智能控制应用

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智能控制应用
2020年7月16日星期四
模糊控制电饭锅
➢ 模糊电饭锅是一种多功能家用烹任器具,与传 统的电饭锅相比具有许多优越性。
✓ 能自动地判定饭量、水/米比等信息,从而做 出合适的控制决策,达到省时、省电的目的;
✓ 煮出来的米饭颗粒均匀,富有光泽,口感好, 可提高人的食欲,营养价值高,便于人体吸收
模糊电饭锅的硬件电路
软件系统设计
➢软件系统包括主程序和各种子程序两大功能块 :
主程序设计的目标是要使实际温度模拟(跟随)煮 饭过程中的理想温度曲线,因此主程序的结构主 要由吸水阶段控制模块、升温过程控制模块、保 沸过程控制模块、补炊过程控制模块、保温过程 控制模块等组成。
子程序主要有: ①键盘扫描及功能散转子程序模 块;②定时中断服务程序;③采样子程序;④滤 波于程序;⑤饭量推理子程序;⑥显示、报警子 程序;⑦升温过程模糊控制子程序。
✓ 这24个.1ຫໍສະໝຸດ Baidu范5模围糊内全,自其动复洗杂衣程机度的几特乎点接近了人脑。
洗净度传感器
✓ 洗净度传感器由发光二极管和光敏三极管构成 ,安装在排水阀上端附近出口管上。发光二极 管的光强用光敏三极管转换成电压,由微机读 出其大小给出洗涤水的透光度。
应停止加热,利用余热可使米饭膨胀变得松软 可口,也可促使米粒的全部淀粉α化。
米饭的烹饪过程
✓ 4.补炊过程(t3~t4) 在断电之后,温度将慢慢下降,当温度降到 ✓ 16.00保℃温左过右程时(,t5再之通后电) 加热一段时间,可以把 米在粒 焖上 饭多 结余 束的 后水 ,分进蒸入发保掉温并阶且段使。米在饭此的 阶内 段部 ,也 加
模糊控制技术的应用
锅 顶 传 室温Tr
✓ 2.模糊控制电饭锅的基本思想
感 器
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(1)模糊电饭锅的结构 模糊控制电锅底饭初锅期水的温T结0 构推理 分(2)为吸内水锅过和程外中锅饭。量以的放推米算的室内温锅和为传感初中温始度心变水化,T温d在是其
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米饭的烹饪过程
✓ 4.补炊过程(t3~t4) 在断电之后,温度将慢慢下降,当温度降到
100℃左右时,再通电加热一段时间,可以把 米粒上多余的水分蒸发掉并且使米饭的内部也 受到加热。在补炊结束时,米饭已经成形,并 且有一股香味。
✓ 5.焖饭过程(t4~t5) 在补炊结束后,米粒上基本没有多余的水分,
后保温,但是要保持升温至沸腾的时间为 10min左右,实现起来存在一些困难,原因是 :如果要加热工序所经历的时间在10min左右 ,在第一吸水阶段就应该推断出饭量。但是, 环境温度、初始水温、米的温度、电源电压的 波动、加热板及内锅形状、控制回路的有关特 性对推断饭量均有影响 。
模糊控制技术的应用
模糊控制技术的应用
(2) 词集、论域、隶属函数的确定 把温度差的论域量化为14挡: (e)={-6,-5,…,-1,-0,+0,+1,…,+5,+6} 且温度差的模糊子集选取的词集 (PB,PM,PS,P0,N0,NS,NM,NB)
把速度差的论域量化为13档: (se)={-6,-5,…,-1,0,+1,…,+5,+6} 且速度差的模糊子集选取的词集 (PB,PM,PS,P0,N0,NS,NM,NB)
模糊控制技术的应用
把周波数变化的论域量化为15档: (μ)={-7,-6,-5,…,-1,0,+1,+2,…,+5,+6,+7} 且周波数变化的模糊子集选取的词集 (PB,PM,PS,O,NS,NM,NB)
周波数变化的模糊变量赋值表
模糊控制技术的应用
误差变化的模糊变量赋值表
