專利名稱：用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)的設(shè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)的設(shè)定方法，特別是涉及通過感應(yīng)電子算法求從屬度函數(shù)的中間變數(shù)的用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)的設(shè)定方法。
過去，要對洗衣機的電機進(jìn)行模糊控制時，為了設(shè)定從屬度函數(shù)的中間變數(shù)，必須反復(fù)進(jìn)行多次試驗。因此，存在設(shè)計機器要用很多時間、以及需要很多人力的問題。
這就是說，如

圖1所示，當(dāng)檢測洗衣機電機的轉(zhuǎn)動霍耳效應(yīng)傳感器通過檢測固定在電機軸上的磁鐵片的磁通來檢測電機的轉(zhuǎn)速時，就是根據(jù)新希望的速度與現(xiàn)在的電機的轉(zhuǎn)速之差來檢測現(xiàn)在的速度，并將該現(xiàn)在速度作為控制模糊邏輯系統(tǒng)中的一個值進(jìn)行輸入。另外根據(jù)現(xiàn)在速度與從前速度之間的差值檢測出現(xiàn)在速度的增減量，并將該增減量作為控制模糊邏輯系統(tǒng)中的另一個值進(jìn)行輸入。于是，在控制模糊邏輯系統(tǒng)中在對上述2個輸入進(jìn)行模糊運算之后，將其作為相位調(diào)節(jié)值輸出，用來對洗衣機的電機進(jìn)行控制。
如圖2所示，對于控制模糊邏輯系統(tǒng)的輸入v及d，根據(jù)由專家或有經(jīng)驗的人形成的模糊規(guī)則，能夠構(gòu)成輸入輸出從屬度函數(shù)。模糊規(guī)則和輸出值如下所示if v＝NB and d＝IB then O＝ONB -mo＜M1＜-m1if v＝NB and d＝IS then O＝ONB -m2＜M2＜-m3if v＝NS and d＝IB then O＝ONBif v＝NS and d＝IS then O＝ONS輸出值f(0)＝μvnb(M1).μdib(M2).Oo+μvNB(ml).μdIS(M2).Oo+μvNS.(M1).μdIBb(m2).Oo+μvNnS(M1).μdIS(9μvNB(Mml).μdIBB(M2)+μvNB(M1).μdNB(M2)+μvNS(M1).μdIb(M2)+μvNS(M1).μdIS(M2)]]>上述輸出值是每單位時間內(nèi)的電機供給電流的相位變化量，利用該值控制洗衣機的電機。
圖2A是表示在模糊邏輯控制器中對電動機的現(xiàn)在速度V的模糊集合的曲線。圖2B是表示在模糊邏輯控制器中對現(xiàn)在速度的增減量d的集合的曲線。圖2C是表示對從模糊邏輯控制器輸出的每單位時間的供給電流的相位變化量O的集合。
在圖2A中，NB表示電機的現(xiàn)在速度‘大大慢于’基準(zhǔn)速度，NS表示現(xiàn)在速度‘略慢于’基準(zhǔn)速度，ZO表示現(xiàn)在速度‘等于’基準(zhǔn)速度，PS表示現(xiàn)在速度‘略快于’基準(zhǔn)速度，PB表示現(xiàn)在速度‘大大快于’基準(zhǔn)速度。
在圖2B中，IB表示電機的速度變化量‘大大增加’，IS表示速度變化量‘略有增加’，DO表示速度變化量‘不變’，DS表示速度變化量‘略有減少’，DB表示速度變化量‘大大減少’。
在圖2C中，ONB表示相對于供給電動機的供給電流的相位變化量，‘輸出大大減少’，ONS表示相對于供給電動機的供給電流的相位變化量，‘輸出略有減少’，OZO表示相對于供給電動機的供給電流的相位變化量，‘輸出不變’，OPS表示相對于供給電動機的供給電流的相位變化量，‘輸出略有增加’，OPB表示相對于供給電動機的供給電流的相位變化量，‘輸出大大增加’。
另一方面，為了利用控制模糊邏輯系統(tǒng)將洗衣機的電動機保持為所希望的速度，應(yīng)形成與環(huán)境相適應(yīng)的規(guī)則。但是，如果在單位時間內(nèi)輸出函數(shù)有顯著變化時，就難以通過通常的試驗確定上述規(guī)則。這就是說，如洗衣機的電機那樣，確定時間延遲系統(tǒng)中確定的規(guī)則和確定輸入從屬度函數(shù)的中間變數(shù)m0-m3是極其困難的。結(jié)果，為了準(zhǔn)確地控制電機而準(zhǔn)確地獲得模糊規(guī)則和輸入從屬度函數(shù)的中間變數(shù)，在現(xiàn)實中是不可能的。
