智能控制放豆腐设 2

1、内蒙古科技大学信息工程学院 课程设计题目：模糊电饭煲 姓名；韩文飞 班级；自动化-2011-3 学号：1167106339 科目：智能控制理论概论引言 电饭煲是利用电能进行煮饭的家用电器。传统的电饭煲是采用磁钢的居里点进行煮饭控制的。采用模糊推理对煮饭进行控制的电饭煲称模糊电饭煲。模糊电饭煲是家用电器中用量最大的一种智能化产品。 要煮出高质量的米饭，有三个决定因素，即米，水量和火力。其中火力的控制是煮出可口米饭的关键。智能型的模糊电饭煲采用智能控制器来控制炊煮过程，利用煮饭专家的工艺技术进行火力调节能煮出比一般电脑型电饭煲更优质可口的米饭。一针对“模糊电饭煲”有关文献搜集总结。第一篇1煮饭的过

2、程根据烹调专家的经验，煮饭的过程可分为6个阶段:吸水，加温，沸腾，炯饭，膨胀和保温.每一个阶段的工艺条件为:(1>吸水阶段.由于大米的含水量少，需要充分吸水才能保证饭粒的单外水分一致.这个过程水温应低于550C，否则米中的淀粉会过早地。化，使饭变糊. （2）加温阶段.需用大功率加热，使水温均匀上升，大米此时边继续吸水边开始淀粉a化淀粉的大分了结构发生变化成为a结构.此阶段时间的长短对饭的质量影响较大. ( 3)沸腾阶段.此时大米深度吸水和充分a化一段时间!.锅中要保持1000C，然后随着水分的减少，温度继续升高. (4).锅内温炯饭阶段度可达145 0C，在此高温下，米心的淀粉化内外都熟

3、透.此时停止加热，利用余热炯饭. (5)膨胀阶段.使米饭松化，实现膨胀的方法是在炯饭温度下降以后，重新加热使水分蒸发，靠蒸汽使米饭更加松软.(6)保温阶段.维持在70左右，在12h内能保持米饭质量完好。控制过程结构图文献出处；cnki外网- 第二篇文献：电饭煲模糊自适应控制器1.模糊识别饭量, 并对饭量进行全过程的动态自修正。2.根据“ 专家” 煮饭工艺, 模糊自适应控制煮饭过程(包括饭量、温度、时间)。3.硬件结构简单, 技术成熟, 适应批量化生产。4.利用A/ D 转换实现多键输入, 节省I/ O 引脚(见硬件描述)。5.采用数字滤波技术。在软件中, 设计了工频50Hz 干扰信号的低阻滤波

4、和低通滤波器, 保证A/ D采样值的准确性。6.定时器中断程序实现动态扫描显示和计时(见软件程序)。7.允许与其它单片机系统或外围设备进行简单的高速异步串行数据传输, 以便检验和调试系统文献出处：cnki外网-【作者】 曾碧； 【电子技术 】, ELECTRONIC TECHNOLOGY, 编辑部邮箱, 1997年02期 给本刊投稿第三篇文献：电饭煲模糊控制系统的设计（一）控制设计的关键技术和特点加入了单片机和嵌入式系统的应用1 单片机内部有的6 6 、字节2 的、1 个12 0 口/ , 每个I / 0 具有较大的驱动能力, 而且又有片内看门狗, 所以, 该单片机几乎不需要其他外部芯片, 硬

5、件极为简单, 有效地降低了成本, 并且提高了控制系统的可靠性。4加热器控制电路电饭煲由底部主加热器、侧面及顶部2 个辅助加热器执行加热。底部加热器由继电器提供电源;锅侧加热器和锅顶加热器由可控硅提供电源文献出处：cnki外网-【作者】 胡念平； 【机构】 上海红心器具有限公司； 【摘要】 从硬件和软件上介绍模糊理论控制电饭堡烧饭的工作原理和并简要介绍美国Microchip公司PIC芯片在电饭堡中的具体使用。【关键词】 电饭煲编辑部邮箱, 2001年04期 给本刊投稿第四篇文献：模糊控制在电磁电饭煲中的应用（一）关键技术以及特点分析 电饭煲模糊控制系统及其实现根据对煮饭工艺过程的分析和模糊控制的

