本申請涉及洗衣機控制，尤其是涉及一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)洗衣機具備多種洗衣功能，因此被廣泛應(yīng)用在飯店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠等有大容量洗衣要求的公共場所內(nèi)。近年來，由于商業(yè)和醫(yī)療設(shè)施擴展、衛(wèi)生標準提高、勞動力成本上升、可持續(xù)發(fā)展需求和技術(shù)進步等多重因素共同推動了對工業(yè)洗衣機的需求。

2、而隨著工業(yè)洗衣需求的不斷增長，傳統(tǒng)工業(yè)洗衣機的控制方法在靈活性、效率和環(huán)境友好性方面表現(xiàn)出顯著不足?，F(xiàn)代工業(yè)環(huán)境要求洗衣設(shè)備不僅能夠處理多樣化的織物類型和洗滌負荷，還需具備節(jié)能、節(jié)水、高效和環(huán)保等特性。傳統(tǒng)洗衣機提供固定的洗滌周期和有限的定制選項，缺乏靈活性，導(dǎo)致在應(yīng)對不同洗衣負荷和織物類型時，洗滌效果往往不盡如人意。此外，傳統(tǒng)洗衣機無法精確控制水溫、洗滌時間和電機轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致能耗高，水資源浪費嚴重，這不僅增加了運營成本，還對環(huán)境造成了不良影響。頻繁的機械磨損和維護需求，進一步降低了設(shè)備的可靠性和生產(chǎn)效率。

3、因此，需要進一步的解決上述問題，本申請人提出了一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)，解決了上述背景技術(shù)所提出的現(xiàn)有工業(yè)洗衣機控制技術(shù)中控制方法不靈活和資源浪費嚴重的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元、中央處理單元、控制器單元、顯示單元及服務(wù)器組成，數(shù)據(jù)采集單元、控制器單元、顯示單元及服務(wù)器分別與中央處理單元連接；

4、所述數(shù)據(jù)采集單元有壓力傳感器、濁度傳感器、溫度傳感器和攝像頭，所述壓力傳感器設(shè)置在洗衣倉底部，所述濁度傳感器設(shè)置在洗衣倉內(nèi)，所述溫度傳感器設(shè)置在洗衣倉內(nèi)，所述攝像頭設(shè)置在洗衣倉頂部。

5、本發(fā)明還提供了一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，該方法具體步驟包括：

6、所述壓力傳感器用于檢測被洗衣物衣量，并輸出衣量檢測信號；

7、所述濁度傳感器用于檢測被洗衣物臟污程度，并輸出臟污度檢測信號；

8、所述溫度傳感器用于檢測水溫，并輸出溫度檢測信號；

9、所述攝像頭用于檢測被洗衣物材質(zhì)，并輸出衣物材質(zhì)信號；

10、所述中央處理單元用于接收數(shù)據(jù)采集單元發(fā)來的數(shù)據(jù)信號并進行算法計算；

11、所述顯示單元用于顯示洗滌時間、洗滌強度和洗滌劑用量；

12、所述服務(wù)器用于存儲洗滌樣本信息，包括完成當前洗滌的數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)信號及向控制單元輸出的控制信號；

13、所述控制器單元用于接收中央處理單元發(fā)送的洗滌指令并輸出控制信號，所述控制器單元接收所述控制信號以開啟。

14、作為本發(fā)明進一步的方案：所述算法計算用于將數(shù)據(jù)采集單元輸出的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為向控制器單元輸出的控制信號，所述算法計算采用增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，所述增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和增量式樣本更新。

15、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有五層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有輸入層、模糊化層、模糊推理層、歸一化層和輸出層；

16、所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有損失函數(shù)：

17、

18、其中，為損失函數(shù)，為樣本總數(shù)，為第個樣本的目標輸出，為模型預(yù)測輸出；

19、所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向更新公式：

20、

21、

22、

23、其中，為模型中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，為第次迭代后的參數(shù)值；為學(xué)習(xí)率；為步長，即在每個梯度方向上參數(shù)更新的距離。

