劉穎
摘 要:現(xiàn)有的模糊控制控制領(lǐng)域涵蓋了大型的生產(chǎn)控制系統(tǒng),但是模糊控制服務(wù)于小家電的研究相比之下不是十分熱門。該研究主要是將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于智能家用電飯煲,以適應(yīng)消費者的快捷,高質(zhì)的家居需求。模糊控制在無法建立精確數(shù)學(xué)模型領(lǐng)域作用巨大,可以提高控制的準確度和智能程度,更適應(yīng)使用者的口感。而且將模糊控制應(yīng)用與生活電器領(lǐng)域,可以更好的提升消費者的生活質(zhì)量,具有很強的現(xiàn)實意義。
關(guān)鍵詞:智能電飯煲 模糊控制 節(jié)能 環(huán)保
中圖分類號:TM925 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)11(a)-0018-02
近年來,對模糊控制的研究日益增多,呈現(xiàn)多元化,細致化。主流的國內(nèi)外研究將研究的重心都放置在大工業(yè)生產(chǎn)和生活場景上面,而忽略了廣大的家電類民用市場領(lǐng)域。該文針對智能家電中模糊控制技術(shù)進行了探索與研究。
1 現(xiàn)狀分析
電飯煲是利用電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿拇毒?,使用方便,清潔衛(wèi)生,還具有對食品進行蒸、煮、燉、煨等多種操作功能。常見的電飯煲分為保溫自動式、定時保溫式以及新型的微電腦控制式三類。隨著人們生活水平的快速提高和生活方式的改變,營養(yǎng)型、環(huán)保型、節(jié)能型高端電飯煲將會成為未來備受矚目的商品,特別是全自動電飯煲將會成為發(fā)展的方向。
電飯煲因其安全、簡便、實用而普及到千家萬戶。隨著科技的不斷發(fā)展,這類小家電也在不斷的完善和提升自己,并向著智能化、節(jié)能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。自1955年東芝的第一個電飯煲的問世,歷時60年,電飯煲已然成為人們生活必不可少的生活電器。而電腦芯片,網(wǎng)絡(luò),3C技術(shù)的迅猛發(fā)展,電飯煲的成本不斷下降,其技術(shù)含量不斷提高,更多科技元素的植入不僅是市場的要求還是時代的要求。智能化,節(jié)能化的電飯煲將取代普通型電飯煲進入人們的日常生活。同時,PM2.5日益嚴重,使得國人越來越關(guān)心環(huán)境污染,節(jié)能減排降耗的問題,所以對家電類的節(jié)能呼聲也越來越高。
隨著人民生活水平的日益提高和生活節(jié)奏的加強,對電飯煲的要求不僅僅停留在以前的使用方便上面,對品質(zhì)的要求和細節(jié)的要求也日益強烈,所以現(xiàn)在的家電產(chǎn)品功能上發(fā)展日益多元化和個性化。綜合市場對產(chǎn)品的“更智能”、“更重視口感”的控制要求,對“節(jié)能環(huán)?!钡睦砟钜?,智能模糊控制是目前最好的選擇。
2 智能電飯煲的模糊控制簡介
2.1 模糊控制簡介
模糊控制是模擬人的直覺或經(jīng)驗,用自然語言描寫被控對象的輸入、輸出關(guān)系及調(diào)節(jié),規(guī)則,避開了對被控對象建立數(shù)學(xué)模型的困難。模糊控制主要研究如何利用計算機來實現(xiàn)由人的實際控制經(jīng)驗來實現(xiàn)的無法確定精確數(shù)學(xué)模型的控制系統(tǒng)。它采用模糊數(shù)學(xué)的方法,通過一些模糊語言描述的模糊規(guī)則,建立過程變量之間的模糊關(guān)系;此后,人們可以根據(jù)某一時刻的實際情況,基于模糊規(guī)則,采用合適的模糊推理機制獲得系統(tǒng)所需的控制量。模糊控制具有很好的魯棒性,對參數(shù)的變化適應(yīng)性強,具有較好的抗干擾能力,消除了常規(guī)控制系統(tǒng)常存在的魯棒性與靈敏度之間的矛盾,提高了系統(tǒng)的可靠性。
