【正文】 19985 ，20006 ，2002年第3期，第23卷增刊，8 ，2003。致 謝 這是我在大學(xué)校園里的最后一次作業(yè)，現(xiàn)在馬上就要結(jié)束了，不管好與差，我都感慨萬千。此外，本人在論文期間曾經(jīng)對電飯煲進(jìn)行過研究，對其中參數(shù)整定的復(fù)雜性深有體會，且其調(diào)整規(guī)則是由經(jīng)驗(yàn)獲得的。微電腦電飯煲以其良好的烹調(diào)效果，節(jié)能的特點(diǎn)，智能化與多功能的設(shè)計(jì)，越來越受到人們的喜愛。完成了下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。結(jié) 論本課題在研究了模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法并熟悉了電飯煲這一模糊對象的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了一種模糊電飯煲控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，上位機(jī)及下位機(jī)程序基本編寫完畢。(4)通信子程序所有上位機(jī)獲得的電飯煲測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都來自單片機(jī)的傳遞，單片機(jī)同PC之間是全雙工的通信方式。在系統(tǒng)找到一種最優(yōu)的數(shù)據(jù)之后，只需將EEPROM中的數(shù)據(jù)讀出，放入程序中相應(yīng)位置即可。本課題建立的一種基于模糊電飯煲開發(fā)的專家系統(tǒng)如圖41所示。知識庫以適當(dāng)?shù)男问絻Υ鎻膶＜夷抢锏玫降哪硞€(gè)領(lǐng)域的專門知識、經(jīng)驗(yàn)和常識。有經(jīng)驗(yàn)的工程師在調(diào)試過程中或許可以少走一點(diǎn)彎路，沒有經(jīng)驗(yàn)或僅有少量經(jīng)驗(yàn)的工程師為了取得更好的控制效果往往不得不花費(fèi)更大的時(shí)間和精力。這一過程的參數(shù)整定同樣是一個(gè)“試錯(cuò)”過程，本文討論的專家系統(tǒng)正是針對參數(shù)整定問題提出的解決辦法。 如果T=1，若t1，則R=0，否則若t=1，則R=1，否則R=2。如前所述，煮飯的過程實(shí)際上是要保證電飯煲內(nèi)的米水混合物要經(jīng)過圖24所示的溫度曲線，因此，煮飯功能程序的設(shè)計(jì)就是圍繞這一目的來進(jìn)行的。輸出控制部分受控于功能子程序，顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)并決定當(dāng)前繼電器和可控硅是否工作。輸入到INT1引腳的方波的另一個(gè)作用是檢測電源是否掉電，如果掉電MCU應(yīng)該工作在Halt狀態(tài)。(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。二極管D6處于截止?fàn)顟B(tài)，電池電路斷路。MCU顯示/按鍵電路聲音報(bào)警電路加熱執(zhí)行電路測溫電路電源/電池供電電路時(shí)鐘與復(fù)位電路 系統(tǒng)選用以低成本、功耗小、性能良好的8位A/D with LCD型HT46R65單片機(jī)為控制核心的控制電路。模式四表示香米的少量米模式。綜上所述，在沸騰階段，不同的米量要采用不同的底部Pw，這是建立以米量Q為輸入，底部Tp為輸出，實(shí)現(xiàn)對Pw控制的一維模糊推理過程原因所在。如果頂溫很低，且加熱時(shí)間很長，則米量很大。 如果頂溫很高，且加熱時(shí)間很長，則米量很小。 集中加熱時(shí)間的語言描述分為五檔，分別為很長、長、中等、短、很短，其對應(yīng)的模糊子集為 {PB，PS，O, NS, NB} 同樣量化為七個(gè)等級，則有t100= {3,2,1,0,1,2,3}表21 Tbot100賦值表對應(yīng)的隸屬度曲線選用三角形和Z形，如圖27所示。圖25模糊推理機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 The configuration of the fuzzy inference engine其中，INPUT 1為頂溫Tbot100, INPUT2為集中加熱時(shí)間t100。