【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 卻液化，滴回米飯表面。為繼續(xù)蒸發(fā)掉表面多余水分，同時(shí)使米粒內(nèi)部水分進(jìn)一步排出，使米飯更松軟。(5)、 燜飯：在熟飯后維持一定溫度，使米粒進(jìn)一步釋水松軟，靠鍋的米粒得熱較多而出現(xiàn)少許焦黃，整鍋米飯浸透燒香味。日常使用的機(jī)械式電飯煲，利用磁鋼受熱后磁性減弱來(lái)控制加熱絲的通斷。電源一旦接通，就持續(xù)加熱。達(dá)到最高溫度后，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，煮飯結(jié)束。這種電飯煲的煮飯過(guò)程中沒(méi)有也難以實(shí)現(xiàn)吸水和燜飯過(guò)程，同時(shí)也不能準(zhǔn)確的控制各個(gè)階段的溫度以及溫度變化。因而米飯的口感和質(zhì)量較差，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)和用戶之間的交互以完成各種附加功能。如圖42所示為煮飯最佳曲線圖。烘飯t/min吸水快速升溫高溫沸騰燜飯保溫米飯溫度℃120100704030圖41 煮飯最佳曲線吸水階段使大米在一定的溫度下充分吸水，使大米含水率從14%上升到25%左右，以保證米粒在加熱過(guò)程中內(nèi)外均勻受熱，熱量透到大米的芯部，從而使之燒成柔軟鼓脹狀，但是，一旦水溫超過(guò)70℃，米將變成糊狀。所以，一般將水溫控制在60℃以下。快速升溫階段把已吸足水分的米采用大功率進(jìn)行加熱，迅速達(dá)到糊化溫度，如果不繼續(xù)迅速升溫的話，米粒將在此溫度下吸入大量水分并且米粒會(huì)達(dá)到半熟的狀態(tài)，此后無(wú)論采取何種措施，米飯都不會(huì)達(dá)到理想的炊煮效果。沸騰階段是將米中不易溶于水、難以消化的淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒?、易于消化的淀粉，?yīng)保持一定的時(shí)間。沸騰階段電飯煲內(nèi)的溫度保持在100℃的水平。大米充分吸水后，鍋內(nèi)的水逐漸減少，鍋底趨于干燥，當(dāng)鍋底的水分減少到一定程度后，米飯的溫度迅速上升進(jìn)入圖41中的烘飯階段，在該曲線圖中，烘飯包含在高溫沸騰的階段中。沸騰結(jié)束后，進(jìn)入燜飯階段，在燜飯階段，使米粒充分受熱而內(nèi)外質(zhì)量趨于一致，燜飯階段還使大米外部的水分一部分滲透入米芯，促使內(nèi)部的成熟變化，另一部分蒸發(fā)掉，這樣就使得整粒米飯內(nèi)外一致。一般燜飯之后的米飯含水率在69％左右。在燜飯階段有一個(gè)間歇加熱的階段，目的是使煮熟的米飯產(chǎn)生少許的鍋巴，使整鍋的米飯更具米飯的香味，同時(shí)燜飯階段使得米飯無(wú)論在硬度上或黏度上都會(huì)另人滿意。 煮飯功能模糊控制器. 模糊控制基本思想模糊控制是一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，所以其控制系統(tǒng)框架同一般的數(shù)字控制系統(tǒng)一樣，只不過(guò)它的控制器是模糊控制器。模糊控制器的控制規(guī)律由程序?qū)崿F(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中要經(jīng)過(guò)以下三個(gè)步驟：輸入量的模糊化、模糊推理和輸出量的解模糊。在模糊控制過(guò)程中，將測(cè)到的過(guò)程精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，再經(jīng)過(guò)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成的若干模糊規(guī)則和必要的模糊處理后，模糊判斷系統(tǒng)根據(jù)輸入的模糊信息按照控制規(guī)則和推理法則，做出模糊決策，然后輸出解模糊后的控制量并作用于執(zhí)行系統(tǒng)，完成控制動(dòng)作，且這種動(dòng)作足以精確量表現(xiàn)出來(lái)的[13]。(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(yǔ)言變量值的過(guò)程，此相應(yīng)語(yǔ)苦變量值均由對(duì)應(yīng)的隸屬度來(lái)定義。在實(shí)際應(yīng)用中，常常選擇三角形作為語(yǔ)言變量的隸屬度曲線。