误差的模糊变量赋值表
模糊控制技术的应用
米饭的烹饪过程
✓ 理想的烹任米饭过程分为几个阶段
✓ 1.吸水过程(t0~t1) 把米洗好后浸泡在水中,使大米吸足水分,若吸水不
足,则米粒内部容易形成硬心。一般情况下,大米本 身含有14%左右的水分。在开始大功率加热之前,让 大米的含水率达到25%左右,这样就可使米的内部均 匀地受热,使大米变成膨胀状。水温越高,米吸水的 速度就越快 但是,水温一旦超过60℃,米中含有的β淀粉就会转化 为α淀粉,变成糊状。保持水温在60℃以下。实验表明 ,最佳温度为35℃。
受热器到断加断热续。续在地补工炊作结,束使时内,锅米温饭度已保经持成在形7,0℃并 且左有 右一 。股香味。
✓ 5.焖饭过程(t4~t5) 在补炊结束后,米粒上基本没有多余的水分,
应停止加热,利用余热可使米饭膨胀变得松软 可口,也可促使米粒的全部淀粉α化。
模糊控制技术的应用
✓ 1.普通自动电饭锅的不足 利用常规的控制方式可以实现充分吸水及沸腾
模糊控制全自动洗衣机
✓ 日本松下电器于1990年2月出售的模糊全自动 洗衣机,在洗涤桶中装有洗净度传感器。它 能检测洗涤液透明度,其混浊度表示脏污程 度,达到最混浊所花的时间,表示脏污的性 质,因为油腻严重,越不易溶解于水,所以 这一时间也就越长。
✓ 再根据布量、布质传感器测出洗涤物量的多 少及其洗涤物的布质软硬程度。
模糊控制技术的应用
✓ 2.模糊控制电饭锅的基本思想 (1)模糊电饭锅的结构 模糊控制电饭锅的结构
分为内锅和外锅。以放米的内锅为中心,在其 周围分别安置了锅底加热板(大功率)、锅身电 热丝(小功率)以及锅顶电热丝(小功率)三个加 热器。此外,在锅底中心和锅顶出汽口分别设 置了两个温度传感器(NTC),其中锅底温度传 感器用于检测初期水温和内锅温度的上升情况 ,锅顶传感器负责检测室温和蒸汽温度。
模糊控制技术的应用
3 模糊控制的实施过程 (1)模糊控制系统的结构图
第二阶段(升温过程)采用模糊控制方式,使温 度在10min内逼近期望温度曲线,因此,设定 输入信号是一条随时间的增加、温度按一定斜 率上升的曲线。模糊控制器的输入变量为温度 差和速度差,输出变量是负载通电的周波数变 化量(50Hz,一个周期为20ms)。当负载实际通 电的周波数发生变化时,通过负载的电流也将 改变,电热器产生的热量也随之而变。
(3)模糊控制规则的建立 通过对人们控制经验 的总结,得到了有关的温度控制规则表 :
(4) 模糊控制响应表的获取 为了节省内存,提 高运行速度,通过一系列的模糊运算得到了一 个模糊控制响应表
模糊控制技术的应用
模糊控制响应表
(5)模糊控制算法的实现 微机(单片机)实时采 集当前的实际锅底温度,可以求得湿度差和速 度差。根据E和SE查模糊控制表可以确定周波 数的变化率,通过控制负载上的平均功率来达 到调节温度的目的。
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模糊控制全自动洗衣机
✓ 日本松下电器于1990年2月出售的模糊全自动
✓ 洗然后衣利机用,在模糊洗推涤理桶中方装法,有洗仿净效度洗传衣感技器术。高它超
能的检人测,洗自动涤液确透定明最佳度水,其位混、最浊佳度表水示流的脏强污度程
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✓✓ ✓✓ ✓ ✓
米饭的烹饪过程
✓ 理想的烹任米饭过程分为几个阶段
✓ 1.吸水过程(t0~t1) 把米洗好后浸泡在水中,使大米吸足水分,若吸水不
足,则米粒内部容易形成硬心。一般情况下,大米本 身含有14%左右的水分。在开始大功率加热之前,让 大米的含水率达到25%左右,这样就可使米的内部均 匀地受热,使大米变成膨胀状。水温越高,米吸水的 速度就越快 但是,水温一旦超过60℃,米中含有的β淀粉就会转化 为α淀粉,变成糊状。保持水温在60℃以下。实验表明 ,最佳温度为35℃。