10cup,5cup,2cup表示米量的大小，分別表示十杯、五杯、二杯。 從理論上來說，模糊控制器的維數(shù)越高，控制越精細(xì)。狀態(tài)變量應(yīng)能描述系統(tǒng)關(guān)鍵特性，控制變量應(yīng)該能夠影響系統(tǒng)的狀態(tài)。，不同米量下的底部溫度從60℃上升到100℃的時(shí)間差別并不是很大；從底部溫度60℃加熱到頂部溫度60℃在不同米量下的時(shí)間差別卻很顯著，當(dāng)米量少（3杯）時(shí)，底部加熱產(chǎn)生的熱量很容易從底部滲透到液面的頂部，產(chǎn)生對流，底部溫度到達(dá)100℃時(shí)頂部溫度為40℃；反之，當(dāng)米量很大（10杯）時(shí)，熱量很難從底部滲透到液面的頂部，底部溫度到達(dá)100℃時(shí)頂部溫度僅為30℃，當(dāng)頂部溫度在40℃到80℃之間的線性度比較好，而這個(gè)階段對應(yīng)著加熱階段的主上升期，所以，在加熱階段的主上升期來進(jìn)行米量判斷原則上比較合適。查表法是將輸入的隸屬度函數(shù)、模糊控制規(guī)則和輸出隸屬度函數(shù)都用表格來表示，從輸入量的模糊化、模糊推理和模糊判決都通過查表來實(shí)現(xiàn)。 (2)模糊推理 模糊推理包括三個(gè)組成部分:大前提、小前提和結(jié)論。實(shí)驗(yàn)研究表明，這樣的一條曲線作為溫度控制的標(biāo)準(zhǔn)可以煮出質(zhì)量優(yōu)良的米飯。這個(gè)過程使大米做深度吸水，并且在較高的溫度下促使大米中的淀粉a化。開始煮飯時(shí)水和鍋的狀態(tài)并不一定是一致的，有可能是熱鍋冷水，或是熱水冷鍋。當(dāng)然，在電飯鍋煮飯的過程中，米量的大小對其吸熱散熱特性的影響是最大的。(2)與AI(人工智能)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合如前所述，與AI(人工智能)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合將進(jìn)一步提高模糊家電的智能化水平。如，. Zadeh的學(xué)生，香港科技大學(xué)的王立新教授，在模糊系統(tǒng)與模糊控制理論領(lǐng)域做出了很大貢獻(xiàn)，給模糊系統(tǒng)與模糊控制理論帶來了三個(gè)突破，具體是:(1)證明了一類模糊系統(tǒng)是萬能逼近器；(2)發(fā)明了WangMendel方法，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)中獲取模糊規(guī)則；(3)提出了一種能夠確保穩(wěn)定的自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計(jì)方法。而模糊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以用模糊性的自然語言表現(xiàn)知識，和可以用簡單的maxmin運(yùn)算實(shí)現(xiàn)知識的推理，但在知識的獲取方面十分脆弱。，將模糊集合理論運(yùn)用于自動控制而形成的模糊控制理論，在近年來得到了迅速的發(fā)展。 fuzzy control。在軟件方面，研究了模糊電飯煲控制系統(tǒng)的軟件控制流程并給出其流程圖，同時(shí)重點(diǎn)介紹了根據(jù)推理結(jié)果設(shè)計(jì)的米量判斷程序的流程。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日摘要隨著人們生活水平的提高，用微電腦控制的模糊電飯煲已經(jīng)逐漸走入人們的日常生活。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。首先通過大量的前期實(shí)驗(yàn)和測試，在具體了解米量的大小給系統(tǒng)的狀態(tài)帶來的影響的基礎(chǔ)上，選用合適的輸入變量用“試錯(cuò)法”設(shè)計(jì)了一種二維的模糊推理機(jī)，并詳細(xì)討論了其推理過程。試錯(cuò)法。微電腦控制的電飯煲還可以實(shí)現(xiàn)預(yù)約、記憶等功能，大大方便了人們的生活。但是我們也應(yīng)該看到，模糊控制的理論和應(yīng)用雖然已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是就目前的狀況來看，尚缺乏重大的突破，因此模糊控制無論在理論和應(yīng)用上都有待于進(jìn)一步的深入研究和探討。