在模糊化的過(guò)程中，一般利用最大隸屬度原則，即在語(yǔ)言集中選擇該元素對(duì)應(yīng)的隸屬度最大的語(yǔ)言變量，作為該項(xiàng)確切值的模糊子集。(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。大前提是多個(gè)模糊條件語(yǔ)句，構(gòu)成規(guī)則庫(kù)：小前提是一個(gè)模糊判斷句，又稱事實(shí)。模糊推理就是以已知的規(guī)則庫(kù)和輸入變量為依據(jù)，基于模糊變換推出新的模糊命題作為結(jié)論的過(guò)程。(3)、 解模糊解模糊是將模糊推理后得到的模糊集轉(zhuǎn)換為用作控制的數(shù)字值的過(guò)程。它的目標(biāo)是產(chǎn)化確切的控制動(dòng)作，應(yīng)該能夠最好的反映出推理出的模糊控制動(dòng)作分配的可能性。常用的方法有最大隸屬度法、加權(quán)平均法和重心法。如圖42所示的模糊控制框架圖。uzyxe+r－MCU K1量化控制表K3控制對(duì)象d/dtK2量化圖42 模糊控制框圖目前，實(shí)用模糊邏輯控制常用的方法有查表法和軟件模糊推理等。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(lái)表示，從輸入量的模糊化、模糊推理和模糊判決都通過(guò)查表來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件模糊推理的模糊化、模糊推理和模糊判決三個(gè)過(guò)程都用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本文研究的米量和加熱功率模糊推理機(jī)來(lái)說(shuō)，其推理過(guò)程是開(kāi)環(huán)的，模糊推理機(jī)只包含輸入量的模糊化、利用規(guī)則的模糊推理及輸出量的解模糊，隸屬度函數(shù)、模糊控制規(guī)則可以用表格來(lái)表示，模糊推理機(jī)的最終輸出量為具體米量的值和加熱功率的值。. 參數(shù)標(biāo)識(shí)煮飯模糊控制器包括飯量的模糊推理，溫度的模糊控制量部分，為了便于接下來(lái)的模糊控制設(shè)計(jì)，故列出一系列相關(guān)標(biāo)識(shí)量。(1)、 Warmup: 下傳感器預(yù)約溫度 初始值：30～80℃(2)、 Steam: 上傳感器檢測(cè)到的蒸汽溫度 初始值：60～90℃(3)、 Qtystart: 下傳感器米量判斷開(kāi)始溫度 初始值：50～70℃(4)、 Hightem: 上傳感器防凝露控制溫度 初始值：95～115℃ 米量的模糊推理電飯煲的結(jié)構(gòu)不允許采用重量傳感器等可以直接測(cè)量的方法，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用上、下溫度傳感器配合測(cè)出飯溫信號(hào)，利用模糊推理，組成測(cè)定飯量的軟傳感器，最后通過(guò)模糊決策來(lái)判斷米量的值是一種十分有效的、可行的方法。模糊電飯煲實(shí)行模糊控制的關(guān)鍵是煮飯量的模糊測(cè)定，這一工作是在吸水階段進(jìn)行的。米量判斷過(guò)程是通過(guò)下傳感器達(dá)到統(tǒng)一的溫度值(qtystart)開(kāi)始計(jì)時(shí)，采用大功率持續(xù)加熱，直到上傳感器檢測(cè)到蒸汽溫度為止，根據(jù)多年的電飯煲開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，這是一種非?？煽康拿琢繖z測(cè)方法，不同米量的值，這個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間不等，具有明顯的梯度，所以可以比較準(zhǔn)確的判斷出米量。米量的區(qū)分以電飯煲產(chǎn)品附帶的量杯為單位。本項(xiàng)課題采用的方法是通過(guò)設(shè)定底部傳感器溫度值，當(dāng)?shù)撞繙刂蹬c設(shè)定值(qtystart)相等時(shí)，取上傳感器一個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭ǖ臏囟取皊team”，不同的米量加熱到電飯煲上傳感器達(dá)到這個(gè)溫度“steam”的時(shí)間Trx是不同的。這樣，米量模糊控制器就可以看成輸入量為時(shí)間Trx,輸出量為米量Q的一維模糊控制器。