5、智能IC卡水表还有其他优点，比如可以有效地解决计量扯皮、用水纠纷、贪污水费、人情用水、用水统计困难等问题。
6、与远传抄表系统相比，智能IC卡水表具有使用和维护成本很低的优势，没有布线造成的混乱和高故障率等问题。
IC卡交易系统还具有交易方便、计算准确、可利用银行进行结算等特点。 智能IC卡水表的以上优点，将会使其逐渐被接受并成为一种基本用水计量配置。
在目前这个社会中， 传统的上门入户抄表既耗费了大量的人力物力，还耽误了用户的时间，并且有时还存在数据差异造成用户或自来水厂的经济损失，所以传统的上门入户抄表已不能适应社会的需要，在时代的驱使之下新型智能IC卡水表以不可阻挡的势头登上了时代的舞台，走进了各个新建或是已建小区中。新型智能IC卡水表由于其数据传递和交易结算通过IC卡进行的，所以实现由工作人员上门抄表收费到用户自己去营业所交费的转变，既节省了人工成本也给了用户合理的时间安排。智能IC卡水表可对用水量进行记录和电子显示，并且可以按照约定对用水量自动进行控制，以及自动完成水费计算和进行用水数据存储。 与传统的水表相比智能IC卡水表还有以下几点优势。
1、智能水表实现了先交费再供水的用水管理模式，这样有效的杜绝了水费拖欠的问题并且间接地防止了一部分的水资源浪费的问题。
2、用户自主通过IC卡缴费，这样首先为供水部门节约了管理成本，并且给了用户合理安排时间的选择权，增大了用户的自主性。特别是随着人们家庭安全意识和隐私意识的增强，入户抄表和上门收费等随意进入私人住户的做法将逐渐不受欢迎甚至受到抵制，这是一个必须给予重视的社会发展趋势。
3、智能IC卡是高精度计量仪表，能够精确的计量水表交易记录，有效控制水资源浪费。 4、智能IC卡水表可以有效地解决计量扯皮、用水纠纷、贪污水费、人情用水、用水统计困难等问题。
以上只是智能IC卡水表的几个主要的优点，其他的优点就不多介绍了。通过以上优点可以看出智能IC卡水表登上时代舞台是大势所趋、时代进步。
1.3阀门“瓶颈”问题常用的解决方法
IC卡水表由发信基表，电路主板，电池，液晶显示屏，电动阀等组成。电路主板主要是处理和储存数据。首先要拿IC卡到管理中心充值，然后插进水表，这时水表会读取IC卡中的水量并储存在水表中，电路主板检测到有可用水量后会发出指令使电动阀打开，水表正常供水，水表按流量计量用水量，当水表中储存的水量用完后电路主板会发出指令使电动阀关闭，这时停水。
阀门是智能IC卡水表关键部件，也是长期制约智能IC卡水表发展的瓶颈。住宅IC卡水表阀门从先导阀发展到电动球阀和电动陶瓷阀，现在已初步解决了实用性问题。但是所需控制能量与供电方式仍不匹配，
其长期稳定性和可靠性仍有改进和创新的空间。
随着计量准确度的提高，近年来设计人员开始更加注重测控的控制方面，如开始采用智能控制技术控制阀门、为保护电池使用寿命而采用电机的软启动技术等。虽然水表行业规定六年强检，但根据我国的实际运作情况，IC卡水表应具有更高的使用寿命方能体现产品的价值。目前功耗已不是主要矛盾，电池自身的寿命基本决定了IC卡水表的使用寿命。现今而言更为关键的是，由于阀门的锈蚀导致驱动电流增大进而造成电池的损伤及阀门的失效，从而造成IC卡水表的失效。因为此瓶颈问题，大大降低了其使用寿命，甚至有些IC卡水表只使用两年左右便失效，大大低于预期寿命。此故障还将随着在役年限的增加越来越凸显。
近10年来，设计人员采用过如先导阀、磁力助推阀、不锈钢阀芯、陶瓷阀芯及润滑剂等，但效果不明显。亦有采用定时开关阀门的设计，虽然在一定程度上可以缓解此问题，但因时因地不同所导致的阀门锈蚀程序是不同的，以一定的规则去适应复杂变化的锈蚀情况显然是不科学的，不仅不利于合理使用有限的电量，而且势必造成一定的故障率。而锈蚀情况的数学模型是很难或不可能精确建立的，此种情况采用模糊控制理论往往可以取得令人满意的结果。
1.4本文的主要工作
