【正文】 19985 ，20006 ，2002年第3期，第23卷增刊，8 ，2003。致 謝 這是我在大學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)對電飯煲進行過研究，對其中參數(shù)整定的復雜性深有體會，且其調(diào)整規(guī)則是由經(jīng)驗獲得的。微電腦電飯煲以其良好的烹調(diào)效果，節(jié)能的特點，智能化與多功能的設(shè)計，越來越受到人們的喜愛。完成了下位機軟件的設(shè)計和調(diào)試。結(jié) 論本課題在研究了模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計方法并熟悉了電飯煲這一模糊對象的基礎(chǔ)上，詳細討論了一種模糊電飯煲控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。同時，上位機及下位機程序基本編寫完畢。(4)通信子程序所有上位機獲得的電飯煲測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都來自單片機的傳遞，單片機同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?shù)男问絻Υ鎻膶＜夷抢锏玫降哪硞€領(lǐng)域的專門知識、經(jīng)驗和常識。有經(jīng)驗的工程師在調(diào)試過程中或許可以少走一點彎路，沒有經(jīng)驗或僅有少量經(jīng)驗的工程師為了取得更好的控制效果往往不得不花費更大的時間和精力。這一過程的參數(shù)整定同樣是一個“試錯”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)計就是圍繞這一目的來進行的。輸出控制部分受控于功能子程序，顯示當前的工作狀態(tài)并決定當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 測溫元件是準確檢測溫度的關(guān)鍵，采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻PXN51E。二極管D6處于截止狀態(tài)，電池電路斷路。MCU顯示/按鍵電路聲音報警電路加熱執(zhí)行電路測溫電路電源/電池供電電路時鐘與復位電路 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，且加熱時間很長，則米量很大。 如果頂溫很高，且加熱時間很長，則米量很小。 集中加熱時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。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℃在不同米量下的時間差別卻很顯著，當米量少（3杯）時，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100℃時頂部溫度為40℃；反之，當米量很大（10杯）時，熱量很難從底部滲透到液面的頂部，底部溫度到達100℃時頂部溫度僅為30℃，當頂部溫度在40℃到80℃之間的線性度比較好，而這個階段對應(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現(xiàn)。 (2)模糊推理 模糊推理包括三個組成部分:大前提、小前提和結(jié)論。實驗研究表明，這樣的一條曲線作為溫度控制的標準可以煮出質(zhì)量優(yōu)良的米飯。這個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)合將進一步提高模糊家電的智能化水平。如，. Zadeh的學生，香港科技大學的王立新教授，在模糊系統(tǒng)與模糊控制理論領(lǐng)域做出了很大貢獻，給模糊系統(tǒng)與模糊控制理論帶來了三個突破，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)計方法。而模糊技術(shù)的優(yōu)點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運算實現(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，同時重點介紹了根據(jù)推理結(jié)果設(shè)計的米量判斷程序的流程。論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導 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）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計）作者同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文（設(shè)計）的復印件和電子版，允許論文（設(shè)計）被查閱和借閱。首先通過大量的前期實驗和測試，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“試錯法”設(shè)計了一種二維的模糊推理機，并詳細討論了其推理過程。試錯法。微電腦控制的電飯煲還可以實現(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，便于初學者上手，快速進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)，重點研究了低成本化設(shè)計方法。 圖21電飯煲底部溫度曲線圖 temperature curve of cooker大量的實驗研究表明，電飯煲中的米水混合物在經(jīng)過下面的幾個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)熱段對米量進行推理，會受到初始水溫和環(huán)境溫度的嚴重影響，而難以得到準確的判斷。最后，在實際系統(tǒng)中檢驗?zāi)：刂破鳎绻阅苤笜瞬粷M意，則對上述規(guī)則進行細微調(diào)整或通過反復用試錯法進行再設(shè)計，直至效果達到指標要求為止。(3)將推演出的模糊IFTHEN規(guī)則組合成模糊系統(tǒng)，并檢驗此模糊系統(tǒng)作為控制器的閉環(huán)系統(tǒng)。在實際測試過程中發(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，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確，但頂蓋溫度容易受到初始水溫的影響，同樣導致判斷不準確。 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，鑒于具體計算過程的復雜性，本文所述的模糊推理過程實際上是在MATLAB的FUZZY LOGIC工具箱下完成的。 如果頂溫很高，且加熱時間較短，則米量很小。如果頂溫很低，且加熱時間較短，則米量很大。在實際應(yīng)用中，利用加熱時間占空比參數(shù)Tp來替代Pw。表中，模式一表示非什錦米的標準、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。復位電路采用專用復位芯片BD4723G，該芯片能確保MCU在各種環(huán)境下可靠復位。為了滿足額定功率的需要，在主加熱器繼電器吸合時，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，在帶有LCD或八段數(shù)碼管顯示的電飯煲程序中，有時要求在工作狀態(tài)下按下某一按鍵時，LCD或八段數(shù)碼管能夠顯示此時鍋底的溫度。實際上，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)計前述三章論述了模糊電飯煲控制系統(tǒng)中模糊推理機的設(shè)計，以及如何在一個具體的電飯煲控制系統(tǒng)中實現(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“測試一調(diào)整一測試”的參數(shù)整定過程。因此，作者認為，可以利用一個體現(xiàn)專家經(jīng)驗的程序代替專家進行參數(shù)調(diào)整，從而將開發(fā)工程師從復雜的“試錯”工作中解放出來，工程師只需給出一個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行修改或添加，以便使系統(tǒng)能夠做更多、更復雜的事情。電飯煲在新參數(shù)表的基礎(chǔ)上重新工