因此，本發(fā)明就是為了要解決上述各種問題而產(chǎn)生的。本發(fā)明的目的是為了能夠減少設(shè)計機器所需的時間和人力，而且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行機器的設(shè)計，提供一種能提高機器的性能的用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)的設(shè)定方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法的特征是包括構(gòu)成具備輸入模糊邏輯控制器的從屬度函數(shù)的M個中間變數(shù)、以及輸出洗衣機電機的轉(zhuǎn)速與基準(zhǔn)速度之間的誤差的輔助模糊邏輯控制器的步驟；在將上述M個的多個中間變數(shù)分別劃分為N個區(qū)段后、通過NM次試驗生成上述輔助模糊邏輯控制器的模糊規(guī)則的步驟；為了建立模糊計算所必需的規(guī)則、通過上述試驗求出由采樣時間電機轉(zhuǎn)速的曲線即輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差的步驟；利用上述輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差、進(jìn)行第1次感應(yīng)電子運算，同時使在上述輔助模糊邏輯控制器中構(gòu)成的新的模糊從屬度函數(shù)的中間變數(shù)成為最佳的步驟；通過對上述輔助模糊邏輯控制器的中間變數(shù)進(jìn)行第2次感應(yīng)電子運算、求出使從上述輔助模糊邏輯控制器輸出的上述輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差成為最小的上述模糊邏輯控制器的中間變數(shù)的步驟。
圖1是一般的感應(yīng)電子算法模糊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2A～2C是表示圖1的模糊集合的曲線圖。圖3是本發(fā)明的一個實施例的用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法的結(jié)構(gòu)圖。圖4A，4B是用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法的控制框圖。圖5A，5E是表示在圖4的洗衣機電機的控制裝置中的輔助模糊邏輯控制器中的模糊集合的曲線圖。
符號說明2...洗衣機 4...電機14...模糊邏輯控制器32...輔助模糊邏輯控制器34...第一感應(yīng)電子算法部36...第二感應(yīng)電子算法部以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實施例。
圖3是用于本發(fā)明的一個實施例的洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法的構(gòu)成圖。
如圖3所示，將設(shè)在洗衣機2內(nèi)部的電機4的轉(zhuǎn)動頻率變換為電壓的頻率電壓變換器6、將從上述頻率電壓變換器6輸出的模擬電壓變換為數(shù)字信號的多輸入輸出接口8和從輸入輸出接口8接收與上述洗衣機2內(nèi)的電動機4的轉(zhuǎn)動狀態(tài)對應(yīng)的數(shù)據(jù)并設(shè)定用于上述電機4的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)值的模糊化計算機10與洗衣機2連接。
圖4用于圖3所示的洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定裝置的控制框圖。
如圖4所示，為了使上述洗衣機2內(nèi)的脫水槽和震蕩器旋轉(zhuǎn)，在設(shè)在上述洗衣機2內(nèi)的電機4的周圍設(shè)置檢測電機4的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測裝置12。在該轉(zhuǎn)速檢測裝置12是通過從設(shè)在上述電機4的轉(zhuǎn)軸上的圖中未示出的磁鐵片接受磁力而檢測上述電機4的轉(zhuǎn)數(shù)的霍耳傳感器。
將從該轉(zhuǎn)速檢測裝置12輸出的旋轉(zhuǎn)頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱纳鲜鲱l率電壓變換器6與上述轉(zhuǎn)速檢測裝置12連接。
