智能控制放豆腐設(shè) 2

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)題目：模糊電飯煲 姓名；韓文飛 班級(jí)；自動(dòng)化-2011-3 學(xué)號(hào)：1167106339 科目：智能控制理論概論引言 電飯煲是利用電能進(jìn)行煮飯的家用電器。傳統(tǒng)的電飯煲是采用磁鋼的居里點(diǎn)進(jìn)行煮飯控制的。采用模糊推理對(duì)煮飯進(jìn)行控制的電飯煲稱(chēng)模糊電飯煲。模糊電飯煲是家用電器中用量最大的一種智能化產(chǎn)品。 要煮出高質(zhì)量的米飯，有三個(gè)決定因素，即米，水量和火力。其中火力的控制是煮出可口米飯的關(guān)鍵。智能型的模糊電飯煲采用智能控制器來(lái)控制炊煮過(guò)程，利用煮飯專(zhuān)家的工藝技術(shù)進(jìn)行火力調(diào)節(jié)能煮出比一般電腦型電飯煲更優(yōu)質(zhì)可口的米飯。一針對(duì)“模糊電飯煲”有關(guān)文獻(xiàn)搜集總結(jié)。第一篇1煮飯的過(guò)

2、程根據(jù)烹調(diào)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，煮飯的過(guò)程可分為6個(gè)階段:吸水，加溫，沸騰，炯飯，膨脹和保溫.每一個(gè)階段的工藝條件為:(1吸水階段.由于大米的含水量少，需要充分吸水才能保證飯粒的單外水分一致.這個(gè)過(guò)程水溫應(yīng)低于550C，否則米中的淀粉會(huì)過(guò)早地?；癸堊兒? （2）加溫階段.需用大功率加熱，使水溫均勻上升，大米此時(shí)邊繼續(xù)吸水邊開(kāi)始淀粉a化淀粉的大分了結(jié)構(gòu)發(fā)生變化成為a結(jié)構(gòu).此階段時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)飯的質(zhì)量影響較大. ( 3)沸騰階段.此時(shí)大米深度吸水和充分a化一段時(shí)間!.鍋中要保持1000C，然后隨著水分的減少，溫度繼續(xù)升高. (4).鍋內(nèi)溫炯飯階段度可達(dá)145 0C，在此高溫下，米心的淀粉化內(nèi)外都熟透.此時(shí)

3、停止加熱，利用余熱炯飯. (5)膨脹階段.使米飯松化，實(shí)現(xiàn)膨脹的方法是在炯飯溫度下降以后，重新加熱使水分蒸發(fā)，靠蒸汽使米飯更加松軟.(6)保溫階段.維持在70左右，在12h內(nèi)能保持米飯質(zhì)量完好?？刂七^(guò)程結(jié)構(gòu)圖文獻(xiàn)出處；cnki外網(wǎng)- 第二篇文獻(xiàn)：電飯煲模糊自適應(yīng)控制器1.模糊識(shí)別飯量, 并對(duì)飯量進(jìn)行全過(guò)程的動(dòng)態(tài)自修正。2.根據(jù)“ 專(zhuān)家” 煮飯工藝, 模糊自適應(yīng)控制煮飯過(guò)程(包括飯量、溫度、時(shí)間)。3.硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 技術(shù)成熟, 適應(yīng)批量化生產(chǎn)。4.利用A/ D 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)多鍵輸入, 節(jié)省I/ O 引腳(見(jiàn)硬件描述)。5.采用數(shù)字濾波技術(shù)。在軟件中, 設(shè)計(jì)了工頻50Hz 干擾信號(hào)的低阻濾波和低通濾