24、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述增量式樣本更新有樣本追加和樣本刪減；

25、所述樣本追加有迭代公式：

26、

27、其中，為最終滿足洗滌要求的洗滌設(shè)置，為洗滌的次數(shù)，為第次預(yù)測輸出，包括洗滌時間、洗滌強度和洗滌劑用量；

28、所述樣本刪減有基于時間的樣本刪減和基于檢驗誤差的樣本刪減，所述基于時間的樣本刪減用于以固定時間窗刪除過期數(shù)據(jù)，所述基于檢驗誤差的樣本刪減用于刪除樣本集中的不利樣本。

29、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述基于檢驗誤差的樣本刪減的具體步驟如下：

30、所述不利樣本計算公式：

31、

32、其中，為損失函數(shù)；為訓(xùn)練樣本，；為檢驗樣本，；為模型中參數(shù)的最優(yōu)解，對于包含個訓(xùn)練樣本的模型，的定義如下：

33、

34、h為hessian矩陣，計算公式如下：

35、。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

37、1、本發(fā)明集成數(shù)據(jù)采集設(shè)備、服務(wù)器、控制器單元、顯示單元和中央處理單元。工作時，數(shù)據(jù)采集單元采集被洗衣物及水溫信息，控制器單元將采集到的信息作為輸入傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?，中央處理單元通過算法計算模塊輸出控制指令，控制器單元接收中央處理單元返回的控制指令并輸出控制信號，電機、定時器及洗滌劑投放裝置接受控制指令以開啟，從而產(chǎn)生洗滌強度、洗滌時間及洗滌劑用量。即，該系統(tǒng)能夠智能生成洗滌方案并執(zhí)行，從而提高了工業(yè)洗衣機的洗滌效率，降低了能源消耗。

38、2、本發(fā)明將智能控制算法在中央處理單元上執(zhí)行，并通過顯示屏與用戶的交互，降低了成本并實現(xiàn)了更友好的人機交互。

39、3、本發(fā)明使用增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，可更好的制訂洗滌方案、記錄洗滌數(shù)據(jù)、延長使用壽命、降低能源浪費，解決工業(yè)洗衣機模式化洗滌造成的洗滌效果不佳、能源浪費和洗衣機使用壽命短的問題。

40、4、本控制系統(tǒng)通過labview設(shè)計實現(xiàn)中央處理單元，顯示屏和洗衣機通過串口連接，省去原有的洗衣機專用控制器，降低成本，使用顯示屏實現(xiàn)人機交互，效率更高，人機關(guān)系更友好。

技術(shù)特征：

1.一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)，其特征在于：

2.一種如權(quán)利要求1所述的基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于：該方法具體步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于：所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有五層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有輸入層、模糊化層、模糊推理層、歸一化層和輸出層；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于：所述增量式樣本更新有樣本追加和樣本刪減；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于：所述基于檢驗誤差的樣本刪減的具體步驟如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于：所述中央處理單元為labview設(shè)計。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于增量式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)洗衣機控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集單元采集待洗衣物和洗滌環(huán)境信號，中央處理器接收并在顯示單元顯示該數(shù)據(jù)信號，通過搭載的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算得到最佳的洗滌設(shè)置發(fā)出控制信號，由控制器控制各執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的洗滌設(shè)置，洗衣機在每次執(zhí)行完洗滌操作后通過數(shù)據(jù)采集單元再次采集當前洗滌信號，并通過增量式優(yōu)化算法實現(xiàn)對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本追加及不利樣本的剔除，完成對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的更新。本發(fā)明克服現(xiàn)有工業(yè)洗衣機控制技術(shù)中控制方法不靈活和資源浪費嚴重的缺陷，提供一種能夠快速預(yù)測洗滌信息、執(zhí)行洗滌操作并具備高魯棒性的智能控制方法及系統(tǒng)，大大提高了洗衣機的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：黃雄峰,段熙堯,張宇嬌,湯懌
受保護的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9