上述模糊化計算機10是由下列部分組成的以理想的速度控制上述電機4的速度的模糊邏輯控制器14；接收從模糊邏輯控制器14輸出的控制信號、向電動機驅(qū)動裝置16輸出相位控制信號的相位控制部18；從上述模糊邏輯控制器14接收基準(zhǔn)速度并存儲上述電機4的基準(zhǔn)速度的基準(zhǔn)速度存儲部20；將與從上述基準(zhǔn)速度存儲部20輸出的基準(zhǔn)速度對應(yīng)的電壓和與從上述頻率電壓變換器6輸出的電機4的現(xiàn)在速度對應(yīng)的電壓進(jìn)行比較、計算上述基準(zhǔn)速度與電動機4的現(xiàn)在速度之間的誤差的第一比較部22；根據(jù)從該第一比較部22輸出的上述基準(zhǔn)速度與電機4的現(xiàn)在速度的誤差檢測上述電機4的現(xiàn)在速度用的現(xiàn)在速度檢測部24；儲存從上述模糊邏輯控制器14輸出的電機4的從前速度的從前速度存儲部26；將從該從前速度存儲部26輸出的電機4的從前速度與從上述現(xiàn)在速度檢測部24輸出的電動機4的現(xiàn)在速度進(jìn)行比較、計算從前速度與現(xiàn)在速度之差的第二比較部28；根據(jù)從該第二比較部28輸出的電機4的從前速度與現(xiàn)在速度之差檢測出電機4的現(xiàn)在速度的增加和減少狀態(tài)的現(xiàn)在速度增減檢測部30；根據(jù)從上述模糊邏輯控制器14輸出的與模糊控制對應(yīng)的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)、輸出用于設(shè)定上述中間變數(shù)的輔助中間變數(shù)的輔助模糊邏輯控制器32；根據(jù)該輔助模糊邏輯控制器32輸出的輔助中間變數(shù)、為了使上述輔助中間變數(shù)達(dá)到最佳化而對輔助中間變數(shù)進(jìn)行感應(yīng)電子算法運的第一感應(yīng)電子算法部34；以及根據(jù)從該第一感應(yīng)電子算法部34輸出的最佳的輔助中間變數(shù)、為了使電動機4的基準(zhǔn)速度與現(xiàn)在速度之間的誤差成為最小而對從上述第一感應(yīng)電子算法部34輸出的最佳的輔助中間變數(shù)進(jìn)行感應(yīng)電子算法并設(shè)定上述模糊邏輯控制器14的中間變數(shù)的第二感應(yīng)電子算法部36。
另一方面，上述輔助模糊邏輯控制器32的結(jié)構(gòu)是控制用模糊邏輯控制器的代表。其輸入是控制模糊邏輯控制器的中間變數(shù)m0-m3，輸出是電機的輸出速度與基準(zhǔn)速度之間的誤差值。為了用這樣的輔助模糊邏輯控制器32可以代表控制用模糊邏輯控制器，使用將中間變數(shù)的代表值應(yīng)用于實際的控制模糊邏輯控制器的從屬度函數(shù)而得到的電機轉(zhuǎn)速與基準(zhǔn)曲線之間的誤差值作成模糊計算所需要的規(guī)則。構(gòu)成輔助模糊邏輯控制器32之后，使用第一感應(yīng)電子算法部34使在輔助模糊邏輯控制器32中構(gòu)成的新的模糊從屬度函數(shù)的中間變數(shù)成為最佳，增強從前設(shè)定的輔助模糊邏輯控制器32。
圖5所示是輔助模糊邏輯控制器32的從屬度函數(shù)。
第1次感應(yīng)電子算法是使p00，p01-p33，p34的輔助模糊邏輯控制器的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)成為最佳的算法。利用由第1次感應(yīng)電子算法的結(jié)果而增強的輔助模糊邏輯控制器32進(jìn)行第2次感應(yīng)電子算法處理。第2次感應(yīng)電子算法具有使輸出值為最小的輸入值m0-m3。
另外，圖5A所示是表示在輔助模糊邏輯控制器32中對模糊邏輯控制器14的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)m0的集合的曲線圖。圖5B所示是表示在輔助模糊邏輯控制器32中對模糊邏輯控制器14的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)m1的模糊集合的曲線圖。圖5CA所示是表示在輔助模糊邏輯控制器32中對模糊邏輯控制器14的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)m2的模糊集合的曲線圖。圖5D所示是表示在輔助模糊邏輯控制器32中對模糊邏輯控制器14的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)m3的模糊集合的曲線圖。圖5E所示是表示在輔助模糊邏輯控制器32中對模糊邏輯控制器14的從屬函數(shù)的中間變數(shù)m1，m1，m2，m3的模糊集合的曲線圖。