6、基本原理，可得出系统中有两个模糊推理过程如下图所模糊推理：以锅顶和锅底温度传感器提供的信息作为输入量，通过模糊推理自动判断出煮饭量$。模糊推理"：以煮饭量$、锅底温度及其变化率为输入量，通过模糊推理给出加热功率的控制决策。文献出处：cnki外网-李康茂孙志峰浙江大学电气工程学院（310020）工业控制计算机2005年18 卷第3期第五篇文献：模糊电饭煲的控制原理一关于本文献关键技术以及特点阐释：1软件系统的设计模糊逻辑电饭煲的软件控制系统按功能可分为六大程序模块, 即键处理程序模块、煮饭程序模块、快煮程序模块、煮粥程序模块、保温程序模块、定时延迟程序模块。整个系统软件主要包括9 个子

7、程序:1)无水保护子程序;2)定时预约子程序;3)时钟子程序;4)显示子程序;5)温度采集A/D 转换子程序;6)保温子程序;7)煮饭子程序;8)快煮饭子程序:9)煮粥子程序。文献出处：cnki外网-周鲜成(湖南商学院, 湖南长沙410205)摘要:对电饭煲的模糊控制原理进行了深入的探讨,并分析了其硬件控制电路的组成和软件系统的设计。对电饭煲的制造和使用有助推作用。关键词:电饭煲;模糊推理;模糊控制;硬件系统;软件系统中图分类号:TP273 .4 文献标识码:A文章编号:1008-2611(2000)06 -0035 -03二，通过对有关模糊电饭煲文献的多种技术特点总结，自行设计针对模糊电饭煲

8、模糊控制（1）首先明确一般煮饭工艺过程 米饭的炊制过程大致分为吸水、加热、沸腾、焖饭膨胀。和保温五个阶段。吸水阶段的作用是在对大米进行加热之前, 使大米在一定的温度下充分吸水, 使大米含水率从14 %上升到25 %左右, 以保证米粒在加热过程中内外均匀受热。一般控制在60 以下。加热升温阶段, 米、水的温度迅速升高, 而且随着水的对流, 米被均匀加热。在此阶段, 必须完成米量的判别工作, 根据投入米量的多少以及温度的变化来调整加热功率。沸腾阶段是促进米粒由 淀粉转化为淀粉的主要阶段, 应保持一定的时间。由图1 可见, 在沸腾阶段的最后部分使锅底温度上冲, 升高到125 左右, 一般根据饭量不同

9、, 控制沸腾阶段的时间长短和锅底部上冲温度也不同。膨胀阶段是一个使米饭松化的过程，这个过程在米饭温度下降到一定程度时，马上进行加热，这次加热使米饭的水分进一步蒸发，是米饭进一步变的松软，焖饭阶段是为了把米粒表面的水份蒸发而补充的一段加热时间, 一般焖饭之后的米饭含水率在69 %左右。保温阶段可使米饭维持在70 左右（2）分析其数学模型特点并给出控制框图2.1 控制对象数学建模在数学建模中, 电饭煲的系统模型可近似认为是惯性系统, 通过对已有电热系统模型以及功率消耗值的计算, 电饭煲的核心部件之一加热底盘的数学模型的传递函数为 电饭煲内胆在装入2L大米和相应的煮饭水后,数学模型的传递函数为控制系

10、统温度传感器数学模型的传递函数为(3)设计模糊控制器(FC)1，米饭量的模糊推理再控制的电饭煲中，控制过程的各段和米饭量有关。因此米饭量的测定时第一个关键步骤在吸水阶段，电饭煲通电后，锅内的温度尚未来得及上升，这时首先检测出当时的室温和锅中的温度的水温。随着加热过程的进行，米饭的温度渐渐上升，当温度上升到稍低于淀粉a化温度，比如50C度时停止加热，此后利用余热使米进行一定程度的吸水，同时温度也随着下降。经过一个阶段温度下降到40度，这时吸水阶段结束。在模糊推理中，将室温Tw不变情况下,初始水温Tw和温度变化率Td作为条件，而蒸煮饭Q为推理结果。在室温Tr不变呢情况下，温度变化率Td和煮饭量有密

