一种煮粥控制方法及电饭煲与流程

1.本发明涉及加热控制的技术领域，具体而言，涉及一种煮粥控制方法及电饭煲。


背景技术：

2.组合式电饭煲锅体和电热座之间没有紧固连接，锅体放在电热座上，可以方便地取下，既便于清洗，又可以放到其他发热体上或餐桌上。
3.然而电饭煲在进行煮粥时，由于米水混合物的米水比例难以检测，现有的电饭煲会持续大功率加热，加热米水混合物至沸腾，容易粥水翻滚，以及蒸发水量过多，造成粥水含水量减少，粥水过稠，影响口感。


技术实现要素：

4.基于此，为了解决上述现有的电饭煲难以确定内胆内米水混合物的体积，而持续大功率加热造成粥水翻滚、蒸发水量过多的问题，本发明提供了一种煮粥控制方法及电饭煲，其具体技术方案如下：
5.一方面，一种电饭煲的煮粥控制方法，包括以下步骤：
6.对米水混合物进行预加热，预加热包括预加热功率和预加热时间，记录米水混合物底部的原始温度；
7.停止加热，获取预加热结束时的电饭煲内胆底部的第一温度；
8.根据吸热确认米水混合物的热容量为第一热容量；
9.依据内胆内米水混合物的第一热容量确认米水混合物的体积，确定煮粥的加热功率为第一加热功率，进行煮粥工作。
10.上述煮粥控制方法，通过电饭煲内胆底部的第一温度与原始温度之间的温度差，计算出内胆内米水混合物的体积，从而调整电饭煲的发热部件的加热功率，使电饭煲内胆保持在设定温度，从而避免粥水翻滚严重，保持水汽蒸发水量温度，避免粥水含水量过少，从而保证粥水口感。
11.待内胆内米水混合物沸腾后，停止加热，记录停止加热时的第二温度、停止加热时间；待停止加热时间过后，记录下降温度；
12.根据第二温度和下降温度的温度差来调整煮粥的加热功率，保证内胆内米水混合物底部的温度。
13.待内胆内的米水混合物沸腾后，对米水混合物进行测试加热，所述测试加热包括测试功率和第三加热时间，记录测试加热结束时的电饭煲内胆底部的第三温度；
14.计算米水混合物的蒸发水量，调整控制电磁发热部件的加热功率。
15.利用模糊神经网络系统对米水混合物的蒸发水量进行预测，从而得出预测热容量，控制电磁发热部件的加热功率保持蒸发水量稳定。
16.将电饭煲内胆温度和温度参考值之间的温度误差和该误差的变化率输入到模糊神经网络系统；
17.根据温度误差和误差变化率选择不同的输出值；
18.将输出值转化成加热部件的实际输出功率。
19.其中，将电饭煲内胆温度和温度参考值之间的温度误差和该误差的变化率输入到模糊神经网络系统；根据温度误差和误差变化率选择不同的输出值；将输出值转化成加热部件的实际输出功率。
20.其中，所述电饭煲采用底部ih加热和上盖远红外穿透加热的方式对米水混合物进行加热。
21.其中，在煮粥工作完成后，传输加热数据到外部设备。
22.另一方面，一种电饭煲，包括煲体、加热器、测温组和控制器，所述煲体用于容纳食物；所述加热器用于加热所述煲体内的食物；所述测温组用于检测所述煲体的温度；所述控制器用于实现上述的煮粥控制方法。
23.进一步地，所述煲体设有广口球底内胆，所述测温组包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在煲体底部，所述第二温度传感器设置在煲体上盖。
24.进一步地，所述电饭煲还包括电性连接的储存器和数据传输组件，所述储存器用于储存加热数据，所述加热数据包括加热功率、加热时间、加热温度，所述数据传输组件用于传输加热数据到外部设备。
附图说明
25.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
26.图1是本发明一实施例所述的电饭煲的煮粥控制方法的流程框架图；
27.图2是本发明一实施例所述方法中模糊神经网络系统的原理示意图；
28.图3是本发明一实施例所述方法中takagi-sugeno型模糊神经网络的经典结构图。
具体实施方式
29.为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
33.如图1所示，本发明一实施例中的一种电饭煲的煮粥控制方法，包括以下步骤：
34.s1、对米水混合物进行预加热，预加热包括预加热功率和预加热时间t1，记录米水
混合物底部的原始温度t0。
35.具体的，预加热时间t1为0s-180s。
36.s2、停止加热，获取预加热结束时的电饭煲内胆底部的第一温度t1。具体的，第一温度t1的范围为25℃～45℃。
37.s3、根据吸热确认米水混合物的热容量为第一热容量c1。具体的，所述热容量为米水混合物每升高1℃所吸收的热量，其中，电饭煲底部设有压力传感器，用于感应电饭煲内胆内米水混合物的重量。
38.s4、依据内胆内米水混合物的第一热容量和压力传感器产生的重量信号，通过对照电饭煲控制器内所储存的热容量对应表和重量对应表，确认米水混合物的体积，确定煮粥的加热功率为第一加热功率，进行煮粥工作。具体的，所述热容量对应表为预设热容量与米水混合物的体积一一对应的配对参数表，配对参数表中的热容量与体积通过多次实验测试得到。
39.上述煮粥控制方法，通过电饭煲内胆底部的第一温度t1与原始温度to之间的温度差即t1-t0，计算出内胆内米水混合物的体积，从而调整电饭煲的发热部件的加热功率，使电饭煲内胆保持在设定温度，从而避免粥水翻滚严重，保持水汽蒸发水量温度，避免粥水含水量过少，从而保证粥水口感。
