【正文】 (12)，199812涂承宇等編著。正是他們給予了我大學四年的經(jīng)濟支持，才讓我能安心的在校園里學習知識，才讓我以一種輕松和愉悅的心情讀完了整個大學。在他身上我學到了很多東西，不只是專業(yè)方面，同時也有很多為人處世的道理。主要是進行尋優(yōu)算法的設(shè)計，同時需要做大量的實驗對系統(tǒng)的實際運行情況進行檢驗。本文第四章所述的一種基于模糊電飯煲開發(fā)的專家系統(tǒng)正是作者針對上述問題所提出的一種解決方法，已經(jīng)進行設(shè)計并即將設(shè)計完成。在這種情況下，合適的米量判斷方法的研究就顯得格外重要。因此，在模糊電飯煲的控制系統(tǒng)設(shè)計中，始終應(yīng)該將實現(xiàn)良好的煮飯功能放在首要位置。出于提高開發(fā)效率的考慮，本文提出了一種基于模糊電飯煲開發(fā)的專家系統(tǒng)，將工程師在參數(shù)整定方面的經(jīng)驗進行總結(jié)，利用計算機程序代替工程師實現(xiàn)復雜的參數(shù)微調(diào)過程。 采用二維模糊推理機進行米量的推理，選用底部溫度達到100℃時的頂部溫度的值Tbot100和底部從50℃上升到100℃的時間長度t100作為模糊推理機的輸入變量。 (3)研究了模糊電飯煲控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，真正建立了一種適合電飯煲模糊控制系統(tǒng)的程序流程，實現(xiàn)了米量的正確判斷。本文建立了一種二維的模糊推理機進行米量的判斷，詳細論述了該推理機的工作原理及推理過程。本章介紹了系統(tǒng)的各個組成部分，包括硬件結(jié)構(gòu)及軟件架構(gòu)等，描述了系統(tǒng)的工作原理。 基于模糊系統(tǒng)的“試錯法”設(shè)計的模糊電飯煲控制系統(tǒng)在進行最終的參數(shù)整定時，其工作量是相當繁重的，同時造成了人力物力方面的不必要的浪費。（3）采用適當?shù)膶?yōu)算法，為了達到節(jié)省人力物力的目的，要求其要快速收斂。上位機工作流程如圖32所示。（2)測試結(jié)果分析此程序模塊用于分析側(cè)試工程師輸入的結(jié)果，并將映射為數(shù)值關(guān)系，如，“嚴重度”會映射成為尋優(yōu)算法中的步長或調(diào)整因子等。不同之處在于，通用的電飯煲開發(fā)板上的MCU內(nèi)不但有電飯煲控制程序，指揮著電飯煲系統(tǒng)進行正常工作，同時多了一個基于IIC總線的通信程序，以便將調(diào)整后的數(shù)據(jù)寫入EEPROM中。上述系統(tǒng)的硬件采用一種通用的電飯煲開發(fā)板，與普通電飯煲控制器不同之處在于，該通用的電飯煲開發(fā)板中的數(shù)據(jù)是存放在EEPROM中的，而普通電飯煲開發(fā)板中的數(shù)據(jù)是直接存放在單片機的ROM中的。開發(fā)工程師將關(guān)于參數(shù)調(diào)整的經(jīng)驗通過人機界面輸入到參數(shù)調(diào)整規(guī)則庫中，當然也可以通過規(guī)則調(diào)整界面對已有的規(guī)則進行調(diào)整。知識獲取是建立專家系統(tǒng)的瓶頸。數(shù)據(jù)庫用來存放專家系統(tǒng)當前工作己知的情況、用戶提供的事實和推理過程中得到的中間結(jié)果。這也正是本文求助于專家系統(tǒng)的理由。以上所述幾點均在客觀上使得電飯煲開發(fā)變得困難而復雜。因此，電飯煲設(shè)計工作到最后仍然需要用試錯法(Try and Error)對局部參數(shù)進行微調(diào)，而這一點恰恰是模糊電飯煲設(shè)計的難點。這主要是由于對象的差異性引起的。本章將就電飯煲控制系統(tǒng)實際設(shè)計過程中出現(xiàn)的難點問題——參數(shù)整定問題進行討論并試圖給出一種解決辦法。用匯編語言描述的實際的算法流程如圖214所示。 如果T=1且t1，則R=3否則R=2 。當煮飯功能結(jié)束時，同樣要進行報警，以提示用戶。在這種情況下，還必須進行AD值到溫度值的曲線擬合。實際的程序中還包含了蜂鳴器提示音子程序。