智能模糊电饭煲控制系统设计Word下载.docx

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关键词：

电饭煲HT46R47模糊控制

Abstract

Theinformationappliancesisthemainproductsoftheappliancesinthe21thcentury.Thepaperdiscussesthecoretechniqueandthedevelopmentoftheinformationappliances.Accordingtothepracticalproject,theresearchonthetraditionalelectronicricecookerhasbeenmadeandtheapplicationofthenetworkandintelligencetechniqueontheelectronicricecookerisrealized.

Accordingtotheheatingcontrolrulesandthebestheatingcurveoftheelectronicricecooker,thepaperputsforwardanewcookingprocessofthecooker,analysesallthestepsofthecookingprocessandtheexceptionsatlarge.Withthenewcookingprocess,aone-dimensionfuzzycontrollerthatcancalculatetheweightofriceandtheheatingpowermoreeasilyisdesigned.Inthepaper,thefuzzycontrolwayfordifferentcookingmodes,differentkindsofriceanddifferentweightofriceisprovidedoThepaperalsoprovidestheheatingcontrolrulesandtheparametersinthestatusofheatpreservation,cookingconjee,steamingetc.

Thepaperanalysesthedesignofthefuzzyricecookerformofthehardware'

scontrolcircuitandthesoftwaresystem.TheemphasisoftheintroductionisHT46R47MCU.Themainsoftwareflowchartisshowtoanalysishowthecookerworks.What'

smore,procedureofgettingthequantityofricebyreasoningiscontrivedandthemainflowchartisshown.

Keywords:

ElectricalCooker;

HT46R47;

FuzzyControl

第四章电饭煲控制系统的软件设计23

4.1模糊电饭煲控制系统软件设计23

4.2模糊电饭煲模糊控制软件设计24

结论26

参考文献28

致谢29

附录一：

电路原理图30

第一章绪论

1.1研究的目的和意义及课题来源

在科学技术进步、日新月异的今天，节能、高效、环保的观念逐渐深入人心，人们对家电智能化的要求也越来越高。

本文研究的一种模糊控制的微电脑电饭煲正是智能化家电的典型代表。

基于模糊控制的电饭煲能够判断出米量的大小，并对不同的米量选择不同的加热方案，因此不但控制效果好，而且高效、节能。

微电脑控制的电饭煲还可以实现预约、记忆等功能，大大方便了人们的生活。

本文从实际工程出发，对模糊控制的微电脑电饭煲进行了深入的研究，主要讨论了一种准确判断米量的方法，真正实现了电饭煲的模糊控制。

这对电饭煲控制程序的研究将是很有意义的，将使之在高效、节能方面做得更好。

1.2国内外在模糊控制方面的研究及分析

1.2.1国外在模糊控制方面的研究现状

自从1965年美国的控制论专家L.A.Zadeh教授创立了模糊集合论以来，将模糊集合理论运用于自动控制而形成的模糊控制理论，在近年来得到了迅速的发展。

模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域，家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成效。

已经引起了越来越多的控制理论的研究人员和相关领域的广大工程技术人员的极大兴趣。

随着计算机及其相关技术的发展，模糊控制也由最初的经典模糊控制发展到自适应模糊控制、专家模糊控制和基于神经网络的自学习模糊控制。

其实现方式也由最初在微型机（单片机）上用软件方法实现发展到应用模糊控制开发出模糊计算机进行直接控制。

但是我们也应该看到，模糊控制的理论和应用虽然已经取得了很大的进展，但是就目前的状况来看，尚缺乏重大的突破，因此模糊控制无论在理论和应用上都有待于进一步的深入研究和探讨。

目前，最令模糊控制专家们感兴趣的是模糊逻辑同神经网络算法的结合。

神经网络在知识的获取方面表现卓越，它能够生成无须明确表现知识的规则和具有强大的自学习能力。

而模糊技术的优点在于可以用模糊性的自然语言表现知识，和可以用简单的max-min运算实现知识的推理，但在知识的获取方面十分脆弱。

模糊逻辑同神经网络算法互相结合，取长补短，可以通过学习自动地进行模糊规则的产生和修改，从而在智能控制方面产生强大的威力。

1.2.2国内发展状况分析

在我国，模糊控制技术的研究起步较晚，近年来，随着模糊家用电器的兴起，模糊控制在各个领域的应用获得了飞速的发展，同时培养了一大批进行模糊控制研究的优秀人才。

但总的来说，在我国，模糊控制的应用水平落后于模糊控制理论方面的研究。

这主要是因为研究者常常把模糊控制器的设计分成几个独立的部分来进行，如隶属度函数的确定，规则的获取，控制器的合成等。

这样做的好处是把问题简单化，便于初学者上手，快速进行问题的分析和解决。

但是这样做带来的问题是很难对设计好的系统进行理论分析和设计优化。

当然，在我国，也有一批学者走在了模糊控制理论研究的前列。

如，作为模糊论的创始人L.A.Zadeh的学生，香港科技大学的王立新教授，在模糊系统与模糊控制理论领域做出了很大贡献，给模糊系统与模糊控制理论带来了三个突破，具体是:

（1）证明了一类模糊系统是万能逼近器；

（2）发明了Wang-Mendel方法，实现从数据中获取模糊规则；

（3）提出了一种能够确保稳定的自适应模糊控制器的设计方法。

1.3国内外在模糊家电方面的状况分析及发展展望

在智能家电的研究方面，日本走在世界的前面。

资料统计表明，目前日本家用电器的单片机使用率在85%--94%之间，其中使用模糊控制的家电产品约占50%。

日本甚至在几乎所有的模糊控制应用领域都在世界上领先。

日本在九十年代初期就有模糊家电问世，而那时我国的模糊家电尚未起步。

现在，在家电控制器中应用模糊控制在我国受到普遍重视。

由于我国家电行业的飞速发展，模糊家电在我国大有可为。

目前看来，模糊家电的发展有三大发展动向:

（1）进一步扩大传感器的组合利用多个传感器的功能组合可以不断改进家电的控制技术，而对多个量采样后再进行综合判断正是模糊家电之所长。

（2）与AI（人工智能）和神经网络技术相结合如前所述，与AI（人工智能）和神经网络技术相结合将进一步提高模糊家电的智能化水平。

（3）模糊家电网络化随着网络经济的逐步发展，未来的家用电器必将改变目前这种单机运作的模式，而具有与Internet网通信的能力。

家用电器走网络化的道路，这也是当今家电产业发展的趋势之一。

1.4主要研究内容

本课题以单片机为主要手段，以电饭煲为控制对象，将模糊控制技术应用于电饭煲的控制当中。

由于在模糊电饭煲的开发方面，许多前辈已经做了大量卓有成效的工作，即使在今天，模糊电饭煲在市场上也是比比皆是。

本文在借鉴前人工作的基础上，研制出了一种模糊电饭煲控制系统，并重点研究了如下内容:

（1）在进行大量测试及实验之后，提出一种新的判断米量的方法，并取得良好的应用效果；

（2）研究了电饭煲硬件控制系统，重点研究了低成本化设计方法；

（3）对硬件系统的各单元电路设计详细的进行了叙述；

（4）根据新的米量判断方法，设计了相应的软模糊控制流程及模糊电饭煲控制软件流程，并给出了相应的程序源代码。

第二章智能化电饭煲的设计

为了得到最佳的炊煮质量，电饭煲炊煮过程中，需要解决的主要问题往往是确定合理的炊煮工艺流程设计方案，找到一个易于实现的控制方法，同时对异常处理采取的何种策略，最终实现准确推算炊煮量和最佳的升温控制过程。

当前的模糊控制电饭煲普遍采用二维控制器，虽然可以较准确的推算出米量，但由于算法复杂和存储空间限制等原因，致使米量不能细致划分，影响米饭的煮出效果，而且限制了其智能化功能的扩展。

2.1电饭煲工作流程设计

要想做出松软香滑的米饭，必须掌握加热对象的性质及详细的加热过程，只有这样，才能够将米中不易溶于水、难以消化的β淀粉转变为易溶于水、易于消化的α淀粉。

电饭煲作为加热对象，其特性的影响因素是多方面的，如结构、材料、发热盘的形状、甚至是顶盖出气孔的大小对其吸热散热都有影响。

当然，在电饭煲煮饭的过程中，米量的大小对其吸热散热特性的影响是最大的，米量的大小甚至影响到烹调的工艺过程。

换句话说，电饭煲必须对不同的米量采取相应的不同的控制方案和工艺过程，才能达到期望中的效果。

所以，在其它因素（如结构、材料、发热盘的形状、顶盖出气孔的大小等）一定的情况下，对米量进行模糊判断是决定控制效果好坏的关键。

为了选取合适的输入量进行米量的估算，首先必须确定电饭煲的炊煮工艺。

图2.1为最佳米饭炊制底部升温曲线。

图中显示出，米饭的炊制过程大致分为吸水、加热、沸腾、焖饭和保温五个阶段。

图2.1最佳米饭炊制升温曲线

（1）吸水阶段（t0一t1）

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，热量透到大米的芯部，从而使之烧成柔软鼓胀状。

但是，一旦水温超过60℃，米中含有的β淀粉开始转化为α淀粉，米将变成糊状。

所以，一般将水温控制在60℃以下。

（2）加热阶段（t1一t2）

加热升温阶段把已吸足水份的米采用大功率进行加热。

这样，米、水的温度迅速升