بخشی از مقاله
کنترل زمان شستشوي ماشین لباسشویی بوسیله منطق فازي
چکیده کنترل هاي فازي چند سالی است که کاربرد هاي مناسبی در وسایل خانگی پیدا کرده اند و به صنعت لوازم خانگی راه پیدا کرده اند. در این مقاله سعی بر آن شده است تا به قسمتی دیگر از کاربردهاي منطق فازي در ماشین لباسشویی پرداخته شود. ماشین هاي لباسشویی که در حال حاضر داراي کنترلر فازي هستند ، نیاز دارند تا کاربر زمان شستشو را به آنهـا اعـلام نماید، اما اگر خود وسیله بتواند این کنترل را اتوماتیک انجام دهد، می تواند باعث افزایش کیفیـت حاصـل شستـشو شـده، از هدر رفتن برق مصرفی نیز جلوگیري کند.
واژههاي کلیدي: زمان شستشو ، منطق فازي، کنترلر فازي، زمان اشباع
-1 مقدمه : بشري باشد .
وقتـی کـه شـما از یـک ماشـین لبـاسشـویی اسـتفاده میکنید،عموماً شـما طـولی از زمـان را مبنـی بـر مقـدار لباسهایی که شما میخواهید بشوید و نـوع و درجـه اي از کثیفی لباسهایتان انتخاب می کنید. براي اتوماتیک کـردن این جریان، ما از سنسورهایی استفاده مـیکنـیم کـه ایـن پارامترها را شناسایی کنیم(یعنی حجم لباسها، درجه و نوع کثیفـی آنهـا). زمـان شـستن را مـی تـوان بنـابراین ایـن اطلاعات بدست آورد. متاسفانه، هیچ رابطه آسـانی نیـست که یک نسبت ریاضی دقیق بین حجم لباسـها ، کثیفـی و طول زمان لازم براي شستشو برقرار کند. در نتیجـه، بـراي حل مسئله به نظر می رسد که منطق فازي بتواند کار گشا باشد، زیرامعمولاً منطق فـازي در کنتـرل سیـستم هـایی کارایی دارد که روابط بین مولفه هاي آن از پیچیدگی بـالا برخوردار باشد[12] و براي حل آن نیاز به اطلاعات شفاهی
در گذشته دستگاههاي شستشو مثل حـالا خودکـار نبودند ولی آنها میتوانستند خودکار باشـند. بـراي اینکـه یـک ماشـین لبـاسشـویی کــاملاً خودکـارـرايبـسازیم. بـ دستیابی به این هدف باید براي خود معلوم کنیم شـستن چقدر باید وقت بگیرد. ما روي دو زیرسیستم دستگاه قصد داریم تمرکز بکنیم:( (1 مکانیزم وابسته بـه سنـسور و (2)
واحد کنترل کننده. دستگاه بوسیله سنسور، ورودي بیرونی را فراهم میکند که به دستگاه علامت بدهد تا تصمیمات درســت باشــند. مــسئولیت کنتــرل کننــدهآن اســت کــه تصمیمات درست را اتخاذ کند و به علامت دنیـاي بیرونـی با کمیت هاي ملموس و قابل اندازه گیري جواب دهد.[14]
به دلیل آنکـه نـسبت ورودي-خروجـی روشـن نیـست، در گذشته طرح یک کنترل کننده ماشین لباسشویی مطـرح نبوده و رایج بود مصرف کننـده خـودش روشـهاي سـنتی کنترل را استفاده بکند.
