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[摘 要]我国家电产业产品的设计水平、开发水平以及制造水平近年来都有很大提高，越来越多的新技术也被应用到家用电器产品中，在很大程度上提高了家电产品的智能化程度，这对于家用电器产业的发展具有极其重要的意义。本文主要介绍了几种常见的家电产品智能控制技术，并且具体分析了洗衣机中的智能控制技术应用。
[关键词]家电产品；智能控制技术；应用分析
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0187-02
近年来随着我国科技的不断发展，智能控制技术、新材料技术、网络技术、变频技术、红外技术等新技术越来越多地被应用到家用电器产品设计和生产制造中。智能家电主要是指将智能控制技术、网络技术、通信技术、计算机技术等现代化技术应用到家电产品中，从而使家电产品实现自动化、网络化、远程化。现阶段，智能家电发展大体上朝着单体控制智能化、整体网络化的方向发展。单体控制智能化主要是将智能控制技术、变频技术、红外线技术应用于单个家电产品上，从而智能化控制产品。整体网络化主要是采用总线技术、无线通讯技术、网络技术等对家电产品进行远程控制以及集成控制。下面笔者主要探讨单个家电产品上采用智能控制技术的相关情况。
1 智能控制技术
传统控制领域中，系统控制质量主要和控制系统动态模式的精确度有关，想要进行精确控制，首先应该建立精确的系统模型。一般的，在复杂系统的变量不断增加的情况下，会相应地增加系统描述的难度以及系统控制难度。虽然有可简化的手段，但是实施效果并不是非常理想。由此可见，系统应用传统控制理论的控制能力应通过事先建立的模型进行明确。如果系统过于复杂或者很难进行精确地描述，传统控制理论就很难发挥很大的作用。
智能控制技术主要是指人们在控制系统中实现人工智能，从而使整个系统具有模仿人的特性，这样就可以有效控制那些具有较高不确定性、复杂性的系统。相对于传统控制而言，智能控制在不确定性、复杂性等方面的处理能力更高，因此可以完成更加复杂的任务。目前，我国智能控制主要包括模糊控制法、混沌控制法、神经网络控制法、遗传算法、专家控制法等多种方式，这些主要是模拟人的行动、个人感知以及逻辑思维等。
模糊控制的理论基础主要包括模糊逻辑推理、模糊语言变量、模糊集合论等。模糊控制系统根据其基础理论，总结相关技术领域专家经验，进而确定模糊控制规则，形成一组模糊关系（描述不确定性复杂对象）并实施对被控制对象的有效控制。经过分析被控系统的输出误差，以及推理模糊关系和误差变化之间的关系，明确具体的控制量，就可以有效地控制系统。模糊控制有一个最大特点是对于控制对象可以不用建立数学模型，而通过人们在领域中的思维以及经验做出相关的控制行为。模糊控制系统图见下图1。
图1的模糊控制系统实际上和传统控制系统并没有很大差异，只是在控制算法方面存在一定区别。模糊控制器设计是模糊控制系统的核心内容，其设计质量对于模糊控制性能好坏有直接的影响。
神经网络控制是在神经网络的基础上发展起来的，通过模拟人脑神经元活动，然后以人脑的方式搜索、处理、加工、储存系统的信息，这样可以有效地确保系统的输出达到期望目标。因为，神经网络主要是基于信息并行处理以及分布式贮存前提下的，其具有自学习功能、自组织功能，与人的信息处理方式基本接近。神经网络的神经元联接方式主要包括相互结合型网络、反馈网络、前馈网络、混合型网络等。神经网络控制系统图见下图2。
专家控制系统主要是将专家系统技术应用于控制系统中，利用专家的处理知识，模仿专家解决问题的实践能力而有效控制系统。也就是指系統以专家的水平完成一项有难度的专业任务。通常而言，专家控制系统的组成部分主要包括推理机构、控制规则集、知识库、信息获取、信息处理等。专家控制系统不同于一般专家系统，可按照实时性、可靠性以及控制指标等相关要求尽可能简化控制要求，缩小知识库，严格控制整个规则集的规模，使复杂的推理结构简单化，这样也有利于减少获取信息以及信息处理等工作量，使专家控制系统的复杂性大大降低。在单片机的微处理器上，也可以采用专家系统。
