模糊控制理论已经在很多方面取得了一大批有实际意义的成果（如90年代日本家电模糊控制产品和工业模糊控制系统）。此外经典模糊控制也得到了相应的改善，如模糊集成系统、模糊自适应系统、神经模糊控制等。 现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中，处理机的成本占系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位，如在钢铁冶炼过程中要对出炉的钢铁进行热处理，才能达到性能指标，塑料的定型过程中也要保持一定的温度［2］。随着科学技术的迅猛发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与自适应能力的要求越来越高，被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦
本人自述 胡主任、任老师下午好： 我是来自电气0901班的曹祥超，本人毕业设计题目为帆板控制系统 此帆板控制系统主要要求是： 1、基本要求 （1）用手扳动帆板时，能够数字显示帆板的转角。显示范围为0-60度，分辨力为2度，绝对误差<=5度。 （2) 当间距d等于10cm时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角能在0-60度范围内变化，并要求实时显示。 （3）当间距d等于10cm时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角稳定 在455度范围内。要求控制过程在10秒内完成，实时显示，并有声光提示，以便测试。2、发挥部分（1）当间距d=10 cm时，通过键盘设定帆板转角，其范围为0-60度，要求在5秒内达到设定值，并实时显示。最大误差绝对值不能超过5度。 （2）间距d在7-15cm范围内任意选择，通过键盘设定帆板转角，范围在0-60度。要求在5秒内达到设定值，并实时显示。最大误差的绝对值不超过5度。 等基本部分和发挥部分，具体的设计要求请老师可以查看毕业设计论文任务设计书部分。 设计的思路： 该系统的基本设计思路为通过按键调节改变风扇风力大小进而改变帆板的转动角度，再通过角度测量传感器测量帆板转角通过液晶显示出来。能够更直观的看到帆板的转动角度。 本系统主要是由主控制模块，驱动模块，采集模块，显示模块，电源模块组成，为了满足帆板控制系统的设计要求，进行了个模块的比较论证及确定。 在主控制模块中我们选用宏晶科技生产的STC12C5A60S2单片机，此单片机是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,速度更快，而且体积小性能高。 在驱动模块中我们选用ST生产的高电压大电流可用单片机的I/O口提供信
一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目 的等。） 工作基础：了解C++的基本概念和语法，熟练使用Visual C++6.0软件。 研究条件：BP神经网络的基本原理以及图像处理的基本常识。 应用环境：基于BP神经网络的图片图像文件中的字符识别。 工作目的：掌握基于Visual C++6.0应用程序的开发。 了解人工智能的基本概念并掌握神经网络算法的基本原理。 掌握Visual C++6.0中的图片处理的基本过程。 二、参考文献 [1]人工智能原理及其应用，王万森，电子工业出版社，2007. [2]VC++深入详解，孙鑫，电子工业出版社，2006. [3]人工神经网络原理, 马锐，机械工业出版社，2010. [4]Visual C++数字图像处理典型案例详解，沈晶，机械工业出版社，2012. [5]Application of Image Processing to the Characterization of Nanostructures Manuel F. M. Costa，Reviews on Advanced Materials Science,2004. 三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。） 1、掌握C++的基本概念和语法。 2、掌握二维神经网络的基本原理。了解BP神经网络的基本概念。 3、完成Visual C++中对于图像的灰度、二值化等预处理。 4、完成基于样本的神经网络的训练以及图像中数字的识别，并对其性能进 行统计和总结，分析其中的不足。 指导教师（签字） 年月日 审题小组组长（签字） 年月日
安阳师范学院本科学生毕业论文模糊控制器的仿真研究 系（院）物理与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 日期 2015.06.01
学生诚信承诺书 本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。所有合作者对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期： 论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名：导师签名：日期：
模糊控制器的仿真研究 王方启 （安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳 455000） 摘要：本文对模糊控制系统的设计及仿真进行研究，对模糊控制及仿真技术的概念、特点、发展及应用进行了论述，简述了模糊控制的基本理论。在此基础上，详细介绍了模糊控制系统的系统组成和基本工作原理。同时，阐述了模糊控制器的结构和基本设计方法。最后，通过仿真结果进而对模糊控制系统进行改进。使用MATLAB对系统进行仿真，结果表明系统的动态性能得到了提高。 关键词: 模糊PID控制器；MATLAB；仿真 1 引言 在工程实际应用中，应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、鲁棒性好，工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。