按鍵檢測部分檢測用戶輸入的鍵值，并分析該鍵值是否為有效鍵，如是，則執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序:A/D采樣及分析部分采集溫度信號，以備后續(xù)程序確定系統(tǒng)當前應(yīng)該處于何種工作狀態(tài)，如果采集到的A/D信號有誤，則執(zhí)行相應(yīng)的報警程序并返回待機狀態(tài)。按鍵電路共有5個按鍵和一個雙向旋轉(zhuǎn)編碼器。在輔加熱器執(zhí)行電路中，由于雙向可控硅導通得很快，并且通常流過大電流，這樣在交流線上就會產(chǎn)生很大的尖峰，可控硅可以被通過寄生電容耦合進陽極上的尖峰意外地導通，所以有必要設(shè)計過零檢測電路，它可使雙向可控硅在最小電流負載時觸發(fā)。 (5)加熱執(zhí)行電路 為了更加均勻的加熱，電飯煲中安裝了3個加熱器:頂部加熱器、底部加熱器、側(cè)面加熱器。(3)聲音報警電路 聲音報警采用蜂鳴器，報警頻率由MCU的PFD輸出進行控制，通過設(shè)置定時/計數(shù)器0中的TMROL, TMROH, TMROC，可由下式得出: ()，為系統(tǒng)時鐘。圖中有兩個保險絲，一個是限流保險絲，另一個是熱保險絲。當交流電源供電時，通過對分流電阻R2和限流電阻R3的適當取值，使三級管Q1飽和導通，這樣使VDDV1。在8MHz下， (4)功率損耗:在5V/8MHz下，典型值為3mA(針對ADC除能時的晶體振蕩器)。上電后，系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，此時系統(tǒng)可接受用戶的功能選擇，用戶所選功能通過顯示電路顯示出來，當用戶按下相應(yīng)按鍵時，MCU可以對溫度進行檢測，對各種功能進行相應(yīng)的加熱控制。第3章 電飯煲控制系統(tǒng)的設(shè)計 前兩節(jié)給出了電飯煲的炊煮工藝流程和模糊控制器的設(shè)計，這一節(jié)將重點闡述電飯煲控制系統(tǒng)的的實現(xiàn)。模式二表示非什錦米的高速、壽司、咖哩模式。根據(jù)Q的模糊化，將輸出變量的隸屬度函數(shù)。通過改變Tp，可改變熱元件上的有效電壓U，從而改變熱元件的加熱功率Pw。表23 語言變量的判斷規(guī)則表由此可得表24所示的模糊判斷規(guī)則:表24 模糊判斷規(guī)則表建立模糊推理器的推理規(guī)則由上述規(guī)則表可見，手動控制規(guī)則的條件語句為IF A且B則C(即IF A AND B THEN C)的形式，由似然推理的MAMDANI推理方法，其對應(yīng)的模糊關(guān)系為: 對于推理規(guī)則(1)如果頂溫很高，且加熱時間很短，則米量很小，即: R1=TPB X tNB X RNB同理R2=TPB X tNS X RNBR3=TPB X tO X RNSR4=TPB X tPS X RNsR5=TPB X tPB X RNsR6=TPS X tNB X RNB……R26=TNB X tNB X RPSR27=TNB X tNS X RPBR28=TNB X to X RPBR29=TNB X tPS X RPBR30=TNB X tPB X RPB總的控制規(guī)則為 R=R1+R1十R3十……+R29十R30 (26)R應(yīng)該是一個(7X7) X6的矩陣。 如果頂溫很低，且加熱時間中等，則米量很大。 如果頂溫較高，且加熱時間較短，則米量很小。如果頂溫很高，且加熱時間中等，則米量很小。 表22 t100隸屬度表Table 22 Membership of t100 米量R分為五檔，語言描述為很大、較大、中等、較小、很小，對應(yīng)的模糊子集為{PB，PS, O, NS, NS}。因此，所選用的隸屬度函數(shù)曲線實際上是MATLAB提供的曲線。下面將講述其具體推理過程。因此，本文綜合了集中加熱時間t100和頂溫Tbot100為判斷依據(jù)，進行米量的推理。反倒是底部溫度到達95℃時的頂部溫度在不同米量下差別更為顯著。圖24為經(jīng)過處理后的測試數(shù)據(jù)。這也是人們普遍采用二維模糊控制器的原因。