[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

权利要求书

1.一种基于模糊智能行为模拟的家居环境节能控制方法，其特征在于：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。

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节能控制方法，其特征在于，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，还可以设计出输出窗帘开闭度的解模糊化隶属度函数；

结合输入值温度、光照度，以及输出值窗帘开闭度，勾画出输入温度、光照度输出窗帘开闭度的模糊化隶属度函数三维关系图；

节能模糊控制规则表1如下：

表1

设x₁表示光照强度，x₂表示温度，y表示模糊控制输出窗帘的开闭度；A_i表示x₁属于a_i的真域，a_i表示光照强度的论域值；B_i表示x₂属于b_i的真域，b_i表示温度的论域值；D_i表示y属于d_i的真域，d_i表示输出窗帘的开闭度的论域值，以节能模糊控制规则表1为依据，采用模糊控制理论的模糊推理方法，按照以下步骤建立模糊舒适控制的数学模型：

将节能模糊控制规则表1转化为如下形式：

If x₁为a₁ and x₂为b₁ Then y为d₁

If x₁为a₂ and x₂为b₂ Then y为d₂

·

·

·

If x₁为a₂₄ and x₂为b₂₄ Then y为d₂₄

If x₁为a₂₅ and x₂为b₂₅ Then y为d₂₅

依据上述模糊推理规则表，推理模型可以表示为

R＝[A₁∩B₁→D₁]∩[A₂∩B₂→D₂]∩...∩

[A₂₄∩B₂₄→D₂₄]∩[A₂₅∩B₂₅→D₂₅]

从而推出

R=[A₁∩B₁×D₁]∪[A₂∩B₂×D₂]∪...∪

[A₂₄∩B₂₄×D₂₄]∪[A₂₅∩B₂₅×D₂₅]

得到简化表达式为

该方程即为节能模糊控制数学模型，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(y)表示y属于d_i的真域，R(x₁,x₂,y)表示得到的模糊推理数学模型；

将得到的节能模糊控制数学模型采用解模糊化隶属度函数进行解模糊化操作，既能得到节能模糊控制系统输入光照强度和温度与输出窗帘的开闭度之间的准确响应关系。

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节能控制方法，其特征在于，步骤一中所述节能模糊控制装置结构为：

温度传感器(J1)和光照强度传感器(J2)经第一A/D转换器（J3）连接单片机模糊控制器（J5）的输入端，单片机模糊控制器（J5）的输出端连接驱动机构（J4），该驱动机构（J4）控制窗帘开闭度。