[发明专利]一种基于模糊智能行为模拟的家居环境节能控制方法

说明书

技术领域

本发明属于一种家居环境控制用的节能控制技术，具体涉及借助模糊控制技术的一种基于模糊智能行为模拟的家居环境节能控制方法。

背景技术

近年来，家居生活环境的节能已经成为人们日常生活中讨论的一个重要话题，节能已经成为一种必然趋势。现实生活中，熟练的家庭主妇可根据其生活经验，通过调节室内窗帘或者天棚帘的开闭情况，从而对室内环境的光线进行调节，以减少室内灯光的使用，达到节能的目的，但这种人太少，且常不在家。而模糊智能系统能有效地模拟专家经验，可把熟练操作者的自然语言经验转换成控制数学模型。若把这些模型写入芯片，开发成相应的装置，则可推广熟练家庭主妇的生活经验，实现家居环境节能的控制。

目前该领域的专利，如授权号[CN201974666U]中所述的多功能室内节能控制器，采用传统的控制方法，在某些特定的情况下会存在如下缺点或者不足之处：

(1)对于非线性的、复杂的系统建模存在着局限性；

(2)控制系统的鲁棒性较差，外界干扰和参数变化较大时对控制效果的影响大；

(3)控制机制非常复杂，电路体积庞大，响应速度慢、效率低。

而模糊控制器是以人的现场控制经验为依据而设计的控制器，不需要被控对象精确的数学数据，并且模糊控制直接来源于现场经验，采用类似于人类语言的控制规则和控制策略，容易被人们所接受。

因此，对于许多复杂的、难以建立精确数学模型的控制对象，选择模糊控制是一种很好的策略。

发明内容

为了很好的解决上述问题，本发明提出了一种基于模糊智能行为模拟的家居环境节能控制方法，控制方法科学、有效以及硬件电路简单、成本低廉的基于模糊智能行为模拟的家居环境节能控制方法及装置。

本发明的技术方案如下：一种基于模糊智能行为模拟的家居环境节能控制方法，其关键在于：包括如下步骤:

步骤一：选择相应的温度传感器和光照度传感器、A/D转换器、单片机模糊控制器、驱动机构，搭建基于模糊智能行为模拟的节能模糊控制装置；

步骤二：针对输入温度、输入光照强度与输出窗帘开闭度的节能模糊控制数学模型；

步骤三：将获得的节能模糊控制数学模型转化为模糊控制输入与输出的响应关系表，并将其植入单片机模糊控制器中；

步骤四：光照强度传感器和温度传感器采集室内的光照强度信号和温度信号，并将其传送给A/D转换器进行数字化转换处理；

步骤五：A/D转换器将获得的温度和光照强度的模拟信号转换成相应的数字信号，并将其传送给单片机模糊控制器；

步骤六：单片机模糊控制器跟据输入的光照强度和温度信号，通过查询节能模糊控制输入与输出响应关系表，得到模糊节能控制输出响应值，并将其输出给驱动机构执行；

步骤七：驱动机构将得到的模拟电压信号转化为控制参数，并控制窗帘的开闭度。

步骤二中所述节能模糊控制数学模型建立方法是：

室内温度一般为[0℃--40℃]，将其分为五个等级，温度={低、偏低、适中、偏高、高}；室内光照强度一般为[0lx—1000lx],分为五个等级：光照强度={很弱、弱、适中、强、很强}，模糊输出窗帘的开闭度为={关、小开、半开、大开、全开}；

具体的输入光照强度的模糊化隶属度函数设计如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

光照度的模糊化隶属度函数中x为当前光照强度的监测值；

输入温度的模糊化隶属度函数如下：

模糊控制的隶属度函数中y为当前温度的监测值，选择常用的三角形隶属度函数(trimf)和梯形隶属度函数(trapmf)，一种具体的输入温度模糊化隶属度函数设计如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

参照以上光照强度和温度的隶属度函数设计方法，还可以设计出输出窗帘开闭度的隶属度函数。

结合输入值温度、光照度，以及输出值开闭度，勾画出输入温度、光照度输出开闭度的模糊化隶属度函数三维关系图，建立节能模糊控制数学模型，建立方法如下：

节能控制数学模型的模糊规则如下表1所示：

表1