4、波器, 保證A/ D采樣值的準(zhǔn)確性。6.定時(shí)器中斷程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示和計(jì)時(shí)(見(jiàn)軟件程序)。7.允許與其它單片機(jī)系統(tǒng)或外圍設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的高速異步串行數(shù)據(jù)傳輸, 以便檢驗(yàn)和調(diào)試系統(tǒng)文獻(xiàn)出處：cnki外網(wǎng)-【作者】 曾碧； 【電子技術(shù) 】, ELECTRONIC TECHNOLOGY, 編輯部郵箱, 1997年02期 給本刊投稿第三篇文獻(xiàn)：電飯煲模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和特點(diǎn)加入了單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用1 單片機(jī)內(nèi)部有的6 6 、字節(jié)2 的、1 個(gè)12 0 口/ , 每個(gè)I / 0 具有較大的驅(qū)動(dòng)能力, 而且又有片內(nèi)看門(mén)狗, 所以, 該單片機(jī)幾乎不需要其他外部芯片, 硬件極為簡(jiǎn)

5、單, 有效地降低了成本, 并且提高了控制系統(tǒng)的可靠性。4加熱器控制電路電飯煲由底部主加熱器、側(cè)面及頂部2 個(gè)輔助加熱器執(zhí)行加熱。底部加熱器由繼電器提供電源;鍋側(cè)加熱器和鍋?lái)敿訜崞饔煽煽毓杼峁╇娫次墨I(xiàn)出處：cnki外網(wǎng)-【作者】 胡念平； 【機(jī)構(gòu)】 上海紅心器具有限公司； 【摘要】 從硬件和軟件上介紹模糊理論控制電飯堡燒飯的工作原理和并簡(jiǎn)要介紹美國(guó)Microchip公司PIC芯片在電飯堡中的具體使用。【關(guān)鍵詞】 電飯煲編輯部郵箱, 2001年04期 給本刊投稿第四篇文獻(xiàn)：模糊控制在電磁電飯煲中的應(yīng)用（一）關(guān)鍵技術(shù)以及特點(diǎn)分析 電飯煲模糊控制系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)根據(jù)對(duì)煮飯工藝過(guò)程的分析和模糊控制的基本原理

6、，可得出系統(tǒng)中有兩個(gè)模糊推理過(guò)程如下圖所模糊推理：以鍋?lái)敽湾伒诇囟葌鞲衅魈峁┑男畔⒆鳛檩斎肓?，通過(guò)模糊推理自動(dòng)判斷出煮飯量$。模糊推理：以煮飯量$、鍋底溫度及其變化率為輸入量，通過(guò)模糊推理給出加熱功率的控制決策。文獻(xiàn)出處：cnki外網(wǎng)-李康茂孫志峰浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院（310020）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)2005年18 卷第3期第五篇文獻(xiàn)：模糊電飯煲的控制原理一關(guān)于本文獻(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)以及特點(diǎn)闡釋?zhuān)?軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模糊邏輯電飯煲的軟件控制系統(tǒng)按功能可分為六大程序模塊, 即鍵處理程序模塊、煮飯程序模塊、快煮程序模塊、煮粥程序模塊、保溫程序模塊、定時(shí)延遲程序模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件主要包括9 個(gè)子程序:1)無(wú)水保護(hù)子

7、程序;2)定時(shí)預(yù)約子程序;3)時(shí)鐘子程序;4)顯示子程序;5)溫度采集A/D 轉(zhuǎn)換子程序;6)保溫子程序;7)煮飯子程序;8)快煮飯子程序:9)煮粥子程序。文獻(xiàn)出處：cnki外網(wǎng)-周鮮成(湖南商學(xué)院, 湖南長(zhǎng)沙410205)摘要:對(duì)電飯煲的模糊控制原理進(jìn)行了深入的探討,并分析了其硬件控制電路的組成和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)電飯煲的制造和使用有助推作用。關(guān)鍵詞:電飯煲;模糊推理;模糊控制;硬件系統(tǒng);軟件系統(tǒng)中圖分類(lèi)號(hào):TP273 .4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1008-2611(2000)06 -0035 -03二，通過(guò)對(duì)有關(guān)模糊電飯煲文獻(xiàn)的多種技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)，自行設(shè)計(jì)針對(duì)模糊電飯煲模糊控制（1）首先明

