【正文】 反復(fù)用試錯(cuò)法進(jìn)行再設(shè)計(jì)，直至效果達(dá)到指標(biāo)要求為止。狀態(tài)變量是模糊系統(tǒng)的輸入，控制變量是模糊系統(tǒng)的輸出。 (3)將推演出的模糊 IFTHEN 規(guī)則組合成模糊系統(tǒng)，并檢驗(yàn)此模糊系統(tǒng)作為控制器的閉環(huán)系統(tǒng)。但是維數(shù)過高，模糊控制的規(guī)則將變得過于復(fù)雜，控制算法的實(shí)現(xiàn)相當(dāng)困難。在實(shí)際測試過程中發(fā)現(xiàn) Tbot100的變化相對(duì)更為顯著。由圖可見，不同米量下的溫度從 50℃上升到 100℃的時(shí)間差別并不是很大 。也可以單純地選取 Tbot100 作為判斷量，選擇頂部溫度作為判斷量有其明顯的優(yōu)點(diǎn)，那就是分檔值拉得很開 (即其隸屬度曲線可以 相對(duì)很尖 )，在正常情況下判斷準(zhǔn)確，但頂蓋溫度容易受到初始水溫的影響，同樣導(dǎo)致判斷不準(zhǔn)確。本文所述的米量推理機(jī) 是嚴(yán)格按照模糊控制器的試錯(cuò)法來設(shè)計(jì)的。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 26 Tbot100 隸屬度函數(shù) 選用這種形狀的隸屬度函數(shù)還是為了同 MATLAH 中的隸屬度函數(shù)配合，后面將會(huì)提到，鑒于具體計(jì)算過程的復(fù)雜性，本文所述的模糊推理過程實(shí)際 上是在MATLAB 的 FUZZY LOGIC 工具箱下完成的。 圖 26 t100 隸屬度函數(shù) The membership function of t100 對(duì)應(yīng)的模糊變量賦值表見表 22。 如果頂溫很高，且加熱時(shí)間較短，則米量很小 。 如果頂溫較高，且加熱時(shí)間很短，則米量很小 。 如果頂溫很低，且加熱時(shí)間較短，則米量很大 。 等 30 條規(guī)則，總結(jié)成表格的形式，可得語言變 量的判斷規(guī)則表，如表 23 所 示。在實(shí)際應(yīng)用中，利用加熱時(shí)間占空比參數(shù) Tp 來替代 Pw。 在保證可以實(shí)現(xiàn)最佳加熱曲線的前提下，以簡化算法，易于實(shí)現(xiàn)為原則，可以設(shè)計(jì)一個(gè)一維的模糊控制器，其輸入是米水總量 Q，輸出為底部加熱器的 Tp。 表 表中，模式一表示非什錦米的標(biāo)準(zhǔn)、精煮、稍硬、稍軟、煲仔模式 。模式五表示什錦米模式。 系統(tǒng)的總體控制方案設(shè)計(jì) 電飯煲工作原理如圖 。 HT46R65 的引腳如圖 。 儲(chǔ)存溫度 50℃到 125℃ 它的主要內(nèi)核特性 : (1)程序存儲(chǔ)器 :8K X 16 ROM (2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 :384 X 8 RAM (3) LCD 驅(qū)動(dòng) :41X2, 41X3 或 40 X 4 Segments (4) 16 層硬件堆棧 它的主要周邊特性 : (1) 20 個(gè)具有上拉功能的雙向輸入 /輸出口 (2) 10 位多通道 A/D 轉(zhuǎn)換器 (3)內(nèi)部 LCD 驅(qū)動(dòng)及專用的 LCD 存儲(chǔ)器 (4) 2 個(gè)外部中斷輸入 (5) PFD 輸出 電飯煲硬件電路 (1)電源 /電池供電電路 電源 /電池供電電路如圖 。二極管 D6 處于截止?fàn)顟B(tài)，電池電路斷路。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 電源 /電池供電電路圖 (2)時(shí)鐘與復(fù)位電路 系統(tǒng)采用 4MHz 晶振作為系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩器， RTC 振蕩器采用 晶體。 (4)測溫電路 測溫元件是準(zhǔn)確檢測溫度的關(guān) 鍵，采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 PXN51E。頂部和側(cè)面加熱器為輔加熱器，并聯(lián)在一起由雙向可控硅進(jìn)行控制。過零檢測電路輸出的方波輸入到 MCU 的外部中斷 1輸入引腳 INT1，這樣每當(dāng)正弦波過零點(diǎn)的時(shí)候，都會(huì)在 INT1 引腳產(chǎn)生上升沿或下降沿，從而觸發(fā)中斷，進(jìn)而觸發(fā)可控硅。顯示電路分為兩部分，一個(gè)是發(fā)光二極管顯示，共有6 個(gè)單色發(fā)光二極管和 1 個(gè)雙色發(fā)光二極管，另一部分是 LCD 顯示，共有 14X4個(gè)定制的顯示標(biāo)志，它們在一起用來記錄和顯示電飯煲運(yùn)行的各種狀態(tài)。接下來程序分析當(dāng)前正在執(zhí)行何種功能程序并執(zhí)行之 。上電自檢子程序。 但是，因?yàn)楸締纹瑱C(jī)芯片內(nèi)含 A/D 和 LCD 功能，故上述可省略。一種常用煮飯工作過程的程序流程圖見圖 213。 如果 T=0 且 t1，則 R=1，否則 R}O。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 T1? t1? T=1? T=0? T=1? 開始 addr=addr6 t1? t1? t1? t1? t0? addr=addr1 addr=addr3 查表得控制量 addr=addr6 addr=addr5 addr=addr4 addr=addr2 返回 Y Y Y Y Y N N N N N N N Y Y N Y N Y Y N 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 214米量判斷流程圖 在實(shí)際算法中是沒有體現(xiàn)具體米量的值的，這是因?yàn)榈玫矫琢康闹抵徊贿^是為了決定后續(xù)階段中的加熱功率及溫度點(diǎn)。