本發(fā)明涉及一種基于溫度控制的智能數(shù)字菜譜實(shí)現(xiàn)方法。屬于智能灶具及智能鍋具領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單智能化烹飪功能的廚具一般是電飯鍋和壓力鍋，國內(nèi)還沒有基于溫度控制的智能菜譜的實(shí)現(xiàn)設(shè)備和方法，沒有量化的智能數(shù)字菜譜，無法使烹飪過程的自動化和程序化。但電飯煲、電壓力煲等家電設(shè)備，由于電路結(jié)構(gòu)存在的問題，無法通過下載云端量化后的智能數(shù)字菜譜、通過控制灶具的溫度實(shí)現(xiàn)各種各樣的佳肴，存在功能單一、無法滿足用戶的烹飪需求等缺陷。

因此，需要研究一種人性化、實(shí)用性高、順應(yīng)智能家居和大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展趨勢的廚房設(shè)備或方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的，是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的家電設(shè)備存在無法通過下載云端量化后的智能數(shù)字菜譜、功能單一、無法滿足用戶的烹飪需求等問題，提供一種基于溫度控制的智能數(shù)字菜譜實(shí)現(xiàn)方法，具有精準(zhǔn)控制鍋具的溫度、根據(jù)云端下載的智能菜譜實(shí)現(xiàn)烹飪各式食物的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種基于溫度控制的智能數(shù)字菜譜實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟：

1)建立廚房設(shè)備與云端服務(wù)器的通訊，將基于溫度量化的智能數(shù)字菜譜存放在海量的云端服務(wù)器上；

2)烹飪食物時(shí)，首先從云端服務(wù)器中下載智能數(shù)字菜譜到灶具上或抽油煙機(jī)上，再將所述智能數(shù)字菜譜轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的烹飪溫度；

3)檢測鍋具的溫度并將該鍋具的實(shí)時(shí)檢測溫度與智能數(shù)字菜譜轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的烹飪溫度對比，得到溫差；

4)根據(jù)上所溫差調(diào)整爐具的火力，以精準(zhǔn)控制灶具火力大小，實(shí)現(xiàn)烹飪過程自動化和程序化，從而實(shí)現(xiàn)基于溫度控制實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字菜譜。

本發(fā)明的目的還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

進(jìn)一步地，所述廚房設(shè)備包括抽油煙機(jī)、爐具和鍋具，抽油煙機(jī)中設(shè)有與云端服務(wù)器的通訊電模塊及顯示模塊，以下載及顯示云端服務(wù)器存儲的智能數(shù)字菜譜；爐具中設(shè)有溫度計(jì)算及火力控制模塊,該溫度計(jì)算及火力控制模塊具有二個(gè)信號輸入端和一個(gè)信號輸出端，鍋具中設(shè)有溫度檢測器；所述通訊電模塊及顯示模塊的信號輸出端和溫度檢測器的信號輸出端各連接溫度計(jì)算及火力控制模塊的一個(gè)信號輸入端，溫度計(jì)算及火力控制模塊的控制輸出端連接爐具的火力控制輸入端；溫度計(jì)算及火力控制模塊計(jì)算智能數(shù)字菜譜對應(yīng)的溫度，并將該溫度與溫度檢測器實(shí)時(shí)采集來的鍋具溫度進(jìn)行比較，輸出信號控制爐具的氣閥開度，以精確控制各智能菜譜所需的實(shí)際溫度，形成PID閉環(huán)加溫控制結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，溫度計(jì)算及火力控制模塊計(jì)算及控制火力的大小，是指通過PID閉環(huán)控制算法，計(jì)算爐具火力大小；所述PID閉環(huán)控制算法，包括比例控制算法(P)、積分控制算法(I)和微分(D)控制算法；比例，反應(yīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本(當(dāng)前)偏差e(t)，系數(shù)大，可以加快調(diào)節(jié)火力，減小誤差；積分，反應(yīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的累計(jì)偏差，使閉環(huán)控制系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，實(shí)現(xiàn)火力無誤差控制；微分，反映閉環(huán)控制系統(tǒng)偏差信號的變化率e(t)-e(t-1)，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。