8、確一般煮飯工藝過(guò)程 米飯的炊制過(guò)程大致分為吸水、加熱、沸騰、燜飯膨脹。和保溫五個(gè)階段。吸水階段的作用是在對(duì)大米進(jìn)行加熱之前, 使大米在一定的溫度下充分吸水, 使大米含水率從14 %上升到25 %左右, 以保證米粒在加熱過(guò)程中內(nèi)外均勻受熱。一般控制在60 以下。加熱升溫階段, 米、水的溫度迅速升高, 而且隨著水的對(duì)流, 米被均勻加熱。在此階段, 必須完成米量的判別工作, 根據(jù)投入米量的多少以及溫度的變化來(lái)調(diào)整加熱功率。沸騰階段是促進(jìn)米粒由 淀粉轉(zhuǎn)化為淀粉的主要階段, 應(yīng)保持一定的時(shí)間。由圖1 可見(jiàn), 在沸騰階段的最后部分使鍋底溫度上沖, 升高到125 左右, 一般根據(jù)飯量不同, 控制沸騰階段的時(shí)

9、間長(zhǎng)短和鍋底部上沖溫度也不同。膨脹階段是一個(gè)使米飯松化的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程在米飯溫度下降到一定程度時(shí)，馬上進(jìn)行加熱，這次加熱使米飯的水分進(jìn)一步蒸發(fā)，是米飯進(jìn)一步變的松軟，燜飯階段是為了把米粒表面的水份蒸發(fā)而補(bǔ)充的一段加熱時(shí)間, 一般燜飯之后的米飯含水率在69 %左右。保溫階段可使米飯維持在70 左右（2）分析其數(shù)學(xué)模型特點(diǎn)并給出控制框圖2.1 控制對(duì)象數(shù)學(xué)建模在數(shù)學(xué)建模中, 電飯煲的系統(tǒng)模型可近似認(rèn)為是慣性系統(tǒng), 通過(guò)對(duì)已有電熱系統(tǒng)模型以及功率消耗值的計(jì)算, 電飯煲的核心部件之一加熱底盤(pán)的數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)為 電飯煲內(nèi)膽在裝入2L大米和相應(yīng)的煮飯水后,數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)為控制系統(tǒng)溫度傳感器數(shù)學(xué)模型

10、的傳遞函數(shù)為(3)設(shè)計(jì)模糊控制器(FC)1，米飯量的模糊推理再控制的電飯煲中，控制過(guò)程的各段和米飯量有關(guān)。因此米飯量的測(cè)定時(shí)第一個(gè)關(guān)鍵步驟在吸水階段，電飯煲通電后，鍋內(nèi)的溫度尚未來(lái)得及上升，這時(shí)首先檢測(cè)出當(dāng)時(shí)的室溫和鍋中的溫度的水溫。隨著加熱過(guò)程的進(jìn)行，米飯的溫度漸漸上升，當(dāng)溫度上升到稍低于淀粉a化溫度，比如50C度時(shí)停止加熱，此后利用余熱使米進(jìn)行一定程度的吸水，同時(shí)溫度也隨著下降。經(jīng)過(guò)一個(gè)階段溫度下降到40度，這時(shí)吸水階段結(jié)束。在模糊推理中，將室溫Tw不變情況下,初始水溫Tw和溫度變化率Td作為條件，而蒸煮飯Q為推理結(jié)果。在室溫Tr不變呢情況下，溫度變化率Td和煮飯量有密切關(guān)系，同時(shí)和初始水

11、溫Tw有一定關(guān)系。模糊推理是在室溫Tw為一定條件下，根據(jù)初始水溫Tw和溫度變化率Td推斷煮飯量。其推理規(guī)則為： If Tw and Td then Q對(duì)于n 條模糊控制規(guī)則，則有; If Twi and Tdi then Qi i=1,2,3,n上圖描述“飯量推理模糊量”根據(jù)實(shí)際初始水溫Tw和實(shí)際變化率Td,可求出其對(duì)應(yīng)每條規(guī)則模糊量的隸屬度。對(duì)于規(guī)則：if Twi=M and Tdi=S then Qi=C5.則有Um(Tw)，uS(Td),從而對(duì)i條規(guī)則有隸屬度ui； ui=minuM（Tw）,us(Td) 在實(shí)際應(yīng)用中，一般只要求對(duì)飯量取多 中 少 這三個(gè)檔次。這是可采用下圖所示定義的初

