[发明专利]一种基于模糊智能行为模拟的家居环境健康控制方法

权利要求书

1.一种基于模糊智能行为模拟的家居环境健康控制方法，其特征在于：包括如下步骤:

第一步：选择合适的相对湿度和光照强度传感器、A/D数据转换器、主控芯片、驱动机构，搭建基于模糊智能行为模拟的家居环境健康控制装置；

第二步：建立针对相对湿度与光照强度的室内家居环境健康模糊控制数学模型；

第三步：将获得的健康模糊控制数学模型转化为模糊控制响应表，并将其植入单片机模糊控制器中；

第四步：传感器采集室内环境相对湿度信号和光照强度信号，并将其传送给A/D转换器；

第五步：A/D转换器将得到的传感器模拟信号转化为数字信号,并将其传送给单片机模糊控制器；

第六步：单片机模糊控制器根据输入的相对湿度信号和光照强度信号，采用查表运算的方式，计算出模糊控制输出响应值；

第七步：单片机模糊控制器控制执行驱动，实现对加湿/干燥器的工作状态和窗帘开闭度的控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊智能行为模拟的家居环境健康控制方法，其特征在于，步骤二中所述模糊控制系统建模方法如下：

糊输入为室内相对湿度和光照强度，其模糊输入的论域为：相对湿度={干燥，较干燥，合适，较湿润，湿润}，光照强度={弱，较弱，适中，较强，强}；

模糊输出为加湿/干燥器的工作状态和窗帘开闭度，其模糊论域为：加湿/干燥器的工作状态={加湿，关闭，干燥}；窗帘开闭度={关闭，打开}；

输入相对湿度的隶属度函数设计如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

其中，相对湿度的隶属度函数中x为相对湿度值；

输入光照强度的模糊化隶属度函数设计如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

输入光照强度的模糊化隶属度函数中y为当前光照强度的监测值，参照相对湿度的隶属度函数设计方法，还可以得到输出加湿/干燥器工作状态和窗帘开闭度的解模糊化隶属度函数；

设计模糊控制规则表，模糊健康控制数学模型的模糊规则表1如下：

表1

模糊控制模型合成方法如下：

设x₁表示相对湿度，x₂表示光照强度，y₁表示模糊控制的输出加湿/干燥器的工作状态，y₂表示模糊控制的输出窗帘的开闭度；A_i表示x₁属于a_i的真域，a_i表示相对湿度的论域值；B_i表示x₂属于b_i的真域，b_i表示光照强度的论域值；D_i表示y₁属于d_i的真域，d_i表示输出加湿/干燥器的工作状态的论域值；E_i表示y₂属于e_i的真域，e_i表示输出窗帘的开闭度的论域值；

按照以下步骤建立健康模糊控制数学模型：

将模糊推理规则表1转化为如下形式：

If x₁为a₁ and x₂为b₁ Then y₁为d₁ and y₂为e₁

If x₁为a₂ and x₂为b₂ Then y₁为d₂ and y₂为e₂

·

·

·

If x₁为a₂₄ and x₂为b₂₄ Then y₁为d₂₄ and y₂为e₂₄

If x₁为a₂₅ and x₂为b₂₅ Then y₁为d₂₅ and y₂为e₂₅

依据上述模糊推理规则表，推理模型可以表示为

R＝[A₁∩B₁→D₁∩E₁]∩[A₂∩B₂→D₂∩E₂]∩...∩

[A₂₄∩B₂₄→D₂₄∩E₂₄]∩[A₂₅∩B₂₅→D₂₅∩E₂₅]

从而推出

R=[A₁∩B₁×D₁∩E₁]∪[A₂∩B₂×D₂∩E₂]∪...∪

[A₂₄∩B₂₄×D₂₄∩E₂₄]∪[A₂₅∩B₂₅×D₂₅∩E₂₅]

得到简化表达式为

该方程即为健康控制系统的模糊控制模型。其中A_i(x₁)表示x₁属于a_i的真域，B_i(x₂)表示x₂属于b_i的真域，D_i(y₁)表示y₁属于d_i的真域，E_i(y₂)表示y₂属于e_i的真域，R(x₁,x₂,y₁,y₂)表示得到的健康控制模糊推理数学模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于模糊智能行为模拟的家居环境健康控制方法，其特征在于，步骤一中所述家居环境健康控制装置结构为：

湿度传感器(1)和光照强度传感器(2)经A/D转换器（9）连接单片机模糊控制器（J1）的输入端，单片机模糊控制器（J1）的输出端经执行驱动机构（7）连接被控对象（8）；

单片机模糊控制器（J1）内设置有模糊化模块（3）与所述A/D转换器（9）连接，该模糊化模块（3）的输出端连接模糊推理模块（4），该模糊推理模块（4）的输出端连接解模糊化模块（6），该解模糊化模块（6）的输出端连接所述执行驱动机构（7），所述模糊推理模块（4）还连有模糊控制规则库（5）；

其中所述的模糊化模块（3）由所述的光照强度和相对湿度的隶属度虚拟而成，所述的模糊推理模块（4）由所述的模糊推理模型完成，所述的解模糊化模块（6）由所述的输出加湿/干燥器工作状态的解模糊化隶属度函数虚拟而成，所述的模糊控制规则库（5）由所述的模糊控制规则表虚拟而成。