在模糊控制中,模糊控制器是整個模糊控制系統(tǒng)的核心,而推理機構(gòu)則是模糊控制系統(tǒng)的“大腦”。它根據(jù)由應(yīng)用領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗和控制策略組成的一組語言控制規(guī)則構(gòu)建的規(guī)則庫中的模糊規(guī)則,運用模糊推理算法,從而實現(xiàn)模擬人的決策過程,以獲得模糊控制系統(tǒng)的控制策略和控制作用。
模糊控制器的設(shè)計相對較簡單,開發(fā)周期短、成本低,用傳統(tǒng)控制方法需PC機才能完成的控制目標用一個8位單片機就可實現(xiàn),因此它具有很強的滲透性,應(yīng)用前景十分廣泛。而單片機的低電壓、低功耗的特性非常適合社會所倡導(dǎo)的節(jié)能減排降耗的生活理念。目前的單片機,其功耗已經(jīng)從mA級降到?A級,甚至降到1?A以下,電壓在2.1至6.0V之間均能正常工作。因為單片機功能強,系統(tǒng)擴展方便,所以應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計非常簡單,又因為有多種多樣的單片機開發(fā)工具,具有很強的軟硬件調(diào)試功能和輔助設(shè)計的手段,使單片機的應(yīng)用極為方便,縮短了系統(tǒng)研制的周期。另外,單片機還能方便地實現(xiàn)多機和分布式控制,使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。
2.2 智能電飯煲的模糊控制簡介
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天,如何讓精準的計算機控制在不那么精確的模糊環(huán)境下具有人的智能而實現(xiàn)更好的控制,是當前很多科研工作者的主要研究內(nèi)容?,F(xiàn)有的模糊控制控制領(lǐng)域涵蓋了大型的生產(chǎn)控制系統(tǒng),比如鋼鐵冶金行業(yè);智能機器人領(lǐng)域;殘疾人輔助領(lǐng)域等,但是模糊控制服務(wù)于小家電的研究相比之下不是十分熱門。該研究主要是將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于智能家用電飯煲,以適應(yīng)消費者的快捷,高質(zhì)的家居需求。
傳統(tǒng)的電腦電飯煲,從控制的角度看,實際上是一個按照事先設(shè)定好的程序而進行工作的設(shè)備,幾乎不具備什么真正意義上的智能,也就是說,他是不能根據(jù)實際情況和工作條件的變化來改變程序中的參數(shù)。而模糊控制的智能電飯煲則更貼近與智能化。該研究應(yīng)用了各種的傳感元件,可根據(jù)放置食材的質(zhì)量、種類自動決定用水量的多少、加壓時間以及保壓時間,在不同質(zhì)量。不同種類的食材條件下在保證食材口感的前提下,盡量做到省電、省時仍符合使用者的口感需求,以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保高效的設(shè)計要求。增設(shè)用戶對話窗口,根據(jù)用戶的反饋信息進行智能的特色程序微調(diào),更加人性化,智能化。
該設(shè)計以單片機為模糊控制器,配以實現(xiàn)各功能的外圍電路,以實現(xiàn)主要的設(shè)計要求和設(shè)計目的。
3 智能電飯煲的推理控制關(guān)系
智能電飯煲的推理控制關(guān)系如圖所示,這是一個多輸入、多輸出的控制系統(tǒng)。輸入量包括重量、食材類型、初始水溫、期望的軟硬程度等;輸出量包括加水量、加壓時間、保壓時間、低溫浸水時間、加熱方式等。其中加水量、低溫浸水時間和糊化時間可以在煮飯前通過模糊推理計算得出,而加壓時間、保壓時間則可由模糊控制器在線調(diào)節(jié)。
而用戶的反饋信息,則可收入到推理機中,在下次烹煮中起到微調(diào)的作用。
4 結(jié)語
模糊控制在無法建立精確數(shù)學(xué)模型領(lǐng)域作用巨大,可以提高控制的準確度和智能程度,更適應(yīng)使用者的口感。在保證食品質(zhì)量的前提下更加節(jié)能環(huán)保,符合目前所提倡的節(jié)能、降耗。而且將模糊控制應(yīng)用于生活電器領(lǐng)域,可以更好的提升消費者的生活質(zhì)量,具有很強的現(xiàn)實意義。
參考文獻
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