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(mén)。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(fèi)者的快捷，高質(zhì)的家居需求。模糊控制在無(wú)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(zhǔn)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(fèi)者的生活質(zhì)量，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)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(lèi)號(hào)：TM925 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（a）-0018-02

近年來(lái)，對(duì)模糊控制的研究日益增多，呈現(xiàn)多元化，細(xì)致化。主流的國(guó)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(chǎng)景上面，而忽略了廣大的家電類(lèi)民用市場(chǎng)領(lǐng)域。該文針對(duì)智能家電中模糊控制技術(shù)進(jìn)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(duì)食品進(jìn)行蒸、煮、燉、煨等多種操作功能。常見(jiàn)的電飯煲分為保溫自動(dòng)式、定時(shí)保溫式以及新型的微電腦控制式三類(lèi)。隨著人們生活水平的快速提高和生活方式的改變，營(yíng)養(yǎng)型、環(huán)保型、節(jié)能型高端電飯煲將會(huì)成為未來(lái)備受矚目的商品，特別是全自動(dòng)電飯煲將會(huì)成為發(fā)展的方向。

電飯煲因其安全、簡(jiǎn)便、實(shí)用而普及到千家萬(wàn)戶(hù)。隨著科技的不斷發(fā)展，這類(lèi)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?yáng)|芝的第一個(gè)電飯煲的問(wèn)世，歷時(shí)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(chǎng)的要求還是時(shí)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(jìn)入人們的日常生活。同時(shí)，PM2.5日益嚴(yán)重，使得國(guó)人越來(lái)越關(guān)心環(huán)境污染，節(jié)能減排降耗的問(wèn)題，所以對(duì)家電類(lèi)的節(jié)能呼聲也越來(lái)越高。

隨著人民生活水平的日益提高和生活節(jié)奏的加強(qiáng)，對(duì)電飯煲的要求不僅僅停留在以前的使用方便上面，對(duì)品質(zhì)的要求和細(xì)節(jié)的要求也日益強(qiáng)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(gè)性化。綜合市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的“更智能”、“更重視口感”的控制要求，對(duì)“節(jié)能環(huán)?！钡睦砟钜螅悄苣：刂剖悄壳白詈玫倪x擇。

2 智能電飯煲的模糊控制簡(jiǎn)介

2.1 模糊控制簡(jiǎn)介

模糊控制是模擬人的直覺(jué)或經(jīng)驗(yàn)，用自然語(yǔ)言描寫(xiě)被控對(duì)象的輸入、輸出關(guān)系及調(diào)節(jié)，規(guī)則，避開(kāi)了對(duì)被控對(duì)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(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)由人的實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的無(wú)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(guò)一些模糊語(yǔ)言描述的模糊規(guī)則，建立過(guò)程變量之間的模糊關(guān)系；此后，人們可以根據(jù)某一時(shí)刻的實(shí)際情況，基于模糊規(guī)則，采用合適的模糊推理機(jī)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(duì)參數(shù)的變化適應(yīng)性強(qiáng)，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(gè)模糊控制系統(tǒng)的核心，而推理機(jī)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(yàn)和控制策略組成的一組語(yǔ)言控制規(guī)則構(gòu)建的規(guī)則庫(kù)中的模糊規(guī)則，運(yùn)用模糊推理算法，從而實(shí)現(xiàn)模擬人的決策過(guò)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(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短、成本低，用傳統(tǒng)控制方法需PC機(jī)才能完成的控制目標(biāo)用一個(gè)8位單片機(jī)就可實(shí)現(xiàn)，因此它具有很強(qiáng)的滲透性，應(yīng)用前景十分廣泛。而單片機(jī)的低電壓、低功耗的特性非常適合社會(huì)所倡導(dǎo)的節(jié)能減排降耗的生活理念。目前的單片機(jī)，其功耗已經(jīng)從mA級(jí)降到?A級(jí)，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?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，所以應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，又因?yàn)橛卸喾N多樣的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具，具有很強(qiáng)的軟硬件調(diào)試功能和輔助設(shè)計(jì)的手段，使單片機(jī)的應(yīng)用極為方便，縮短了系統(tǒng)研制的周期。另外，單片機(jī)還能方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)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(jiǎn)介

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，如何讓精準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)控制在不那么精確的模糊環(huán)境下具有人的智能而實(shí)現(xiàn)更好的控制，是當(dāng)前很多科研工作者的主要研究?jī)?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(jī)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(mén)。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(fèi)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(shí)際上是一個(gè)按照事先設(shè)定好的程序而進(jìn)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(shuō)，他是不能根據(jù)實(shí)際情況和工作條件的變化來(lái)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(lèi)自動(dòng)決定用水量的多少、加壓時(shí)間以及保壓時(shí)間，在不同質(zhì)量。不同種類(lèi)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(shí)仍符合使用者的口感需求，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保高效的設(shè)計(jì)要求。增設(shè)用戶(hù)對(duì)話(huà)窗口，根據(jù)用戶(hù)的反饋信息進(jìn)行智能的特色程序微調(diào)，更加人性化，智能化。

該設(shè)計(jì)以單片機(jī)為模糊控制器，配以實(shí)現(xiàn)各功能的外圍電路，以實(shí)現(xiàn)主要的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)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(gè)多輸入、多輸出的控制系統(tǒng)。輸入量包括重量、食材類(lèi)型、初始水溫、期望的軟硬程度等；輸出量包括加水量、加壓時(shí)間、保壓時(shí)間、低溫浸水時(shí)間、加熱方式等。其中加水量、低溫浸水時(shí)間和糊化時(shí)間可以在煮飯前通過(guò)模糊推理計(jì)算得出，而加壓時(shí)間、保壓時(shí)間則可由模糊控制器在線(xiàn)調(diào)節(jié)。

而用戶(hù)的反饋信息，則可收入到推理機(jī)中，在下次烹煮中起到微調(diào)的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

模糊控制在無(wú)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(zhǔn)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(fèi)者的生活質(zhì)量，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

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