進(jìn)一步地，所述PID閉環(huán)控制算法的表達(dá)式如下：

u(t)＝Kp*e(t)+Ki∑e(t)+Kd[e(t)–e(t-1)]+u0

其中：u(t)為輸出值，Kp*e(t)為比例控制項(xiàng)，e(t)＝SP–y(t)，為誤差值；SP為設(shè)定值；y(t)為反饋值；Kp為比例系數(shù)；Ki為積分系數(shù)；Kd為微分系數(shù)；Ki∑e(t)為積分控制項(xiàng)，Kd[e(t)–e(t-1)]為微分控制項(xiàng)；e(t-1)為前一次誤差值；u0為控制量基準(zhǔn)值即基礎(chǔ)偏差。

進(jìn)一步地，所述基于溫度量化的智能數(shù)字菜譜，是指通過實(shí)驗(yàn)方法，量化獲取菜譜信息的溫度點(diǎn)菜譜的各種信息并存入云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，建立菜譜數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，爐具的氣體電控閥總成可以通過溫度計(jì)算及火力控制模塊控制燃?xì)獾耐?，溫度?jì)算及火力控制模塊接收到鍋具溫度后，先通過溫度跟蹤控制氣體電控閥總成規(guī)律變化的火焰確認(rèn)鍋具是否放在對應(yīng)的燃?xì)鉅t具的爐頭上，然后根據(jù)烹飪者預(yù)設(shè)的溫度通過PID算法控制氣體電控閥總成調(diào)整火力大小，實(shí)現(xiàn)鍋具內(nèi)溫度精準(zhǔn)控溫。

本發(fā)明具有如下突出的特點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明由于建立廚房設(shè)備與云端服務(wù)器的通訊，將基于溫度量化的智能數(shù)字菜譜存放在海量的云端服務(wù)器上；烹飪食物時(shí)，首先從云端服務(wù)器中下載智能數(shù)字菜譜到灶具上或抽油煙機(jī)上，再將所述智能數(shù)字菜譜轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的烹飪溫度；檢測鍋具的溫度并將該鍋具的實(shí)時(shí)檢測溫度與智能數(shù)字菜譜轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的烹飪溫度對比，得到溫差；根據(jù)上所溫差調(diào)整爐具的火力，以精準(zhǔn)控制灶具火力大小，實(shí)現(xiàn)烹飪過程自動化和程序化，從而實(shí)現(xiàn)基于溫度控制實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字菜譜。因此能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的家電設(shè)備存在無法通過下載云端量化后的智能數(shù)字菜譜、功能單一、無法滿足用戶的烹飪需求等問題，具有精準(zhǔn)控制鍋具的溫度、根據(jù)云端下載的智能菜譜實(shí)現(xiàn)烹飪各式食物的特點(diǎn)和有益效果。

2、本發(fā)明采用PID算法來控制灶具的火力，克服調(diào)節(jié)火力過猛或過弱的缺陷，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溫度控制，具有與燃?xì)庠罹呗?lián)動、實(shí)現(xiàn)溫度的自動控制及鍋內(nèi)溫度控制及時(shí)、控制精度高等特點(diǎn)。本發(fā)明具有實(shí)用、健康、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)，易于制造生產(chǎn)，市場潛力巨大，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方法示意圖。

圖2為本發(fā)明一種在家電應(yīng)用的示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施例1：

參照圖1和圖2，本實(shí)施例涉及的基于溫度控制的智能數(shù)字菜譜實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟：

1)建立廚房設(shè)備與云端服務(wù)器的通訊，將基于溫度量化的智能數(shù)字菜譜存放在海量的云端服務(wù)器上；

2)烹飪食物時(shí)，首先從云端服務(wù)器中下載智能數(shù)字菜譜到灶具上或抽油煙機(jī)上，再將所述智能數(shù)字菜譜轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的烹飪溫度；

3)檢測鍋具的溫度并將該鍋具的實(shí)時(shí)檢測溫度與智能數(shù)字菜譜轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的烹飪溫度對比，得到溫差；

4)根據(jù)上所溫差調(diào)整爐具的火力，以精準(zhǔn)控制灶具火力大小，實(shí)現(xiàn)烹飪過程自動化和程序化，從而實(shí)現(xiàn)基于溫度控制實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字菜譜。