，米量判斷時(shí)間Trx對(duì)應(yīng)的米量判斷值Q。通過(guò)米量Q的值來(lái)判斷煮飯時(shí)各時(shí)間段的合理時(shí)間區(qū)間，得到相應(yīng)飯量的煮飯最佳曲線，表格中Trx為時(shí)間段，比如美的FS460的精煮功能，Trx的值在0～539。30時(shí)間段內(nèi)，得到的Q值為0。Trx的值在539。31～639。10時(shí)間段內(nèi)，得到的Q值為1,依次類推，表中列出各個(gè)時(shí)間段的上限值。表41 FS460的米量判斷對(duì)應(yīng)表精煮 Trx快煮 Trx對(duì)應(yīng)米量少量米 Trx對(duì)應(yīng)米量判定值~539。00～539。201杯~339。400~539。50～639。00~439。201杯1~739。20～739。302杯~539。002~839。10～839。30~639。402杯3~939。50～1039。003杯~739。304~1039。50～1039。50~939。003杯5~1239。00～1239。204杯~939。506~1239。50～1339。20~1139。204杯7~2039。00～2039。005杯以上~2039。005杯以上8. 加熱功率的模糊控制通過(guò)以上米量的模糊推算，我們就可根據(jù)判定值Q來(lái)推斷主加熱盤應(yīng)該用何種加熱模式來(lái)進(jìn)行炊煮過(guò)程，這里利用加熱時(shí)間占空比參數(shù)TP來(lái)替代PW，通過(guò)改變TP從而改變加熱盤的加熱功率PW這里取32s一個(gè)周期，通過(guò)調(diào)節(jié)這32s中主加熱盤的通斷來(lái)控制加熱功率PW，在保證可以實(shí)現(xiàn)最佳加熱曲線的前提下，以簡(jiǎn)化算法，易于實(shí)現(xiàn)為原則，按下表42可根據(jù)Q值推算TP的值。表42 主加熱盤加熱模式表 模式 TP (s)Q精煮快煮少量米01113811214102131612314181541620175182219620242172326238252825通過(guò)控制主加熱盤的通斷，保證基本的煮飯功率，如表所示，之所以不能讓TP完全導(dǎo)通，一方面為了不讓鍋底過(guò)熱，導(dǎo)致鍋里的飯下面焦而上面未熟透，另一方面也為副加熱盤進(jìn)行模糊溫度控制從而更逼近最佳炊煮曲線提供了必要的初始、穩(wěn)定的溫度保障。 副加熱盤的模糊控制經(jīng)過(guò)先前的米量推算后，得到應(yīng)選用的煮飯模式，從而開(kāi)始進(jìn)行煮飯溫度的模糊控制，這種控制主要的實(shí)施器件是與加熱盤串連的可控硅，通過(guò)控制其導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制[21]，具體方法：(1)、 根據(jù)鍋身溫度傳感器傳給單片機(jī)的實(shí)時(shí)的溫度信號(hào)，再對(duì)比同一時(shí)間最佳煮飯曲線所對(duì)應(yīng)的溫度值，得到傳感器現(xiàn)測(cè)溫度信號(hào)與預(yù)設(shè)溫度之間的誤差值E以及誤差值變化率△E，誤差E的范圍規(guī)定我177。2℃。(2)、 分別對(duì)E和△E進(jìn)行量化，并描述其隸屬度，列出隸屬度表，制定模糊控制規(guī)則表。(3)、 進(jìn)行模糊推理，根據(jù)E和△E量化后的模糊集合A和B得出每條規(guī)則的模糊算子進(jìn)而求的輸出量的模糊集合C。(4)、 用所求得的輸出模糊集合進(jìn)行清晰化計(jì)算（用加權(quán)平均法）得到清晰的控制量。基于模糊控制步驟：模糊化、規(guī)則庫(kù)建立、模糊推理、解模糊，對(duì)加熱盤的溫度模糊控制采用鍋身溫度傳感器的溫度信號(hào)作為系統(tǒng)輸入，晶閘管控制量作為系統(tǒng)輸出，采用二維模糊控制器進(jìn)行模糊算法的設(shè)計(jì)。. 輸入輸出的量化對(duì)實(shí)際輸入量，第一步首先需要進(jìn)行尺度變換，將其變換到要求的論域范圍。本課題采用線性的變換方法，實(shí)際輸入量為E變化范圍為[2,2]，要求的論域?yàn)閇6,6],則量化因子為: (1)量化公式為: (2)同理，也可以得到△E的量化值。表44表示了偏差值E、偏差變化率△E的連續(xù)域的量化。通過(guò)量化，我們可以方便計(jì)算，方便理解，也方便劃分論域及模糊集合。表44 誤差值E的量化和誤差變化率△E的量化E量化等級(jí)變化范圍 /℃△E量化等級(jí)變