40.s41、待内胆内米水混合物沸腾后，停止加热，记录停止加热时的第二温度t2、停止加热时间t2。具体的，t2的范围为100℃～103℃，加热时间t2为10s～60s。
41.s42、待停止加热时间t2过后，记录下降温度t20，根据温度差得到散失的热量数值q1，所散失的热量数值q1为温度差乘以第一热容量即(t1-t0)
×
c1；
42.s43、根据第二温度t2和下降温度t20的温度差计算出内胆内单位时间散失的第一热量值，从而来调整煮粥的加热功率与第一热量值适配，保证内胆内米水混合物底部的温度保持在适宜温度100℃～103℃，再次调整煮粥的加热功率为q1/t2，使内胆内米水混合物持续受热。
43.s51、待内胆内的米水混合物沸腾后，对米水混合物进行测试加热，所述测试加热包括测试功率w3和第三加热时间t3，所述测试功率w3少于q1/t2，记录测试加热结束时的电饭煲内胆底部的第三温度t3，此时，发热部件产生的热量部分散失，第三温度t3少于第二温度t2；
44.s52、计算出米水混合物实际吸收的热量为发热部件产生的热量减去散发的热量，即q2＝(w3
×
t3)-q1，通过计算米水混合物的比热容为第二比热容即c2＝q2/(t2-t3)来判断蒸发水量，调整控制电磁发热部件的加热功率。具体的，由于米水混合物中的米量不变，当第二比热容少于第一比热容即c2＜c1即表明米水混合物中的水因蒸发而减少，由于水的比热容确定为4.2
×
10^3kj/(kg
×
℃)，通过计算可以判断出米水混合物中的蒸发水量。解决由于因电饭煲内胆加热后难以使用压力传感器测量米水混合物重量的问题。
45.s6、利用模糊神经网络系统对米水混合物的蒸发水量进行预测，从而得出米水混合物的预测热容量，控制电磁发热部件的加热功率保持蒸发水量稳定。
46.s61、将电饭煲内胆温度和温度参考值之间的温度误差和该误差的变化率输入到模糊神经网络系统，预测米水混合物的蒸发水量；
47.s62、根据温度误差和误差变化率选择模糊规则库内的不同输出值；
48.s63、将输出值转化成加热部件的实际输出功率。
49.通过模糊神经网络系统对电饭煲内胆内米水混合物的温度进行预测，等内胆达到目标值附近再由离散模糊控制器对发热部件进行稳幅控制。模糊神经网络将加热部件的模糊控制网络化，利用网络结构来实现模糊逻辑推理，从而使得神经网络中没有物理意义的节点权值被赋予了模糊逻辑的含义。这样既能有效地利用专家经验，又具有自学习和自适应能力。所述模糊神经网络系统的原理如图2所示。
50.其中，选择takagi-sugeno型模糊神经网络作为加热部件温度控制的预测器。该网络典型结构如图3所示。
51.其中，所述电饭煲采用底部ih加热和上盖远红外穿透加热的方式对米水混合物进行加热。如此，上盖远红外穿透加热利用远红外穿透作用，可以高温直达米芯，米饭受热更均匀；同时，有效减少冷凝水。
52.其中，在煮粥工作完成后，传输加热数据到外部设备。如此，通过外部设备将加热数据输入深度学习网络进行学习，便于模糊神经网络系统对米水混合物的蒸发水量进行更准确的预测，从而保证发热部件的加热功率可以快速调整到合适的功率，使电饭煲内胆保持在特定温度，从而避免粥水翻滚严重，保持水汽蒸发水量稳定，避免粥水含水量过少，从而保证粥水口感。
53.另一方面，一种电饭煲，包括煲体、加热器、测温组和控制器，所述煲体用于容纳食物；所述加热器用于加热所述煲体内的食物；所述测温组用于检测所述煲体的温度；所述控制器用于实现上述的煮粥控制方法。
54.在其中一个实施例中，煲体包括壳体及上盖，壳体围成一容纳腔，容纳腔能够容纳食物。上盖能够盖设于容纳腔上，温度传感器设置于上盖上，温度传感器用于检测上盖的加热温度。在煮粥过程中，由于容纳腔内的食物一直是以米水混合物或其他混合物的状态存在，煲体的上盖温度变化较稳定，且容易检测，因此采用检测煲体上盖的温度，更加有利于检测煮粥或煲汤的温度变化。
55.在其中一个实施例中，加热器设置于壳体底部和上盖，采用底部ih加热和上盖远红外穿透加热壳体内的食物。控制器与计时器可以设置在壳体上，当然，也可以设置在上盖上，只要能够实现控制器与加热器、温度传感器及计时器的电连接即可。
56.在其中一个实施例中，所述煲体设有广口球底内胆，所述测温组包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在煲体底部，所述第二温度传感器设置在煲体上盖。如此，广口球底内胆有利于内胆底部均匀受热；同时，通过第一温度传感器和第二温度传感器共同对煲体内的米水混合物进行温度检测，有利于保证温度检测精度，从而更好地对煮粥工作进行控制。
57.在其中一个实施例中，所述电饭煲还包括电性连接的储存器和数据传输组件，所述储存器用于储存加热数据，所述加热数据包括加热功率、加热时间、加热温度，所述数据传输组件用于传输加热数据到外部设备进行神经网络训练，从而提高模糊神经网络系统的预测准确率，达到更好的控制效果。
58.在其中一个实施例中，模糊神经网络系统包括离散模糊控制器，所述离散模糊控制器包括模糊化模块、模糊推理模块和解模糊化模块；所述模糊化模块用于输入电饭煲内胆温度和温度参考值之间的温度误差和该误差的变化率；所述模糊推理模块用于根据温度
误差和误差变化率选择不同的输出值；所述解模糊化模块用于将输出值转化成加热部件的实际输出功率。如此，
59.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。