在準(zhǔn)確判斷出米量后，程序根據(jù)米量的大小要決定后續(xù)階段的加熱功率及相應(yīng)應(yīng)該達(dá)到的溫度點(diǎn)。 首先，不同的電飯煲的吸熱散熱特性存在差異，其次，控制器的元器件本身也存在差異。往往工程師為了調(diào)整某個(gè)參數(shù)而不得不做大量的測試，這不但浪費(fèi)了物力，增加了成本，更重要的是浪費(fèi)了寶貴的開發(fā)時(shí)間，使開發(fā)效率大大降低。當(dāng)然，這是電飯煲開發(fā)過程中存在的客觀現(xiàn)象，其根本原因還是因?yàn)殡婏堨冶旧硎且粋€(gè)模糊的被控對(duì)象，電飯煲控制系統(tǒng)是一個(gè)模糊控制系統(tǒng)。 電飯煲 模糊 專家系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 一個(gè)實(shí)用的專家系統(tǒng)必須包含以下幾部分子系統(tǒng) :知識(shí)庫、推理機(jī)、數(shù)據(jù)庫、知識(shí)獲取及良好的用戶圖形界面，其中，知識(shí)庫和推理機(jī)是專家系統(tǒng)的核心部分。隨著推理的進(jìn)行和與用戶的對(duì)話，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的內(nèi)容是隨時(shí)變化的。人機(jī)界面同樣是一組計(jì)算機(jī)程序，對(duì)推理過程給出必要的解釋，并回答用戶的提問。測試人員將測試結(jié)果通過測試信息反饋界面輸入到計(jì)算機(jī)中，信息處理程序?qū)Ψ答伣Y(jié)果進(jìn)行處理，將處理結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)數(shù)據(jù)庫中還保存了上次測試過程的一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如通過傳感器獲得的溫度點(diǎn)和時(shí)間長度。這樣做的好處在于避免了在測試過程中反復(fù)燒寫程序，從而避免了對(duì) MCU 的浪費(fèi)。當(dāng)然，由于 PC 和 MCU 利用 RS232 總線進(jìn)行通信，所以， MCU 中同時(shí)還多了一個(gè)RS232 的串口通信子程序。 (3)尋優(yōu)算法該算法結(jié)合 PC 保存的各階段的溫度值及測試結(jié)果分析后的數(shù)據(jù)，按照規(guī)則庫中的參數(shù)調(diào)整規(guī)則，對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并保存其結(jié)果。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 42上位機(jī)工作流程圖 為了使上述系統(tǒng)能夠健康地運(yùn)行，必須完成的關(guān)鍵工作有 : （ 1）完善單片機(jī)中的功能程序，首先必須保證其結(jié)構(gòu)的正確與合理，同時(shí)程序存入 EEPROM 的待調(diào)整數(shù)據(jù)必須要盡可的少，更重要的是，這些數(shù)據(jù)必須是能夠?qū)y試結(jié)果產(chǎn)生較大影響的關(guān)鍵量。 到目前為止，在關(guān)鍵數(shù)據(jù)的確定和規(guī)則調(diào)整方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但是具體效果如何 ，還要靠大量的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。正是基于這種考慮，本章提出一種基 于模糊電飯煲開發(fā)的專家系統(tǒng)，旨在利用電飯煲開發(fā)工程師在參數(shù)調(diào)整方面的經(jīng)驗(yàn)，建立一種用于參數(shù)調(diào)整的專家系統(tǒng)，并使用該專家系統(tǒng)代替工程師本人進(jìn)行參數(shù)整定。當(dāng)然，文中僅部分設(shè)計(jì)完成了此種專家系統(tǒng)，真正完善還有許多工作要做，如規(guī)則庫的完善及尋優(yōu)算法的設(shè)計(jì)等。同時(shí)針對(duì)模糊電飯煲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中參數(shù)整定問題的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)了一種利用工程師經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整的專家系統(tǒng)。 (4)在前述工作的基礎(chǔ)上，初步設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)模糊電飯煲參數(shù)整定的專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了其硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這是一種有效的判斷方法，能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的米量判斷。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 成果 的應(yīng)用前景與社會(huì)效益 目前，隨著人們生活水平的提高，用微電腦控制的模糊電飯煲己經(jīng)逐漸走入人們的日常生活。