機試運行帶有模糊控制器的閉環(huán)系統(tǒng)，如果不滿意其性能指標，則對其進行微調(diào)或再設(shè)計，并重復此過程，直至效果滿意為止。本質(zhì)上說，這一步驟界定了模糊控制器的應(yīng)用范圍。用理論法進行設(shè)計，模糊控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是以保證某一性能標準(如，穩(wěn)定性)為設(shè)計原則的，顯然，一種適合本文所述的模糊推理機的設(shè)計方法為試錯法。 模糊控制器的設(shè)計方法可以分為兩類:試錯法(trialanderror approach)和理論法(theoretical approach)。實驗表明，當米水經(jīng)過吸水階段之后，鍋內(nèi)溫度處于60℃左右，在此基礎(chǔ)上再進行加熱和推理，能排除初始水溫不一致的影響，因此，控制器采用在加熱階段來進行米量的推理是更為可行的選擇方案。對于本文研究的米量和加熱功率模糊推理機來說，其推理過程是開環(huán)的，模糊推理機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)則可以用表格來表示，模糊推理機的最終輸出量為具體米量的值和加熱功率的值。常用的方法有最大隸屬度法、加權(quán)平均法和重心法。小前提是一個模糊判斷句，又稱事實。在實際應(yīng)用中，常常選擇三角形作為語言變量的隸屬度曲線。模糊控制是一種計算機數(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，只不過它的控制器是模糊控制器。間歇加熱的目的就是使鍋內(nèi)的溫度達到炯飯的溫度，當達到一定的溫度時，停止加熱或小功率加熱，由飯鍋利用余熱對米飯進行熱炯，炯飯結(jié)束后，米飯將完全成熟，無論硬度或薪度都令人滿意。(5)間歇加熱和炯飯階段 炯飯階段的目的就是使熱量透到米飯的芯部，使之充分受熱而內(nèi)外質(zhì)量趨于一致。在這個階段中，大米繼續(xù)吸收水分，并且在較高的溫度下開始了淀粉的a化。在穩(wěn)定階段結(jié)束的時候讀出底部溫度、頂部溫度的值，值的高低，將對以后的過程產(chǎn)生不同的影響。以下對各階段進行簡要介紹。換句話說，電飯鍋必須對不同的米量采取相應(yīng)的不同的控制方案和工藝過程，才能達到期望中的效果。(3)根據(jù)新的米量判斷方法，設(shè)計了相應(yīng)的軟件控制程序；(4)提出一種基于模糊電飯鍋參數(shù)整定的專家系統(tǒng)，以提高電飯鍋設(shè)計開發(fā)的效率。家用電器走網(wǎng)絡(luò)化的道路，這也是當今家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢之一。由于我國家電行業(yè)的飛速發(fā)展，模糊家電在我國大有可為。資料統(tǒng)計表明，目前日本家用電器的單片機使用率在85%94%之間，其中使用模糊控制的家電產(chǎn)品約占50%。但是這樣做帶來的問題是很難對設(shè)計好的系統(tǒng)進行理論分析和設(shè)計優(yōu)化。在我國，模糊控制技術(shù)的研究起步較晚，近年來，隨著模糊家用電器的興起，模糊控制在各個領(lǐng)域的應(yīng)用獲得了飛速的發(fā)展，同時培養(yǎng)了一大批進行模糊控制研究的優(yōu)秀人才。目前，最令模糊控制專家們感興趣的是模糊邏輯同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的結(jié)合。已經(jīng)引起了越來越多的控制理論的研究人員和相關(guān)領(lǐng)域的廣大工程技術(shù)人員的極大興趣。本文從實際工程出發(fā)，對模糊控制的微電腦電飯煲進行了深入的研究，主要討論了一種準確判斷米量的方法，真正實現(xiàn)了電飯煲的模糊控制。 expert system目錄第1章 緒論 3 3 3 3 2 2 3第2章 電飯煲的模糊控制器設(shè)計 4 4 4 5 6 8 9 12 14第3章 電飯煲控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 16 16 18 21 22 23第4