12、始溫度Ta,溫度變化率Td和煮飯量Q的有關(guān)模糊量。并且，利用這些模糊量的定義進(jìn)行推理。Ta/C 18 28 38 4 7 10 Td/C (簡(jiǎn)化的飯量推理模糊量)基于上圖，對(duì)飯量的模糊推理過(guò)程如下：首先在對(duì)電飯煲開(kāi)始通電加熱的32秒內(nèi)，測(cè)出鍋底的初始溫度Ta.此后為了避免由于熱鍋和熱水煮飯引起的誤判，判斷將維持到溫度升高至吸水工序后，當(dāng)煮飯進(jìn)入加熱工序后，檢測(cè)鍋底溫度變化率Td,這時(shí)鍋底溫度，的上升與煮飯量有關(guān)。1， 模糊量定義輸入模糊量：初始溫度Td;溫度表變化率Td.輸出模糊量；煮飯量Q.輸入與輸出模糊量都取大（B）,中（M）,?。⊿）三檔。其中煮飯量Q的模糊量用點(diǎn)表示。2模糊推理模糊推理

13、由一批模糊推理規(guī)則決定，推理的前件為T(mén)a和Td,后件為Q,典型的第i條推理規(guī)則表示為； If Tai=M Tdi=S then Qi=C3,從而有模糊推理規(guī)則表，如下 Q TaQdSMBSC3C3C2MC3C2C1BC2C1C1對(duì)于上面給出的第i條推理規(guī)則，采用Max-Min模糊推理法，推理出的模糊輸出量有:Uc3(Qi)=minuM（Tai）,us(Tdi)由此，對(duì)于N條模糊推理規(guī)則都盡心同樣的推理。Q=uc1Q1+uc2Q2+uc3Q33.模糊決策模糊決策采用加權(quán)平均法，由所得的輸出模糊量可決策出最終推理結(jié)果。 Q=SuCi*QiSuCi在推算出米量后，即可根據(jù)米量對(duì)煮飯的各個(gè)工序進(jìn)行控制

14、。二，溫度模糊控制 在模糊電飯煲中，溫度控制有倆種情況et和溫度變化率etx,都分成負(fù)大（NB),負(fù)?。∟S),零(Z),正?。≒S),正大（PB)5個(gè)模糊量，而把雙向晶閘管分成0度，30度，60度，90度，120度，150度，180度，七個(gè)單模糊量，并且以條規(guī)則進(jìn)行直接控制。 溫度，溫度，變化率和控制角的模糊量如下圖所示，同時(shí)模糊規(guī)則表如下圖所示 模糊推理 溫度變化率Td 煮飯量Q 初始溫度 Ta 飯量模糊推理框圖 在實(shí)際控制中，只要把檢測(cè)到的Et和xEt進(jìn)行模糊化，就可按表進(jìn)行7-4進(jìn)行控制，產(chǎn)生控制角以觸發(fā)雙向晶閘管。 溫度控制的模糊量上圖中有一個(gè)占空比表示模糊量，他是和控制角相對(duì)應(yīng)的，

15、占空比模糊量用于繼電器驅(qū)動(dòng)電路的控制。在占空比P=1時(shí)，說(shuō)明繼電器全接通；P=0時(shí)，表示繼電器全斷開(kāi)，；P=1/2時(shí)，表示在一個(gè)周期內(nèi)，繼電器有一半時(shí)間斷開(kāi)，有一半時(shí)間接通，周期時(shí)間一般取2030秒，以保證控制效果及延長(zhǎng)繼電器的使用壽命（P) etNBNSZPSPBxetNBSMMMBBBBBNS SSMSMBBBZ SSMSMMBBBPS ZZSMBBPB ZZSMB （溫度模糊控制規(guī)則）2，勻速升溫控制 首先把溫度變化率xet分成NB,NS,Z,PS,PB五個(gè)模糊量?？刂平且蚕窈銣乜刂剖且粯樱闷邆€(gè)單位點(diǎn)來(lái)表示，控制規(guī)則也用25條，但在勻速升溫過(guò)程中，給定值時(shí)一個(gè)恒定的溫度變化率。這一點(diǎn)和恒溫控制有異。三，