相对于传统控制系统而言，智能控制方式具有不可比拟的优势，但也无法完全取代传统控制系统。在系统比较简单的情况下，一般会采用有机结合传统控制以及智能控制两种方式，这样可以使系统控制更加精确、稳定，鲁棒性也更好。比例-积分-微分（PID）在传统控制领域中是最为常用，也是最基本的，PID有机结合模糊控制技术（也即是模糊PID控制）不仅具有PID控制的优点——具有良好的鲁棒性、高效、简单，同时也具有模糊控制的优点——可以很好的控制复杂模型。因此，在控制领域中广泛应用到模糊PID控制技术。
2. 模糊控制在家电产品中的应用分析
近年来很多家用电器产品的控制系统，越来越广泛地应用到了智能控制技术，比如在洗衣机中应用模糊控制，吸尘器中采用神经网络技术。其中洗衣机是现代家庭中应用最为普遍的家用电器产品，洗涤过程以及洗涤质量主要和衣物的肮脏程度、衣物材质、衣物质量等有关。因为每次洗涤时待洗衣物的肮脏程度、质量以及材质等都会有所差异，因此洗衣机需要处理的对象状态是处于一种变化的模糊状态。传统洗衣机的耗水、耗电并不会因为衣物肮脏程度、质量以及材质等差异而有所不同，这样很容易浪费水资源。在洗衣机中应用模糊控制技术，可以将衣物的材质、肮脏程度以及质量检测出来，通过模糊推理确定洗衣的洗涤时间、水流、注水水位以及洗涤次数等。这样可以在确保洗衣质量的情况下，节约洗衣时间，节约用水。
不难看到，在家电产品中应用智能控制技术，可以有效地提高用户使用的便利性、舒适性，同时也有利于环保、节能、节水，不管是基于家电产品生产企业而言，还是基于用户角度而言，智能化家电产品有很大的发展市场，相信未来智能控制家电产品会越来越多。
参考文献
[1] 肖玉玲.模糊PID控制在变频空调中的应用研究[J] .河南教存学院学报（自然科学版），2010， 19 （2）： 22-24.
[2] 赵景波.MATLAB控制系统仿真与设计[M].北京：机械工业出版社，2010.
作者简介
郑鸿升（1957—），男，籍贯：广东汕头，大专，电子工程师，研究方向：智能家电。
[关键词]家电产品；智能控制技术；应用分析
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0187-02
近年来随着我国科技的不断发展，智能控制技术、新材料技术、网络技术、变频技术、红外技术等新技术越来越多地被应用到家用电器产品设计和生产制造中。智能家电主要是指将智能控制技术、网络技术、通信技术、计算机技术等现代化技术应用到家电产品中，从而使家电产品实现自动化、网络化、远程化。现阶段，智能家电发展大体上朝着单体控制智能化、整体网络化的方向发展。单体控制智能化主要是将智能控制技术、变频技术、红外线技术应用于单个家电产品上，从而智能化控制产品。整体网络化主要是采用总线技术、无线通讯技术、网络技术等对家电产品进行远程控制以及集成控制。下面笔者主要探讨单个家电产品上采用智能控制技术的相关情况。
1 智能控制技术
传统控制领域中，系统控制质量主要和控制系统动态模式的精确度有关，想要进行精确控制，首先应该建立精确的系统模型。一般的，在复杂系统的变量不断增加的情况下，会相应地增加系统描述的难度以及系统控制难度。虽然有可简化的手段，但是实施效果并不是非常理想。由此可见，系统应用传统控制理论的控制能力应通过事先建立的模型进行明确。如果系统过于复杂或者很难进行精确地描述，传统控制理论就很难发挥很大的作用。
智能控制技术主要是指人们在控制系统中实现人工智能，从而使整个系统具有模仿人的特性，这样就可以有效控制那些具有较高不确定性、复杂性的系统。相对于传统控制而言，智能控制在不确定性、复杂性等方面的处理能力更高，因此可以完成更加复杂的任务。目前，我国智能控制主要包括模糊控制法、混沌控制法、神经网络控制法、遗传算法、专家控制法等多种方式，这些主要是模拟人的行动、个人感知以及逻辑思维等。