11、切关系，同时和初始水温Tw有一定关系。模糊推理是在室温Tw为一定条件下，根据初始水温Tw和温度变化率Td推断煮饭量。其推理规则为： If Tw and Td then Q对于n 条模糊控制规则，则有; If Twi and Tdi then Qi i=1,2,3,n上图描述“饭量推理模糊量”根据实际初始水温Tw和实际变化率Td,可求出其对应每条规则模糊量的隶属度。对于规则：if Twi=M and Tdi=S then Qi=C5.则有Um(Tw)，uS(Td),从而对i条规则有隶属度ui； ui=minuM（Tw）,us(Td) 在实际应用中，一般只要求对饭量取多 中 少 这三个档次。这是可

12、采用下图所示定义的初始温度Ta,温度变化率Td和煮饭量Q的有关模糊量。并且，利用这些模糊量的定义进行推理。Ta/C 18 28 38 4 7 10 Td/C (简化的饭量推理模糊量)基于上图，对饭量的模糊推理过程如下：首先在对电饭煲开始通电加热的32秒内，测出锅底的初始温度Ta.此后为了避免由于热锅和热水煮饭引起的误判，判断将维持到温度升高至吸水工序后，当煮饭进入加热工序后，检测锅底温度变化率Td,这时锅底温度，的上升与煮饭量有关。1， 模糊量定义输入模糊量：初始温度Td;温度表变化率Td.输出模糊量；煮饭量Q.输入与输出模糊量都取大（B）,中（M）,小（S）三档。其中煮饭量Q的模糊量用点表示

13、。2模糊推理模糊推理由一批模糊推理规则决定，推理的前件为Ta和Td,后件为Q,典型的第i条推理规则表示为； If Tai=M Tdi=S then Qi=C3,从而有模糊推理规则表，如下 Q TaQdSMBSC3C3C2MC3C2C1BC2C1C1对于上面给出的第i条推理规则，采用Max-Min模糊推理法，推理出的模糊输出量有:Uc3(Qi)=minuM（Tai）,us(Tdi)由此，对于N条模糊推理规则都尽心同样的推理。Q=uc1Q1+uc2Q2+uc3Q33.模糊决策模糊决策采用加权平均法，由所得的输出模糊量可决策出最终推理结果。 Q=SuCi*QiSuCi在推算出米量后，即可根据米量对煮

14、饭的各个工序进行控制。二，温度模糊控制 在模糊电饭煲中，温度控制有俩种情况et和温度变化率etx,都分成负大（NB),负小（NS),零(Z),正小（PS),正大（PB)5个模糊量，而把双向晶闸管分成0度，30度，60度，90度，120度，150度，180度，七个单模糊量，并且以条规则进行直接控制。 温度，温度，变化率和控制角的模糊量如下图所示，同时模糊规则表如下图所示 模糊推理 温度变化率Td 煮饭量Q 初始温度 Ta 饭量模糊推理框图 在实际控制中，只要把检测到的Et和xEt进行模糊化，就可按表进行7-4进行控制，产生控制角以触发双向晶闸管。 温度控制的模糊量上图中有一个占空比表示模糊量，他

15、是和控制角相对应的，占空比模糊量用于继电器驱动电路的控制。在占空比P=1时，说明继电器全接通；P=0时，表示继电器全断开，；P=1/2时，表示在一个周期内，继电器有一半时间断开，有一半时间接通，周期时间一般取2030秒，以保证控制效果及延长继电器的使用寿命（P) etNBNSZPSPBxetNBSMMMBBBBBNS SSMSMBBBZ SSMSMMBBBPS ZZSMBBPB ZZSMB （温度模糊控制规则）2，匀速升温控制 首先把温度变化率xet分成NB,NS,Z,PS,PB五个模糊量。控制角也像恒温控制是一样，用七个单位点来表示，控制规则也用25条，但在匀速升温过程中，给定值时一个恒定的温度变化率。这一点和恒温控制有异。三，