شکل : 1 شماي کلی یک کترلر فازي
-2 هدف
یک کنترل کننده ماشین لباسشویی طراحی کنیم کـه به تعیین زمان شستن سر و سامانی بدهد. با توجه به اینکه یک مدل دقیق براي نسبت ورودي-خروجـی در دسـترس نیست. ورودي-خروجی کنترل کننده شکل 1 نمایش یـک طرح کنترل کننده منطق فازي اسـت. ایـن کنترلـر فـازي داراي دو ورودي است : ( (1 میـزان کثیفـی لباسـها و (2)
نوع کثیفی لباسها. این دو ورودي را از یک سنـسور نـوري میتوان کـسبکـرد. درجـه کثیفـی را مـی تـوان بوسـیله شفافیت آب شستشو تعیین کردد، یعنی همان فاضلابی که از ماشین لباسشویی خارج می شود. لباسـهاي کثیـفتـر ، موجب شفافیت کمتري براي یک مقـدار ثابـت آب مـی شوند. از طرف دیگر، نوع کثیفی را از می توان زمان اشـباع متوجه شد . اشباع نقطه اي است که تغییـر شـفافیت آب در آن، نزدیک به صفر است(زیـر یـک عـدد معـین). بـراي مثال، لباسهاي روغنی بـراي آنکـه مـایع خروجـی ماشـین لباسشویی شفاف شود ، آب بیشتري را مصرف می کنـد ، براي اینکه گریس در آب از کثیفی هاي دیگر، دیرتر حـل می شود.
فازي میتوانیم استفاده بکنیم چون دستگاههاي فازي بـه فضاي حافظه کمتر احتیاج دارند و تندتر کار میکننـد.[1]
اگر ما راضی از نتیجه نباشیم می توانیم مقـادیر خروجـی (زمان شستشو) را تغییر دهیم . وقتی کـه از روش (IFVT) براي استنتاج اسـتفاده مـیکنـیم فقـط مـا singletons را میتوانیم استفاده بکنـیم.[2] مـا روش mandani را بـراي استنتاج استفاده می کنیم. [2,13] تـصویر شـمارة2 تـابع عضویت ( مجموعـه تعلـق فـازي) متغیـر وردي dirtiness
است.
تصویر 2 آ – توابع عضویت متغییر ورودي مقدار کثیفی
(dirtiness) را مشخص می کند .
-1-2 تعریف ورودي- خروجی
پیش از طراحی کنترل کننده، ما سلسله مقادیر ممکـن
براي متغییر هاي ورودي و خروجی را باید معلوم بکنـیم .
اینها توابع عضویت هستند که مقادیر حقیقی را به دنیـاي
فازي ترجمه می کند. تصویر شمارة2 نمایش برچسبهاي تصویر شمارة2 بی - توابع عضویت متغیر ورودي نوع کثیفی را
ورودي و متغیرهاي خروجی و تابع عـضویت آنهـا اسـت. مشخص می کند.
ارزشها براي متغیرهاي ورودي مقدار کثیفی و نوع کثیفـی
روي قلمروي ارزشـهاي وابـسته بـه سنـسور نـوري نرمـال
شدهاند ( از 0 تا .(100 توجه کنید که در این مثال ، زمان
شستشو مقداري ثابت(کریسپ) است . مـا از دسـتگاه هـاي
تصویر شمارة2 سی- تابع عضویت متغیر خروجی زمان شستشو
را مشخص می کند.
-3 قوانین استفاده شده در منطق فازي
کنترلر ماشین لباسشویی
روش هاي لازم براي تصمیمگیري یـک کنتـرل کننـده فازي در یک مجموعهقوانین نوشته شـده اسـت. بـه طـور کلی، قوانین منطق فازي بسیار قابل درك کردن هـستند .
این احکام همگی بصورت اگر ـ آنگاه هستند. قوانین بـراي کنترل کننده ماشین لباسشویی از عقل سـلیم مـا مـشتق شدهاند ، اطلاعات از نمونه خانگی برداشته شده اند و از آزمایش در یک محیط کنترلشده. یک نمونه قانون فـازي را در زیر مشاهده می کنید :
اگر زمان اشباع بلند باشـد و شـفافیت کـم آنگـاه زمـان شستشو بلند است .