但是对一些大惯性、非线性和时变的系统常规PID控制就无能为力了。由于负载扰动或环境变化，受控过程参数和模型结构均发生变化，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性差。本文将模糊控制和PID控制结合起来，应用模糊推理的方法实现对PID参数进行在线自整定，实现PID参数的最佳调整，设计出参数模糊自整定PID控制器，并进行了Matlab/Simulink仿真。仿真结果表明，与常规PID控制系统相比，该设计获得了更优的鲁棒性和动、静态性及具有良好的自适应性。 模糊控制是以模糊集合论作为它的数学基础的。模糊控制就是利用模糊集合理论，把人的模糊控制策略转化为计算机所能接收的控制算法，进而实施控制的一种理论和技术。它能够模拟人的思维因而对一些无法构建数学模型的系统可以进行有效的描述和控制，除了用于工业，也适用于社会学、经济学、环境学、生物学及医学等各类复杂系统。模糊控制与PID控制结合构成模糊PID控制既可实现PID控制的功能又可实现模糊控制的作用，克服PID控制遇到的问题。因此研究模糊PID控制具有十分重要的现实意义。 2 常规PID控制 2.1 PID控制器概述 在过去的几十年里，PID控制器在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论
帆板控制系统 加书签收藏下载跳至底部↓ 阅读:123次大小:10KB(共4页) 帆板控制系统 摘要：摘要：本系统以STM32F103ZE 的ARM 芯片为主控CPU，通过程序设计输出PWM 信号给直流电机驱动板以驱动风扇上的直流电机，从而带动风扇的转动。用LSM303DLH3 三轴加速度传感器检测帆板偏转角。可以用键盘设置PWM 占空比来改变风扇风速以控制帆板的偏转角。还可以直接设置帆板偏转角，CPU 根据设置的偏转角和三轴加速度传感器检测的帆板偏转角的差，自动调节PWM 的占空比改变风扇风力大小，使帆板自动偏转到设定角度。通过LCD5110 的液晶显示模块，可以实时数字显示帆板的偏转角和调节风力大小占空比。关键词：关键词：STM32 加速度传感器PWM 偏转角帆板A bstract: This system to the ARM chips STM32F103ZE as control core, through the program design PWM signal output, in the to control dc motor drives board. With LSM303DLH3 sensor chip transmission An gle to signal to adjust the motor to control PWM signal motor speed. At the same time use the keyboard can be set rotation, adjust the pa nels of the chip, reached the PWM signal set the panels rotation Angl e. The keyboard also can adjust the PWM signal, and then chip can adjust the fan speed, to change the panels of the rotation Angle throu gh the regulation, and eventually to test LCD5110 liquid crystal displa y (LCD) module, show the panels of the deflection Angle. Key words: STM32 sailboard Angle sensor 一、帆板控制系统总框架结构图和总体方案帆板控制系统总框架结构图和总体方案根据题目的要求，帆板控制系统由主控芯片模块，电机
毕业设计（论文） 开题报告 题目电力系统中新型智能协调控制器的研究专业电气工程与自动化 班级电气1班 学生于伟华 指导教师徐凯 重庆交通大学 2012 年
2012届电气工程与自动化专业毕业设计论文（开题报告） 一、选题目的的理论价值和现实意义 （1）理论价值 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统结构和运行方式越来越复杂多变，对系统的稳定性提出了更高的要求。国内外的运行经验表明，电力系统运行稳定性的破坏是事故扩大、系统瓦解的重要原因之一。而发电机励磁控制系统对同步发电机乃至整个电力系统的可靠和稳定运行都有着重要的作用。 在励磁控制系统中，控制算法是决定控制性能优劣的重要因素。PID算法由于设计简单，并且具有良好的电压控制精度，至今在工程上仍有广泛的应用。但PID算法不能有效改善系统的动态品质和提高系统的稳定水平。尤其是快速励磁方式的采用会使电力系统特性恶化，致使出现负阻尼情况，使电力系统发生低频振荡。随着现代控制理论和实践的发展，出现了基于线性最优控制理论的线性最优励磁控制器。由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能和阻尼特性。然而线性最优控制理论也有不足之处，即当系统偏离运行点时，其不能保证良好的控制性能。 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它不需要精确的数学模型，而且能够很好地应用于动态或高度非线性系统，对过程和参数的变化有较强的适应能力。 （2）现实意义 安全稳定是电力系统运行的基本条件，提高励磁系统的控制性能，对同步发电机和电力系统的安全稳定运行都有着重要意义。利用PID良好的电压调节特性，并结合星型最优励磁控制器良好的懂爱和阻尼特性，简历了PID+LOEC模糊协调励磁控制器。根据系统状态的变化，模糊控制器可以通过加权系数协调控制PID和LOEC的输出，从而提高对系统状态变化的自适应能力。通过在simulink中建立系统仿真模型，把基于模糊控制器的PID+LOEC协调控制分别和PID、LOEC做了比较，结果显示，基于模糊控制的协调控制策略，具有更好的动、静态特性。 从smith预估器、大林算法等，到现代控制理论出现了不少克服大滞后系统的控制方案。它们都在一定条件下，一定程度地解决了纯滞后对象地控制问题，但也存在许多缺陷：（1）过于依赖对象的数学模型；（2）计算机算法条件难以实现；（3）实际环境影响的强干扰。因此，常规控制方法很难对复杂的纯滞后工业过程进行有效控制[7]。