采用模糊控制技术可更加有效地使用有限电量并避免阀门锈死，彻底解决了IC卡水表使用寿命的“阀门瓶颈”问题。为了克服模糊算法计算量大这一缺点，采用了查表法进行模糊控制。即采用MATLAB模糊逻辑工具箱进行离线设计，得到符合控制要求的模糊控制表，存入系统的存储器中。本研究以采集的电控阀的驱动电流值I与设定电流值Ig的偏差e=I-Ig及相邻两次偏差变化率ec为输入变量，下次开关电控阀的时间调整量U为输出变量，建立典型的双输入单输出PD结构模糊控制器，并利用模糊推理系统编辑器（FIS）对控制参量进行设定。试验表明，驱动电流的安全范围在50～100mA之间，正常情况下，电控阀每10天左右开关一次可以保证阀门不锈蚀。
第二章 模糊控制器的理论基础
2.1 模糊控制理论的诞生与发展
在社会科学和自然科学中有着大量模糊概念和模糊现象，而传统的经
典数学无法准确得描述这些模糊现象。大多数人在日常生活中都会经常遇到大量含糊的概念，比如“这条路很宽”中的“很宽”、“他力气比我大很多”中的“大很多”等等，它们都没有明确的量化标准作为界定。像这些没有明确界定标准的理论概念，都可以称之为模糊概念。虽然人们没办法将这些模糊概念用精确数量来表示清楚，但是大家听起来却都能明白对方需要表达的是什么意思。这表明在精确数学无法表示清楚的地方，我们可以用界限模糊一点语言来表示。因此，研究人员寻找了新的方法来解决出现的模糊性问题，于是就产生了模糊理论。模糊理论是在已有的精确数学理论的基础上而产生和发展起来的。[7]
早在20世纪20年代国外就已经有学者在研究如何描述客观世界中所存在的模糊现象。著明的数学家和哲学家B.Russell在1923年就撰写了有关“含糊性”的论文。在他的论文中提到了含糊和精确都是语言的属性，而不是现实存在物质。他认为人类的语言都是模糊的。例如，“大的”和“远的”都是模糊不清晰的。1937年英国学者M.black也对“含糊性”进行过研究，其在发表的文章中提出了“轮廓一致”的概念．这一新概念和以后扎德提出的隶属函数很相似，在其文章中，还提出了模糊集合、子集合的概念。所以也有学者认为M.black才是模糊集合的鼻祖。
在传统的经典集合论中，任何一个元素与集合之间的关系，只有两种情况：“属于”或者“不属于”，而这两种情况有且只有一个成立。那种模棱两可的情况是不容许出现的。例如在现在的市区的公共交通服务中，可以享受免费服务的老年群体的条件就是年龄在70周岁以上。可是，我们也常遇到界限不明确的概念，这些概念具有一定的模糊性，它们都有一个共同的特点就是有一个程度的比较。像“年龄太大”就是一个界限相对模糊概念，应为要给“太大”一个明确的界限比较困难，比如在经典集合论中以80岁作为太大的界限，那么100岁和90岁都属于“年龄太大”。但是很显然100岁比90岁的太大的程度更高，不过经典的集合论中要为所有程度有所区别的情况都作出定义不太现实。这些问题可以利用模糊理论来解决，模糊集合的特点就是集合的边界并不明确，它的集合是以不同强度也称为隶属度来划分而具备某种统一特性的元素的集体。在模糊数学中，把集合中的元素特征函数的定义为一个连续逻辑，它的取值为【0,1】闭区间的任意值，这个特征函数称为模糊集合的隶属度函数，隶属度函数是一个模糊集合的重要组成部分，隶属度函数描述了在一个论域中所有元素属于一个特定模糊集合的不同强度。在不同的模糊系统中常使用不同的隶属度函数，隶属度函数的种类很多，常使用的有高斯型、钟型、三角型等。模糊理论中并没有对隶属度函数的形状作严格的要求，函数可以是任意形状的曲线，只要在使用中简单、有效就可以，但是也有一些约束条件：
一是隶属度函数的值域均为【0,1】；二是函数必须是单值函数[8]。
1965年著名控制论学者美国的L.A.Zadeh发表开创性论文，首次系统的阐述了一种完全不同于传统经典数学与控制理论的模糊集合理论，1986年世界上第一块基于模糊逻辑理论设计的人工智能芯片由贝尔实验室研制成功。模糊系统理论作为一门新兴的学科具有很强的生命力，应用前景十分广阔。
模糊理论之所以能迅速的发展，是因为模糊理论提供了—种全新的数学工具和解决问题的手段。模糊理论拥有许多优点：
首先，模糊理论是一种可以表现人们的自然语言的理论和方法，使人类的自然语义为机器所识别并接受，这样就提高了机器在工作中的灵活性。