از ترکیبات متفاوتی از اینها و حالات دیگـر، مـا قـوانین لازم براي ساخت کنترل کننده ماشین لباسشویی مـان را مینویسیم.
FIU فازي واحد استنتاج را معنی میبخشد. [3]
این واحد بنیـادي اسـت .(FIDE) هـر کـدام از اطلاعـات کنترل کننده را به رمز در مـیآورد. (FIU) شـامل توابـع عضویت ورودي و تابع عضویت خروجی و قوانین کـاربردي است . (FIU) منبع اطلاعاتی لازم براي یک کنترل کننده ماشین لباسشویی منطـق فـازي اسـت. تـصویر شـمارة3
نمایشها رویهپاسخ رابطهمنابع-محصول مثل تعیینشده به
وسیلهاین (FIU) است . متن کامل FIU در زیر میآید :
if dirtness_of _clothes is Large and type_of_dirt is Medium then wash_time is Long;
if dirtness_of_clothes is Medium and type_of_dirt is Medium then wash_time is Medium;
if dirtness_of_clothes is Small and type_of_dirt is Medium then wash_time is Medium;
if dirtness_of_clothes is Large and type_of_dirt is NotGreasy then wash_time is Medium;
if dirtness_of _clothes is Medium and type_of_dirt is NotGreasy then wash_time is Short;
if dirtness_of_clothes is Small and type_of_dirt is NotGreasy then wash_time is VeryShort
end
24 Mhz کار می کنند . مهـم تـرین ویژگـی ایـن خـانواده توانایی انجام محاسبات پیچیده ریاضی است و به همـین دلیل توانایی خاصی در شبیه سازي کنترلر فـازي دارد . در بازار الکترونیک ایران تنها میکروپروسسوري که نزدیک به این خانواده ( آن هم پس از جستجوي فراوان ) یافت شد ، 68HC11xxx بود . براي برنامه ریزي این کنترلر ها برنامـه ي Vfx موجود است که می توان آن را براي برنامه ریـزي فازي کنترلر استفاده کرد .
- 2 خـــــــــــانواده ي PIC16cxxx و PIC17cxxx و PIC18cxxx از کارخانــــه ي . Micro chip ایــــن میکروکنترلر ها توانایی سري قبلی (شـماره (1 را ندارنـد . اما از این خانواده PIC16c745 در بازار ایران یافت شد . به همین دلیل اساس طراحی بر اساس این میکرو کنترلر قرار دادم . براي کنترلر فازي در این میکرو کنترلر از برنامـه ي FuzzyTECH v5.12 استفاده شده است . کارکردن با این برنامه بسیار ساده است . این برنامه با گرفتن ورودي هـاي فازي و تابع عضویت مجموعـه اعـضاي ورودي و همچنـین تابع عضویت مقادیر خروجی و همچنین جـدول قـوانین ، برنامـه ي میکروکنترلـر را طراحـی مــی کنـد و بــه زبـان Assembly و یا زبانی دیگر بر اساس خواسته کاربر تحویـل
می دهد .
ورودي تصویر شمارة(Output) /3 رویهپاسخ
-4 تکنیک هاي ساخت کنترلر فازي
براي طراحی یک کنترلر فـازي ابتـدا آنچـه نظـر مـن را جلب کرد ، یافتن میکروکنترلري بود که بتوان آن را بـراي یک کنترلر فازي برنامه ریزي کـرد . بعـد از آنکـه بـیش از
500 سـاعت در اینترنــت بــه کمـک موتـور جـستجو گـر Google جستجو کردم ، دو خانواده ي کلی میکرو کنترلر یافتم که براي کنترل فازي مناسب بودند . این دو خـانواده عبارتند از: [5,6,7,8,10]
- 1 خانواده ي 68HC12xxx که از محـصولات شـرکت Motorolla می باشد . این کنترلر ها معمـولا بـا فرکـانس