這樣做的好處是把問題簡單化，便于初學(xué)者上手，快速進(jìn)行問題的分析和解決?，F(xiàn)在，在家電控制器中應(yīng)用模糊控制在我國受到普遍重視。(2)研究了電飯煲硬件控制系統(tǒng)，重點(diǎn)研究了低成本化設(shè)計(jì)方法。 圖21電飯煲底部溫度曲線圖 temperature curve of cooker大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，電飯煲中的米水混合物在經(jīng)過下面的幾個(gè)階段后將能夠最終成為無論硬度和戮度都令人滿意的米飯。(3)集中加熱階段和落水階段 集中加熱階段是對鍋進(jìn)行全功率的加熱，使鍋底的溫度迅速上升，但在米量較大的情況下，使鍋內(nèi)上下溫度基本達(dá)到一致，所有的米都能均勻受熱。這樣就使得整粒米飯內(nèi)外一樣。 (1)模糊化 模糊化是將模糊控制器輸入量的確切值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模糊語言變量值的過程，此相應(yīng)語言變量值均由對應(yīng)的隸屬度來定義。它的目標(biāo)是產(chǎn)生確切的控制動作，應(yīng)該能夠最好的反映出推理出的模糊控制動作分配的可能性。但是，若在預(yù)熱段對米量進(jìn)行推理，會受到初始水溫和環(huán)境溫度的嚴(yán)重影響，而難以得到準(zhǔn)確的判斷。最后，在實(shí)際系統(tǒng)中檢驗(yàn)?zāi)：刂破?，如果性能指?biāo)不滿意，則對上述規(guī)則進(jìn)行細(xì)微調(diào)整或通過反復(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。(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)。在實(shí)際測試過程中發(fā)現(xiàn)Tbot100的變化相對更為顯著。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。 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。 如果頂溫很高，且加熱時(shí)間較短，則米量很小。如果頂溫很低，且加熱時(shí)間較短，則米量很大。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。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。帶中心抽頭的變壓器和整流二極管D4, D5構(gòu)成了全波整流電路，C3和C4為濾波電容。復(fù)位電路采用專用復(fù)位芯片BD4723G，該芯片能確保MCU在各種環(huán)境下可靠復(fù)位。為了滿足額定功率的需要，在主加熱器繼電器吸合時(shí)，輔加熱器將短路。模糊電飯煲控制系統(tǒng)的軟件框圖如圖36所示。同時(shí)，在帶有LCD或八段數(shù)碼管顯示的電飯煲程序中，有時(shí)要求在工作狀態(tài)下按下某一按鍵時(shí)，LCD或八段數(shù)碼管能夠顯示此時(shí)鍋底的溫度。實(shí)際上，如表24所述的判斷規(guī)則可由如下五條規(guī)則描述: 如果T1且t0，則R=3，否則R=2。第4章 基于模糊專家系統(tǒng)電飯煲控制的設(shè)計(jì)前述三章論述了模糊電飯煲控制系統(tǒng)中模糊推理機(jī)的設(shè)計(jì)，以及如何在一個(gè)具體的電飯煲控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)模糊推理算法，包括硬件保障及軟件流程。電飯煲在其開發(fā)的最終階段必然要經(jīng)過一個(gè)“測試一調(diào)整一測試”的參數(shù)整定過程。因此，作者認(rèn)為，可以利用一個(gè)體現(xiàn)專家經(jīng)驗(yàn)的程序代替專家進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而將開發(fā)工程師從復(fù)雜的“試錯(cuò)”工作中解放出來，工程師只需給出一個(gè)正確的程序框架和一組近似正確的待調(diào)整數(shù)據(jù)即可。知識獲取部分用以對知識庫中的知識進(jìn)行修改或添加，以便使系統(tǒng)能夠做更多、更復(fù)雜的事情。電飯煲在新參數(shù)表的基礎(chǔ)上重新工