其次，日益发展的模糊逻辑和模糊推理的理论以及方法，使得机器只要增加简单的软硬件就会变得更加聪明，系统的智能化程度也更高。例如现在使用的家电模糊控制产品和在工业中应用的模糊控制系统。
还有，模糊理论应用面比传统的经典数学理论更广，除了工程技术领域外。模糊理论还能为各种人文学科提供科学的数学描述语言和工具，为人文学科的发展起到了有力的推进作用。
以模糊集理论为基础的模糊控制理论的出现使得在自动控制策略之中加入人类积累的系统控制经验和推理判断过程变得更加方便。传统的模糊控制理论已经在实际中取得了很多成功。
[9]
在传统的控制系统设计中，越是性能好的控制系统越需要被控制对
象的数学模型更加精确。但是在很多生产过程，要想得到一个既能提供足够的精确性，又能便于控制系统进行分析的数学模型是非常困难的。不过对于一个熟练的操作人员来讲，能够对系统中受控对象的各种参考量改变，例如温度、颜色、气味的变化等，做出准确判断并系统加以控制，最终获得较好的人工控制效果。像烹饪中对时间、火候的掌握这类控制方式事不依赖于经典的数学模型的，它只完全凭借人的经验积累、感觉和大脑的逻辑判断。模糊控制就是将人的经验进行总结，按照总结出的控制经验形成控制规则，由控制规则构成一个控制器以取代人对复杂的生产过程进行控制。随着先进的模糊思想向传统的控制领域的渗透，为控制理论的发展开辟了新方向，提供了模糊控制这一新的设计方法。
我国对模糊控制理论的研究起步较晚，但是发展很快，在模糊控制、模糊辨识、模糊图像处理、模糊信息论等领域的研究都取得了不少有影响的成果。1979年李宝经、刘志俊等人开始使用连续数字仿真方法来研究典型模糊控制器的性能，以后越来越多的高校和科研单位的专家学者都加入到了模糊控制的研究队伍之中。1981年，我国成立了模糊系统和模糊数学
学会，并且还创办了当时世界上第二份模糊专业的学术杂志《模糊数学》。1988年，模糊理论的研究被列入 “863”计划项目和国家自然科学基金项目。1989年，北京师范大学成了国家级的模糊系统实验室。
模糊控制的发展非常迅速，但大致可分为三个阶段[10]：模糊理论的简单控制、与传统经典控制理论相结合的复合控制和应用了智能控制理论的仿生控制：
1、在早期所研制的模糊控制器只是单一的应用模糊控制理论，现在在一些比较简单的控制系统中仍然采用单一控制的方式。单一的模糊控制就是以模糊语言逻辑控制作为基础，多数系统都是使用L.A.Zadeh教授提出的模糊推理规则进行判断以获得控制决策。例如Max-Min控制方法就是一种经典的控制方法，随着控制方法的不断改进，基本模糊控制的内容逐渐丰富。
2、当然基本模糊控制自身存在许多不足之处，在实际应用中的也存在不可避免的局限性。传统的经典控制理论方法已经有着长时间的实践和研究，已经积累了相当丰富的知识和经验。因此新旧理论相结合便产生了复合控制方法，模糊控制技术便上升到了一个新的高度。
3、近几年来随着智能仿生控制技术在现代自动控制领域的应用日趋广泛，具有自组织、自学习和自适应能力的智能模糊控制理论正在迅速发展。
2.2 模糊控制系统概述
模糊控制技术适用于那些被控过程没有精确的数学模型或者很难建立精确数学模型的工业生产过程，这些过程中的参数基本上都是时变的，并且呈现极强的非线性特征。而模糊控制是不需要精确的数学模型的[11]。
模糊控制是以模糊集合、模糊语言及模糊逻辑推理等模糊数学知识作为理论基础的，以传感器技术、计算机控制技术和自动控制理论作为实现手段的一种控制理论和方法。
模糊控制所研究的对象通常具有如下特点：
1、被控对象的模型具有不确定性。如对象模型未知或者了解极少，或是控制模型的结构和参数的变化范围很大等。
2、被控制对象具有明显的非线性特性。
3、被控对象具有比较复杂的任务要求。例如，在工业过程控制系统中，除了控制对象的被控物理量要求能更具需要实现定值调节外，还要求整个系统能实现自启动与停止，对出现的故障进行自动诊断以及对紧急情况的自动处理等。
2.2.1模糊控制系统的基本结构
模糊控制器(fuzzy controller，FC)也可以称之为模糊逻辑控制器