這里，對用三個區(qū)段的代表值分割圖5的輔助模糊邏輯控制器32的從屬度函數(shù)而得到的四個輸入變數(shù)進(jìn)行3481次試驗，試驗數(shù)據(jù)是根據(jù)對洗衣機的電機改變上述區(qū)段的代表值并代入的控制模糊邏輯控制器的中間變數(shù)值而得到輸出波形(電動機的轉(zhuǎn)速波形)；得到的數(shù)據(jù)就是用與基準(zhǔn)曲線的差值表示的誤差值。這些試驗生成一個模糊規(guī)則，該模糊規(guī)則就成為輔助模糊邏輯控制器32的規(guī)則。
第1次感應(yīng)電子算法是根據(jù)上述生成的模糊規(guī)則和誤差值使圖5的輸入從屬度函數(shù)的中間變數(shù)p00，p01-p33，p34值成為最佳。這就意味著通過使p00-p34成為最佳，輔助模糊邏輯控制器32就代表成為更可靠的控制用模糊邏輯控制器。進(jìn)行第1次感應(yīng)電子邏輯運算時的擬合度函數(shù)及再生時的再生概率如下所列
Fi=Σi=18IMe-iΣi=18IM(5),M=∏]]>
第2次感應(yīng)電子算法使用由第1次感應(yīng)電子算法使之成為最佳的輔助模糊邏輯控制器32得到使輸出值成為最小的輔助模糊邏輯控制器的輸入值m0-m3。此時的擬合度函數(shù)如下所示。
以下，對用于與上述結(jié)構(gòu)的洗衣機的電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定裝置相關(guān)的用于本發(fā)明的一個實施例的洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法進(jìn)行說明。
首先，假定已經(jīng)在模糊邏輯控制器14中設(shè)定了電機4的基準(zhǔn)速度，作為說明運作的初期條件。
上述基準(zhǔn)速度，例如，為2000rpm。
在運作開始時，由電源向洗衣機2，頻率電壓變換器6多輸入輸出8、以及模糊化計算機10供電，由模糊邏輯控制器14向基準(zhǔn)速度存儲部20及現(xiàn)在速度檢測部24輸出電機4的基準(zhǔn)速度，從模糊邏輯控制器14向以前速度存儲部26輸出電機4的從前速度，例如，0rpm。
以后，當(dāng)用戶通過操作鍵盤裝置38輸入開始運轉(zhuǎn)的命令時，就從鍵盤裝置38向模糊邏輯控制器14輸出開始運轉(zhuǎn)的命令。
于是，從模糊邏輯控制器14向相位控制部18輸出控制信號，從相位控制部18通過多輸入輸出接口8向電動機驅(qū)動裝置16輸出電機驅(qū)動用控制信號，便從上述電動機驅(qū)動裝置16向電動機4施加驅(qū)動電壓，從而使電機4轉(zhuǎn)動，該電機4的現(xiàn)在速度由l述轉(zhuǎn)速檢測裝置12進(jìn)行檢測。
然后，從上述轉(zhuǎn)速檢測裝置12向頻率電壓變換器6輸出與電動機4的現(xiàn)在速度對應(yīng)的頻率，由上述頻率電壓變換器6將上述頻率變換成與之相對應(yīng)的電壓并向上述第一比較部輸22出，與此同時，從上述基準(zhǔn)速度存儲部20向上述第一比較部22輸出上述電機4的基準(zhǔn)速度。
這樣，便由上述第一比較部22將電機4的基準(zhǔn)速度與現(xiàn)在速度進(jìn)行比較，并將根據(jù)該比較結(jié)果而產(chǎn)生的基準(zhǔn)速度與現(xiàn)在速度之間的差值輸出到上述現(xiàn)在速度檢測部24。
在此狀態(tài)下，從上述現(xiàn)在速度檢測部24分別向第二比較部28以及模糊邏輯控制器14輸出電機4的現(xiàn)在速度，與此同時，由從前速度存儲部26向第二比較部28輸出電機4的從前速度。
這樣，便第二比較部28將電動4的從前速度與現(xiàn)在速度進(jìn)行比較，并將根據(jù)該比較結(jié)果而產(chǎn)生的電機4的從前速度與現(xiàn)在速度之間的差值輸出到現(xiàn)在速度增減檢測部30。
然后，從上述現(xiàn)在速度增減檢測部30向上述模糊邏輯控制器14輸出上述電動機4的現(xiàn)在速度的增加及減少狀態(tài)。
根據(jù)上述電機4的現(xiàn)在速度的增減狀態(tài)，為了減少上述電動機4的基準(zhǔn)速度與電機4的現(xiàn)在速度之間的差值，從上述模糊邏輯控制器14向上述相位控制部18輸出控制信號，與此同時，從上述模糊邏輯控制器14向上述輔助模糊邏輯控制器32輸出用于電機4的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)m0，m1，m2，m3的初始值。
這樣，上述輔助模糊邏輯控制器32將上述的M個多個中間變數(shù)分別劃分成N個區(qū)段后，通過NM次的Z試驗便生成上述輔助模糊邏輯控制器32的模糊規(guī)則。在本實施例中，例如上述M取為4，上述N，例如，取為3。
然后，由上述輔助模糊邏輯控制器32通過試驗求采樣時間對電機轉(zhuǎn)速的曲線即輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差。