而實(shí)際的煮飯效果在很大程度上取決于對(duì)米量大小的準(zhǔn)確判斷。正因?yàn)槿绱?，本文所提出的一種為實(shí)驗(yàn)證明效果良好的二維的模糊米量推理機(jī)對(duì)實(shí)際的電飯煲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是具有深遠(yuǎn)的意義的，可以成為電飯煲開發(fā)工程師的參考。如能最終投入使用，將能夠大大提高電飯煲的設(shè)計(jì)開發(fā)效率。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告 所有元件（芯片） 個(gè)數(shù) /個(gè) 單價(jià) /元 總計(jì) /元 備注 HT46R65 1 12 12 三極管 1 EPROM2764 1 2 2 變壓器 1 電容 18 9 可控硅 1 電池 1 CON9 2 3 BD4723G 1 3 3 熱敏電阻 RT 2 二極管 IN4007 2 1 電阻 32 16 保險(xiǎn)絲 2 插口 14 LED 發(fā)光二極管 8 電熱絲 3 晶振 3 開關(guān) 4 2 通過以上計(jì)算可知，在制作這樣一款電飯煲大概元器件所需費(fèi)用為 元，而平均一個(gè)所需機(jī)器損害和人工費(fèi)用大概為 46元左右，而據(jù)現(xiàn)在市場賣價(jià)為 286元左右，即除去那些雜七雜八費(fèi)，可獲得 100 元左右的利潤。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，剛開始，我都無從下手，沒有一點(diǎn)頭緒，但朱教授介紹了一些參考書給我，通過認(rèn)真的學(xué)習(xí)和請(qǐng)教，慢慢的我終于找到了思路，一步一步完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 參 考 文 獻(xiàn) 1 胡正 .模糊控制技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用 .計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化， 20xx 年第 5 期 2 劉增良編 .模糊技術(shù)與應(yīng)用選編 (1).北京航空航天大學(xué)出版社， 1997 3 劉增良編，模糊技術(shù)與應(yīng)用選編 (2).北京航空航天大學(xué)出版社， 1997 4 李士勇 .模糊控制模糊控制理論與實(shí)踐 .地震出版社， 1998 13 余永權(quán) .模糊電飯煲控制器研制報(bào)告 .模糊電飯煲鑒定文件， 1993 14 余永權(quán)，用 MC6805R2 控制的模糊電飯煲 .世界電子快訊， 1993(10) 15韓啟綱，吳錫棋編 .計(jì)算機(jī)模糊控制技術(shù)與儀表裝置 .中國計(jì)量出版社， 1999 16 張曉華控制系統(tǒng)數(shù)字訪真與 CAD 機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 17 張建仁，王莉 .基于 MATLAB 的模糊控制系統(tǒng)的仿真 .自動(dòng)化與儀器儀表，20xx 年第一期 18 吳曉莉，林哲輝等編著， MATLAB 輔助模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì) .西安電子科技大學(xué)出版社， 20xx 20 常健生編著 .檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 21 涂序彥，蔡令涵 .專家系統(tǒng)概述 (1)一 (6)知識(shí)天地 22 陳燦煌，陳周造編著 .Delphi5 徹底研究 .中國鐵道出版社， 20xx 23 陳燦煌 .Delphi6 徹底研究 .博碩文化股份有限公司出版， 24 岳慶生 :1230 Delphi高級(jí)編程技巧 .清華大學(xué)出版社，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 :403407,257261 25 暴金生，周企櫻 .智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1999. 26 胡德森 .家電駛上信息高速路 .家用電器科技， 20xx, 19 (1) : 5054. 27 蔣小洛 .信息家電與智能家庭網(wǎng)絡(luò) .電聲技術(shù)， 20xx, 26 (11) : 4953. 28 邵華 .模糊控制技術(shù)在電板煲中的應(yīng)用 :(碩士學(xué)位論文 ).哈爾濱 :哈爾濱 工業(yè)大學(xué)， 20xx. 29 胡念平 .電飯煲模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用， 20xx, 1(4) :6769. 30 周鮮成 .模糊電飯煲的控制原理 .株洲工學(xué)院學(xué)報(bào)， 20xx, 14 (6) : 3537. 31 李宇成，盧俊峰 .電飯煲的模糊控制器 .北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 1998, 10 (3) : 8590. 32 韓啟綱， 吳錫棋 .計(jì)算機(jī)模糊 控制技術(shù)與儀表裝置 .北京 :中國計(jì)量出版社，1999. 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 附錄 A 圖 A 電源板電路圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 附錄 B 圖 B 控制板電路圖