[發(fā)明專利]一種基于模糊智能行為模擬的家居環(huán)境健康控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310220199.4
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103345152A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 廖志強;肖磊;許奎;馬杰;齊巍巍;郝美玭;陳實;李太福
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 重慶為信知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 余錦曦

1.一種基于模糊智能行為模擬的家居環(huán)境健康控制方法，其特征在于：包括如下步驟:

第一步：選擇合適的相對濕度和光照強度傳感器、A/D數(shù)據(jù)轉換器、主控芯片、驅動機構，搭建基于模糊智能行為模擬的家居環(huán)境健康控制裝置；

第二步：建立針對相對濕度與光照強度的室內家居環(huán)境健康模糊控制數(shù)學模型；

第三步：將獲得的健康模糊控制數(shù)學模型轉化為模糊控制響應表，并將其植入單片機模糊控制器中；

第四步：傳感器采集室內環(huán)境相對濕度信號和光照強度信號，并將其傳送給A/D轉換器；

第五步：A/D轉換器將得到的傳感器模擬信號轉化為數(shù)字信號,并將其傳送給單片機模糊控制器；

第六步：單片機模糊控制器根據(jù)輸入的相對濕度信號和光照強度信號，采用查表運算的方式，計算出模糊控制輸出響應值；

第七步：單片機模糊控制器控制執(zhí)行驅動，實現(xiàn)對加濕/干燥器的工作狀態(tài)和窗簾開閉度的控制。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于模糊智能行為模擬的家居環(huán)境健康控制方法，其特征在于，步驟二中所述模糊控制系統(tǒng)建模方法如下：

糊輸入為室內相對濕度和光照強度，其模糊輸入的論域為：相對濕度={干燥，較干燥，合適，較濕潤，濕潤}，光照強度={弱，較弱，適中，較強，強}；

模糊輸出為加濕/干燥器的工作狀態(tài)和窗簾開閉度，其模糊論域為：加濕/干燥器的工作狀態(tài)={加濕，關閉，干燥}；窗簾開閉度={關閉，打開}；

輸入相對濕度的隸屬度函數(shù)設計如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

其中，相對濕度的隸屬度函數(shù)中x為相對濕度值；

輸入光照強度的模糊化隸屬度函數(shù)設計如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

輸入光照強度的模糊化隸屬度函數(shù)中y為當前光照強度的監(jiān)測值，參照相對濕度的隸屬度函數(shù)設計方法，還可以得到輸出加濕/干燥器工作狀態(tài)和窗簾開閉度的解模糊化隸屬度函數(shù)；

設計模糊控制規(guī)則表，模糊健康控制數(shù)學模型的模糊規(guī)則表1如下：

表1

模糊控制模型合成方法如下：

設x₁表示相對濕度，x₂表示光照強度，y₁表示模糊控制的輸出加濕/干燥器的工作狀態(tài)，y₂表示模糊控制的輸出窗簾的開閉度；A_i表示x₁屬于a_i的真域，a_i表示相對濕度的論域值；B_i表示x₂屬于b_i的真域，b_i表示光照強度的論域值；D_i表示y₁屬于d_i的真域，d_i表示輸出加濕/干燥器的工作狀態(tài)的論域值；E_i表示y₂屬于e_i的真域，e_i表示輸出窗簾的開閉度的論域值；

按照以下步驟建立健康模糊控制數(shù)學模型：

將模糊推理規(guī)則表1轉化為如下形式：

If?x₁為a₁?and?x₂為b₁?Then?y₁為d₁?and?y₂為e₁

If?x₁為a₂?and?x₂為b₂?Then?y₁為d₂?and?y₂為e₂

·

·

·

If?x₁為a₂₄?and?x₂為b₂₄?Then?y₁為d₂₄?and?y₂為e₂₄

If?x₁為a₂₅?and?x₂為b₂₅?Then?y₁為d₂₅?and?y₂為e₂₅

依據(jù)上述模糊推理規(guī)則表，推理模型可以表示為

R＝[A₁∩B₁→D₁∩E₁]∩[A₂∩B₂→D₂∩E₂]∩...∩

[A₂₄∩B₂₄→D₂₄∩E₂₄]∩[A₂₅∩B₂₅→D₂₅∩E₂₅]

從而推出

R=[A₁∩B₁×D₁∩E₁]∪[A₂∩B₂×D₂∩E₂]∪...∪

[A₂₄∩B₂₄×D₂₄∩E₂₄]∪[A₂₅∩B₂₅×D₂₅∩E₂₅]

得到簡化表達式為

該方程即為健康控制系統(tǒng)的模糊控制模型。其中A_i(x₁)表示x₁屬于a_i的真域，B_i(x₂)表示x₂屬于b_i的真域，D_i(y₁)表示y₁屬于d_i的真域，E_i(y₂)表示y₂屬于e_i的真域，R(x₁,x₂,y₁,y₂)表示得到的健康控制模糊推理數(shù)學模型。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于模糊智能行為模擬的家居環(huán)境健康控制方法，其特征在于，步驟一中所述家居環(huán)境健康控制裝置結構為：

濕度傳感器(1)和光照強度傳感器(2)經(jīng)A/D轉換器（9）連接單片機模糊控制器（J1）的輸入端，單片機模糊控制器（J1）的輸出端經(jīng)執(zhí)行驅動機構（7）連接被控對象（8）；

單片機模糊控制器（J1）內設置有模糊化模塊（3）與所述A/D轉換器（9）連接，該模糊化模塊（3）的輸出端連接模糊推理模塊（4），該模糊推理模塊（4）的輸出端連接解模糊化模塊（6），該解模糊化模塊（6）的輸出端連接所述執(zhí)行驅動機構（7），所述模糊推理模塊（4）還連有模糊控制規(guī)則庫（5）；

其中所述的模糊化模塊（3）由所述的光照強度和相對濕度的隸屬度虛擬而成，所述的模糊推理模塊（4）由所述的模糊推理模型完成，所述的解模糊化模塊（6）由所述的輸出加濕/干燥器工作狀態(tài)的解模糊化隸屬度函數(shù)虛擬而成，所述的模糊控制規(guī)則庫（5）由所述的模糊控制規(guī)則表虛擬而成。