然后，從上述輔助模糊邏輯控制器32向上述第一感應(yīng)電子算法部34及第二感應(yīng)電子算法部36輸出用于設(shè)定上述中間變數(shù)0m，1m，2m，3m的輔助中間變數(shù)(P00，P01，P02，P03，P04)(P10，P11，P12，P13，P14)(P20，P21，P22，P23，P24)(P30，P31，P32，P33，P34)的初始值，同時從上述輔助模糊邏輯控制器32向上述第一感應(yīng)電子算法部34及第二感應(yīng)電子算法部36輸出上述電機4的基準(zhǔn)速度與現(xiàn)在速度之間的差值。
在這種狀態(tài)下，上述第一感應(yīng)電子算法部34通過對上述輔助中間變數(shù)進(jìn)行感應(yīng)電子運算，使上述輔助中間變數(shù)(P00，P01，P02，P03，P04)(P10，P11，P12，P13，P14)(P20，P21，P22，P23，P24)(P30，P31，P32，P33，P34)成為最佳。
然后，從上述第一感應(yīng)電子算法部34輸出在上述第二感應(yīng)電子算法部36中成為最佳的輔助中間變數(shù)(P00，P01，P02，P03，P04)(P10，P11，P12，P13，P14)(P20，P21，P22，P23，P24)(P30，P31，P32，P33，P34)的值。
然后，為了使上述電機4的基準(zhǔn)速度與現(xiàn)在速度之間的誤差成為最小，上述第二感應(yīng)電子算法部36通過對上述成為最佳的輔助中間變數(shù)(P00，P01，P02，P03，P04) (P10，P11，P12，P13，P14) (P20，P21，P22，P23，P24)(P30，P31，P32，P33，P34)進(jìn)行感應(yīng)電子運算，對上述模糊邏輯控制器14的中間變數(shù)0m，1m，2m，3m設(shè)定最佳值。
然后，從上述第二感應(yīng)電子算法部36向上述輔助模糊邏輯控制器32輸出上述模糊邏輯控制器14的中間變數(shù)0m，1m，2m，3m的設(shè)定值。
接著，從上述輔助模糊邏輯控制器32向上述模糊邏輯控制器14輸出上述中間變數(shù)0m，1m，2m，3m的設(shè)定值。
于是，上述輔助模糊邏輯控制器32就利用上述中間變數(shù)0m，1m，2m，3m控制上述電機4的速度。
如上所述，按照本發(fā)明的用于洗衣機電機的模糊控制的，從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法通過利用感應(yīng)電子算法求算模糊邏輯控制器的從屬度中間變數(shù)，就能夠減少設(shè)計機器所需要的時間和人力，能夠可靠地設(shè)計機器，并且具有可以提高機器性能的極佳的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法，其特征是包括構(gòu)成具備輸入模糊邏輯控制器的從屬度函數(shù)的M個中間變數(shù)、以及輸出洗衣機電機轉(zhuǎn)速與基準(zhǔn)速度之間的誤差的輔助模糊邏輯控制器的步驟；在將上述M個的多個中間變數(shù)分別劃分為N個區(qū)段后、通過NM次試驗生成上述輔助模糊邏輯控制器的模糊化規(guī)則的步驟；為了建立模糊計算所必需的規(guī)則、通過上述試驗求出采樣時間對電機轉(zhuǎn)速的曲線即輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差的步驟；利用上述輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差、進(jìn)行第1次感應(yīng)電子運算，同時使在上述輔助模糊邏輯控制器中構(gòu)成的新的模糊從屬度函數(shù)的中間變數(shù)成為最佳的步驟；通過對上述輔助模糊邏輯控制器的中間變數(shù)進(jìn)行第2次感應(yīng)電子運算、求出使從上述輔助模糊邏輯控制器輸出的上述輸出曲線與基準(zhǔn)曲線之間的誤差成為最小的上述模糊邏輯控制器的中間變數(shù)的步驟。
全文摘要
能夠減少設(shè)計機器需要的時間和人力，而且能夠可靠地設(shè)計機器，提供用于可以提高機器性能的洗衣機電機的模糊控制的從屬度函數(shù)的中間變數(shù)設(shè)定方法，其特征是包括構(gòu)成通過N
文檔編號G05B13/02GK1157866SQ9611097
公開日1997年8月27日 申請日期1996年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月21日
發(fā)明者李在峰, 金坻顯 申請人:三星電子株式會社