米饭的烹饪过程
✓ 3.维持沸腾阶段(t2~t3) 在水温上升到100℃后,应在此温度下维持一
段时间,以促进米粒中的β淀粉转化为α淀粉。 在此阶段中,加热功率可以适当减少,只要维 持沸腾状态即可。直到内锅中的水完全被米吸 收或蒸发掉,此时内锅底部的温度上升,产生 出香味,应停止加热。实验发现,保持米饭的 温度在98℃以上达20min左右,米饭的味道较 好。
推论的结果是根据下式求均值
(3)升温过程的功率控制 升温过程中,虽然锅底传感器检测到的温度和 内锅中的米饭温度有一定的关系,但因饭量的 不同,这种对应关系也有变化。因此,根据在 吸水过程中推定的饭量以及温度差、速度差、 利用模糊控制技术实施加热功率的控制,其中 温度差和速度差定义为:
模糊控制技术的应用
米饭的烹饪过程
✓ 2.升温煮饭过程(tl~t2) 把已吸足水分的米饭采用大功率加热,使水温
较快地上升到100℃。升温速度要适当,不然 在大米的糊化温度(大约63℃)进行第二次吸水 时,升温速度过快,也会造成火生饭。 实验发现,升温时间和米饭的味道及质量有很 密切的关系。升温时间在10min左右时,烧出 的米饭综合效果最佳。
✓ 外形美观,功能多,操作使用安全、方便。
智能控制在家电产品中的应用
➢ 在世界上,日本首先将模糊逻辑和模糊控制技 ➢ 术模糊应控用制于开的家发电新产一代品家的生电产产品和。制造,可以有效 ➢ 1地9使90用年厂2月家,多日年本积松累下下电的器技率术先,推而出且模用糊过控去制的
全方自法动设洗计很衣机困产难品的性。能以此,为也能开按端,用日户的本期许望多电赋 器予给公产司品相继了。将模糊控制技术应用于吸尘器、空 ➢ 调这器 类、 产电 品饭 操煲 作、简微单波,炉同、时能电把冰老箱工、人摄和像熟机练等操新 型作家 者用 的电 长器 年产 经品验上和,技并术打赋入予和给占产领品,了用国户际就市能场 像熟练者一样巧妙地操作和控制,使它能够在 很大程度上富有人情味地满足人的需要,这就 是模糊控制家电产品的魅力。
✓ 1.普通自动电饭锅的不足 利用常规的控制方式可以实现充分吸水及沸腾
后保温,但是要保持升温至沸腾的时间为 10min左右,实现起来存在一些困难,原因是 :如果要加热工序所经历的时间在10min左右 ,在第一吸水阶段就应该推断出饭量。但是, 环在境短温短度的1、0m初i始n内水,温一、边米推的断温饭度量、,电一源边电进压行的 波控动制、,加很难热板达及到内期望锅的形状温、度控控制制回要路求。的这有就关特希 性望对 在推 吸断 水饭 阶量 段均来有完影成响饭量。的确定问题。
一般情况下,第i个法则的适合度(μ),在隶属 函数为fij,输入为xij时,可设定为
推论的结果是根据下式求均值
(3)升温过程的功率控制 升温过程中,虽然锅底传感器检测到的温度和 内温锅度中差的(e)米=实饭测温温度度有值一-基定准的温关度值系,但因饭量的 不速同度,差这(se种)=对实应测温关度系上也升有值变-基化准。温因度上此升,值根据在 吸反水复过进程行上中述推推定论的和饭控量制过以程及,温直度到差锅、顶传速感度器差、 利检用测模出糊米饭控沸制腾技为术止实施加热功率的控制,其中 温度差和速度差定义为:
三个信息来综合推算饭量Q。
模糊控制技术的应用
关于模糊推理法则的例子,假设室温为一定值 ,比如:初期水温为“普通”,温度变化为“小”, 则饭量为Ql。
初期水温和温度变化的隶属度函数分别定义
饭量的隶属度函数定义
模糊控制技术的应用
一般情况下,第i个法则的适合度(μ),在隶属 函数为fij,输入为xij时,可设定为
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