本實(shí)施例中：

所述廚房設(shè)備包括抽油煙機(jī)1、爐具2和鍋具3，抽油煙機(jī)1中設(shè)有與云端服務(wù)器4的通訊電模塊及顯示模塊，以下載及顯示云端服務(wù)器4存儲的智能數(shù)字菜譜；爐具2中設(shè)有溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1,該溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1具有二個(gè)信號輸入端和一個(gè)信號輸出端，鍋具3中設(shè)有溫度檢測器3-1；所述通訊電模塊及顯示模塊的信號輸出端和溫度檢測器3-1的信號輸出端各連接溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1的一個(gè)信號輸入端，溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1的控制輸出端連接爐具2的火力控制輸入端；溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1計(jì)算智能數(shù)字菜譜對應(yīng)的溫度，并將該溫度與溫度檢測器3-1實(shí)時(shí)采集來的鍋具溫度進(jìn)行比較，輸出信號控制爐具的氣閥開度，以精確控制各智能菜譜所需的實(shí)際溫度，形成PID閉環(huán)加溫控制結(jié)構(gòu)。

抽油煙機(jī)1為平板式抽油煙機(jī)，溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1采用常規(guī)技術(shù)的具有溫度計(jì)算及控制功能和電路結(jié)構(gòu)功能模塊；溫度檢測器3-1采用常規(guī)技術(shù)的溫度傳感器。

所述基于溫度量化的智能數(shù)字菜譜，是指通過實(shí)驗(yàn)方法，量化獲取菜譜信息的溫度點(diǎn)菜譜的各種信息并存入云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，建立菜譜數(shù)據(jù)。溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1計(jì)算及控制火力的大小，是指通過PID閉環(huán)控制算法，計(jì)算爐具2火力大小；所述PID閉環(huán)控制算法，包括比例控制算法(P)、積分控制算法(I)和微分(D)控制算法；比例，反應(yīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本(當(dāng)前)偏差e(t)，系數(shù)大，可以加快調(diào)節(jié)火力，減小誤差；積分，反應(yīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的累計(jì)偏差，使閉環(huán)控制系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，實(shí)現(xiàn)火力無誤差控制；微分，反映閉環(huán)控制系統(tǒng)偏差信號的變化率e(t)-e(t-1)，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。

本實(shí)施例通過云端數(shù)據(jù)庫下載智能數(shù)字菜譜，數(shù)字菜譜啟動后，實(shí)時(shí)檢測烹飪時(shí)的溫度，然后將采集后的溫度進(jìn)行PID算法處理，對火力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的閉環(huán)控制溫度處理。

爐具2的氣體電控閥總成可以通過溫度計(jì)算及火力控制模塊2-1控制燃?xì)獾耐?，溫度?jì)算及火力控制模塊2-1接收到鍋具3溫度后，先通過溫度跟蹤控制氣體電控閥總成規(guī)律變化的火焰確認(rèn)鍋具3是否放在對應(yīng)的燃?xì)鉅t具2的爐頭上，然后根據(jù)烹飪者預(yù)設(shè)的溫度通過PID算法控制氣體電控閥總成調(diào)整火力大小，實(shí)現(xiàn)鍋具內(nèi)溫度精準(zhǔn)控溫。

參見圖2，云端服務(wù)器用來存放智能數(shù)字菜譜的海量信息，通過網(wǎng)絡(luò)將智能菜譜下載到平板煙機(jī)，實(shí)現(xiàn)可視化操作管理；鍋具集成熱電偶傳感器，實(shí)時(shí)檢測鍋的溫度，通過無線方式將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆罹呱?，灶具將溫度值進(jìn)行PID算法處理來控制火力的大小。

所述PID閉環(huán)控制算法的表達(dá)式如下：

u(t)＝Kp*e(t)+Ki∑e(t)+Kd[e(t)–e(t-1)]+u0

其中：u(t)為輸出值，Kp*e(t)為比例控制項(xiàng)，e(t)＝SP–y(t)，為誤差值；SP為設(shè)定值；y(t)為反饋值；Kp為比例系數(shù)；Ki為積分系數(shù)；Kd為微分系數(shù)；Ki∑e(t)為積分控制項(xiàng)，Kd[e(t)–e(t-1)]為微分控制項(xiàng)；e(t-1)為前一次誤差值；u0為控制量基準(zhǔn)值即基礎(chǔ)偏差。