模糊控制的理论基础主要包括模糊逻辑推理、模糊语言变量、模糊集合论等。模糊控制系统根据其基础理论，总结相关技术领域专家经验，进而确定模糊控制规则，形成一组模糊关系（描述不确定性复杂对象）并实施对被控制对象的有效控制。经过分析被控系统的输出误差，以及推理模糊关系和误差变化之间的关系，明确具体的控制量，就可以有效地控制系统。模糊控制有一个最大特点是对于控制对象可以不用建立数学模型，而通过人们在领域中的思维以及经验做出相关的控制行为。模糊控制系统图见下图1。
图1的模糊控制系统实际上和传统控制系统并没有很大差异，只是在控制算法方面存在一定区别。模糊控制器设计是模糊控制系统的核心内容，其设计质量对于模糊控制性能好坏有直接的影响。
神经网络控制是在神经网络的基础上发展起来的，通过模拟人脑神经元活动，然后以人脑的方式搜索、处理、加工、储存系统的信息，这样可以有效地确保系统的输出达到期望目标。因为，神经网络主要是基于信息并行处理以及分布式贮存前提下的，其具有自学习功能、自组织功能，与人的信息处理方式基本接近。神经网络的神经元联接方式主要包括相互结合型网络、反馈网络、前馈网络、混合型网络等。神经网络控制系统图见下图2。
专家控制系统主要是将专家系统技术应用于控制系统中，利用专家的处理知识，模仿专家解决问题的实践能力而有效控制系统。也就是指系統以专家的水平完成一项有难度的专业任务。通常而言，专家控制系统的组成部分主要包括推理机构、控制规则集、知识库、信息获取、信息处理等。专家控制系统不同于一般专家系统，可按照实时性、可靠性以及控制指标等相关要求尽可能简化控制要求，缩小知识库，严格控制整个规则集的规模，使复杂的推理结构简单化，这样也有利于减少获取信息以及信息处理等工作量，使专家控制系统的复杂性大大降低。在单片机的微处理器上，也可以采用专家系统。
相对于传统控制系统而言，智能控制方式具有不可比拟的优势，但也无法完全取代传统控制系统。在系统比较简单的情况下，一般会采用有机结合传统控制以及智能控制两种方式，这样可以使系统控制更加精确、稳定，鲁棒性也更好。比例-积分-微分（PID）在传统控制领域中是最为常用，也是最基本的，PID有机结合模糊控制技术（也即是模糊PID控制）不仅具有PID控制的优点——具有良好的鲁棒性、高效、简单，同时也具有模糊控制的优点——可以很好的控制复杂模型。因此，在控制领域中广泛应用到模糊PID控制技术。
2. 模糊控制在家电产品中的应用分析
近年来很多家用电器产品的控制系统，越来越广泛地应用到了智能控制技术，比如在洗衣机中应用模糊控制，吸尘器中采用神经网络技术。其中洗衣机是现代家庭中应用最为普遍的家用电器产品，洗涤过程以及洗涤质量主要和衣物的肮脏程度、衣物材质、衣物质量等有关。因为每次洗涤时待洗衣物的肮脏程度、质量以及材质等都会有所差异，因此洗衣机需要处理的对象状态是处于一种变化的模糊状态。传统洗衣机的耗水、耗电并不会因为衣物肮脏程度、质量以及材质等差异而有所不同，这样很容易浪费水资源。在洗衣机中应用模糊控制技术，可以将衣物的材质、肮脏程度以及质量检测出来，通过模糊推理确定洗衣的洗涤时间、水流、注水水位以及洗涤次数等。这样可以在确保洗衣质量的情况下，节约洗衣时间，节约用水。
不难看到，在家电产品中应用智能控制技术，可以有效地提高用户使用的便利性、舒适性，同时也有利于环保、节能、节水，不管是基于家电产品生产企业而言，还是基于用户角度而言，智能化家电产品有很大的发展市场，相信未来智能控制家电产品会越来越多。
参考文献
[1] 肖玉玲.模糊PID控制在变频空调中的应用研究[J] .河南教存学院学报（自然科学版），2010， 19 （2）： 22-24.
[2] 赵景波.MATLAB控制系统仿真与设计[M].北京：机械工业出版社，2010.
作者简介
郑鸿升（1957—），男，籍贯：广东汕头，大专，电子工程师，研究方向：智能家电。