1课题背景及意义 现代洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。洗衣机主要由箱体、洗涤脱水桶、传动和控制系统等组成，有的还装有加热装置。洗衣机一般专指使用水作为主要的清洗液体，有别于使用特制清洁溶液及通常由专人负责的干洗。洗衣机的出现，将人们从诸如手搓、棒打等重复而又令人疲劳的简单劳动中解放出来，提高了清洗衣物的工作效率，继而提高了人们的生活质量。随着科学技术的不断进步，人们对洗衣机的制造水平和性能指标也日益提升，基于模糊控制的智能洗衣机便是顺应时代发展的科技产物之一。 回顾洗衣机的发展史，1858年，一个叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机，标志着用机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种"前置"式自动洗衣机。1955年，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。 1974年英国学者E.H.Mamdani首次把模糊集合理论成功地应用在锅炉和蒸汽机的控制之中，在自动控制领域中首开模糊控制在实际工程上应用之先河[1]。到了80年代，以模糊控制和神经网络为代表的智能控制技术广泛地运用到洗衣机的制造过程中。90年代初，模糊家电风靡日本，给日本企业带来了巨大的商业利润，同时也推动欧美和其它国家，进一步促进了模糊技术的发展[2]。上个世纪80年代末期到90年代中期先后提出了模糊近似推理、模糊自适应控制、模糊神经元网络和模糊自适应推理系统等。给模糊技术的应用注入了新的活力， - 1 -
毕业设计 新能源新技术在船舶上的应用 学生姓名：李佳 指导教师：王英第教授 专业名称：船舶工程技术 渤海船舶职业学院 2012年6月
新能源新技术在船舶上的应用 ——风能技术在船舶上的应用 摘要 世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，同样对于航运业也是个致命的冲击。因此节能减排成为热门的世界议题。各大航运企业纷纷加大对新能源的研究，考虑如何开发出新型能源以解决面临的化石能源危机问题。风能以其自身各种优势成为很多研究机构都在探讨风能在船舶上的应用问题。 关键词：风能、船舶、节能、效益
目录 一、课题研究的背景和意义 (4) 二、风能在船舶上应用的发展历史与国内外风能在船舶上应用的现 状 (5) 三、风能在船舶上应用的方式与方法 (8) 四、风能在船舶上应用的技术路线 (9) 五、风能在船舶上应用所存在的难点和关键技术 (13) 六、风能在船舶上应用的创新之处 (13) 七、风能在船舶上应用预期的效益 (14) 八、参考文献 (16) 一、课题研究的背景和意义
地球上可供人类使用的化石燃料资源是有限和不可再生的。据联合国能源署报告,按可开采储量预计,煤炭资源可供人类用200年、天然气资源可用50年、石油资源可用30年。特别是近几年世界燃油价格不断飙升,能源危急日趋严重。在此情况下,风能的利用将可能改变人类长期依赖化石燃料和核燃料的局面。风能是一种无污染的可再生资源,它取之不尽、用之不竭,分布广泛。随着人类对生态环境的要求和能源的需要,风能的开发日益受到重视,风力发电将成为21世纪大规模开发的一种再生清洁能源。在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源，可以再生，永不枯竭，分布广泛，遍布世界各地，清洁能源，没有污染。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。 我国早在两千多年前就开始利用风来驱动帆船航行，至少在一千七百多年前已开始利用风来推动风车做功。人类利用风的历史：人类利用风能的历史可以追溯到公元前，我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪我国人民就利用风力提水、灌溉、磨面和利用风帆推动船舶前进。东汉刘熙在《释书》一书中曾写“帆泛也，随风张幔曰帆”，表明中国1800年前已开始利用风帆驾船。宋朝是我国应用风车的全盛时代，但是流行的垂直轴风车一直沿用至今。 在国外：公元前2世纪，古波斯人就利用垂直轴风车碾米。10世纪伊斯兰人用风车提水，11世纪风车在中东已获得广泛的应用。13世纪风车传至欧洲，14世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。在荷兰，风车先用于莱茵河三角洲湖地和底湿地的汲水，以后又用于榨油和锯木。只是由于蒸汽机的出现，才使欧洲风车数目急剧下降。1973年石油危机以后，常规能源告急，全球生态环境恶化，风能发展，对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义?美国早在1974年就开始实行联邦风能计划。其内容主要是：评估国家的风能资源；研究风能开发中的社会和环境问题；改进风力机的性能，降低造价；主要研究为农业和其他用户用的小于100kw的风力机；为电力公司及工业用户设计的兆瓦级的风力发电机组。目前美国已成为世界上风力机装机容量最多的国家，超过2X104MW，每年还以10％的速度增长。现在世界上最大的新型风力发电机组已在夏威夷岛建成运行，其风力机叶片直径为97.5m，重144t，风轮迎风角的调整和机组的运行都由计算机控制，年发电量达1000万kw?h。根据美国能源部的统计至1990年美国风力发电已占总发电量的1％。风能有悠久的利用历史，如何借鉴以前的经验结合现如今的先进技术把风能更好的利用在船舶上面成了一个至关重要的问题。新能源和再生能源的开发利用不仅可以解决目前世界能源紧张的问题，