比例控制是最常用的控制手段之一。比例系數(shù)為一固定值，當(dāng)誤差值e(t)越大，u(t)輸出值越大，可以加快調(diào)節(jié)火力，快速達(dá)到目標(biāo)溫度的范圍。

Ki∑e(t)為積分控制項(xiàng)，

u(t)＝Ki∑e(t)

Ki——積分系數(shù)

積分項(xiàng)是一個(gè)歷史誤差的累積值。在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。累計(jì)偏差，使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，實(shí)現(xiàn)火力無誤差控制。當(dāng)誤差值e(t)一定時(shí)間內(nèi)維持一定值，輸出值u(t)積累越來越大，此時(shí)會加快調(diào)節(jié)火力，快速調(diào)節(jié)溫度。它推動輸出增大，穩(wěn)定誤差進(jìn)一步減少，直到等于零。減少控制溫度的滯后性溫度。

Kd[e(t)–e(t-1)]為微分控制項(xiàng)。

u(t)＝Kd[e(t)–e(t-1)]

e(t)——誤差值

e(t-1)——前一次誤差值

Kd——微分系數(shù)

微分控制項(xiàng)具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。當(dāng)前誤差值e(t)比前一次誤差值e(t-1)大時(shí)，輸出值u(t)增加，加快火力調(diào)節(jié)；反之，輸出值u(t)減少，減少火力。

u0——控制量基準(zhǔn)值(基礎(chǔ)偏差)

在基于溫度控制的智能數(shù)字菜譜實(shí)現(xiàn)方法中，由用戶選擇的數(shù)字菜譜數(shù)據(jù)下發(fā)到灶具控制器上，也就是實(shí)際上控制該菜譜的使鍋溫達(dá)到的目標(biāo)溫度數(shù)據(jù)。灶具每秒鐘采集鍋具溫度一次，然后灶具控制器經(jīng)過PID算法算出u(t)值來決定灶具火力大小。

這里枚舉灶具檔位為1,2,3,4,5，也可以為1,2,3,4,5，6，7，8，9，10，主要看灶具的火力大小。菜譜設(shè)置的目標(biāo)溫度為SP，第一時(shí)刻的溫度誤差值為e(t)，第二時(shí)刻的溫度誤差值為e(t+1)，第三時(shí)刻的溫度誤差值為e(t+2)，以此類推。

數(shù)字菜譜啟動后，灶具以3檔啟動，在第一時(shí)刻過后，由比例控制項(xiàng)計(jì)算比例項(xiàng)輸出值，當(dāng)誤差值e(t)越大，u(t)輸出值越大；積分控制項(xiàng)也積累誤差值，此時(shí)也會影響的u(t)輸出值增大；微分控制項(xiàng)此時(shí)偏差變化也達(dá)到最大。所以灶具根據(jù)u(t)輸出值的大小，調(diào)節(jié)檔位大小。此時(shí)各控制項(xiàng)的值使灶具3檔切換成4，再切換成5檔，加快調(diào)節(jié)火力，快速達(dá)到目標(biāo)溫度的范圍。

當(dāng)反饋值y(t)漸進(jìn)目標(biāo)值SP時(shí)，此時(shí)微分項(xiàng)預(yù)見偏差變化的趨勢，微分控制項(xiàng)的輸出值減少，從而使總的輸出值u(t)減少，使檔位從5檔切換到4檔，4檔切換到3檔，或者再進(jìn)一步減少。減少灶具火力輸出，維持鍋具溫度越來越接近目標(biāo)溫度SP。

當(dāng)反饋值y(t)超出目標(biāo)值SP時(shí)，此時(shí)積分項(xiàng)累積負(fù)誤差，使積分項(xiàng)輸出減少，微分控制項(xiàng)由于超過目標(biāo)溫度，使微分控制項(xiàng)輸出值為負(fù)值，從而進(jìn)一步減少總的輸出值u(t)，使灶具檔位進(jìn)一步減少。從而使鍋具維持?jǐn)?shù)字菜譜下發(fā)的目標(biāo)溫度，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

以上對本發(fā)明所提供的一種精確控溫的燃?xì)庠罹吆湾伨呖刂葡到y(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。