1. 研究目的与意义
我国正处于城镇化的深入发展阶段，生活用水的紧张形势必将影响我国城镇化进程，因此，对生活用水进行全程控制，实施以治污为本的水污染防治战略，将是抑制生活废污水排放的根本措施。
同时，随着高新技术的快速发展，自主研发设计的水处理设备技术也是对污水末端进行治理的最有效途径。
目前，随着我国市场经济的快速发展，锅炉已经被广泛适用于生产生活当中。
2. 研究内容与预期目标
研究的主要内容：（1） 定义模糊算法中的输入、输出量以及控制量u，定义误差e的模糊集，划分误差e的偏差等级，描述模糊规则，求出模糊关系，做出模糊决策，完成控制量的反模糊化，用matlab2014版进行模糊控制算法的仿真。（2） 流量计选择型号为YF-S401的传感器，将接收到的电信号通过AD转换给单片机，用C语言数组程序定义模糊算法表嵌入STM32单片机，通过单片机的显示与按键，连接输出给用步进电机，通过步进电机的正转或反转来调节阀门的开度，以此来控制出水管的水流速度。（3） 进行系统测试，完成对净水机的出水管的恒定流速控制。预期目标：（1） 使用模糊算法，以流速为输入值，以调节阀门的开度作为输出值，定义误差e的模糊集，整理出模糊算法表，用matlab2014版软件仿真出模糊控制算法。（2） 以STM32单片机作为控制器、结合流量传感器、A/D转换机器、LED显示器、按键、步进电机等，设计出一个基于模糊控制算法的出水管流速控制的硬件装置。将模糊控制算法用C语言嵌入STM32单片机，当STM32单片机接收到流量传感器的信号，传递给单片机上的显示屏和控制按键，通过ULN2003芯片来控制调节阀门的开度。使用Altium Desogner10画出pcb原理图，完成对出水管的恒定流速控制的设计。
3. 研究方法与步骤
研究方法：采用以模糊控制算法为核心的控制系统，结合STM32单片机，流量传感器，步进电机，ULN2003芯片，显示屏和按键来构建出水管流速的控制系统，以下是系统框图： 图1 系统框图步骤：(1) 选用YF-S401型号的流量传感器并进行数据采集，作为模糊控制算法中的输入值(2) 驱动步进电机，用单片机的ULN2003 芯片连接步进电机,控制其正转和反转来调节阀门开度的变化，作为模糊控制算法中的输出值(3) 将误差e、误差变化ec及控制量u的模糊集及其论域进行定义(4) 定义输入、输出隶属函数，误差e误差变化ec及控制量u的模糊集和论域确定后，对模糊变量确定隶属函数，即对模糊变量赋值，确定论域内元素对模糊变量的隶属度(5) 建立模糊控制规则，由系统输出的误差及误差变化趋势来设计消除系统误差的模糊控制规则(6) 建立模糊控制表，各个模糊语句之间是“或”的关系，根据建立好的控制规则可以计算出控制量u(7) 对流速控制系统进行模糊推理，利用模糊推理算法和模糊规则进行推理，得出最终的控制量(8) 反模糊化，模糊推理得到的结果是一个模糊集合，在matlab中选用som最大隶属度取小法进行反模糊化，将模糊推理结果转化为精确值来驱动步进电机在步进电机与流量传感器之间通过的模糊算法来控制，下面是模糊结构图：
4. 参考文献
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5. 工作计划
序号起止日期工作内容1 2022年02月13日--2022年02月19日调研，查阅模糊控制和流量控制的研究背景，国内外现状 2 2022年02月20日--2022年03月01日阅读关于模糊控制和流量控制的相关论文,查阅书籍资料 3 2022年03月01日--2022年03月07日流量控制系统的整体设计构思,模糊算法的应用与推理的学习4 2022年03月08日--2022年03月16日开题报告的撰写,修改流量控制系统的设计方案，优化设计5 2022年03月16日--2022年03月26日系统软件设计，画出系统框图，拟定方案步骤6 2022年03月27日--2022年04月08日matlab仿真程序拟写，用其计算出模糊算法表7 2022年04月09日--2022年04月18日硬件初步设计，用单片机，流量计，调节阀完成流量控制设计8 2022年04月19日--2022年05月09日软件与硬件联调，测试9 2022年05月09日--2022年05月30日撰写论文，并修改102022年05月30日--2022年06月09日制作PPT，准备答辩
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