CN107272768A - 加热控制方法及加热烹调装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种加热控制方法及加热烹调装置，属于加热控制领域。所述方法包括：在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段；在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段；在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段。其可以有效避免加热烹调装置加热过程中温度过冲的现象发生。

Description

加热控制方法及加热烹调装置

技术领域

本发明涉及加热控制领域，具体地，涉及一种加热控制方法及加热烹调装置。

背景技术

随着人们生活品质的提高，在烹饪过程中逐渐开始各式各样的加热烹调装置。作为加热烹调装置的示例，电烤箱具有快速升温、平稳加热的特点。下面将以电烤箱为例，对现有技术中的加热控制进行简单阐述。

图1示出了现有技术中电烤箱的加热控制电路图。如图1所示，现有技术中，电烤箱初始工作时，由集成电路作为控制装置11控制继电器12导通，以使得加热管13开始加热。通过温度传感器14采集电烤箱腔内温度并将腔内温度传送至控制装置11，控制装置11根据腔内温度来控制继电器是否继续导通。

图2示出了现有技术中电烤箱的加热曲线示意图。如图2所示，从初始温度T0加热到目标温度T的过程中，使用现有技术的加热控制方式，会导致最后阶段加热不稳定的现象发生。此外，由传感器检测到的温度滞后于烤箱的腔内温度，而腔内温度也会滞后于加热管的温度，在这种情况下，为了降低滞后带来的温度控制不准确，需要尽可能频繁地控制继电器通断。然而，继电器一般只有几万次工作次数的寿命，这种特性导致其不可以频繁地动作，频繁的动作会使继电器提前失效，此外，即使不考虑继电器寿命，继电器本身所支持的通断频率也较低。因此，由于温度检测滞后及无法频繁响应的原因，现有的电烤箱的加热控制方式极易导致温度过冲，并且控温不平稳。

为了改善现有技术中的上述缺陷，一些控制技术中采用了PID算法来对电烤箱加热过程进行控制。图3示出了采用PID算法的电烤箱的加热曲线示意图。如图3所示，从初始温度T0加热到目标温度T的过程中，采用PID算法的控制技术在最后阶段能够实现稳定加热，但是对于初始阶段温度过冲这一现象并没有得到改善。初始阶段温度过冲极易破坏食物的营养成份以及成色，特别是对于低温食物，比如面包、蛋糕、奶制品等。并且，PID算法的参数调节复杂，经常会使得调整时间过长，有时甚至可能超过电烤箱的烹调时间。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种加热控制方法及加热烹调装置，用于解决或至少部分解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种加热控制方法，用于加热烹调装置，所述方法包括：在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段；在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段；以及在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段。

可选地，所述方法还包括：计算所述第一加热阶段中所述腔内温度的温度上升斜率；确定所述腔内温度的测量滞后时间，该测量滞后时间是指从感测至接收到所述腔内温度所消耗的时间；以及根据所述温度上升斜率及所述测量滞后时间来调整所述第二预设温度。

可选地，所述确定所述腔内温度的测量滞后时间包括：通过计算从加热开始至初始接收到腔内温度期间所消耗的时间来确定所述腔内温度的测量滞后时间。

可选地，所述模糊自适应控制方式为模糊自适应PID算法。

可选地，所述模糊自适应PID算法的初始参数包括；所述第二预设温度、所述第二加热阶段的平均加热功率、初始设置的温度调节幅度以及预设的参数调整周期；以及所述模糊自适应PID算法的目标参数为所述目标温度。

相应地，本发明实施例还提供一种加热烹调装置，所述装置包括：控制单元，用于：在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段；在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段；以及在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段。

可选地，所述装置还包括计算单元，用于：计算所述第一加热阶段中所述腔内温度的温度上升斜率；以及在所述第一加热阶段中计算测量所述腔内温度的滞后时间；所述控制装置还用于根据所述温度上升斜率及所述滞后时间来调整所述第二预设温度。

可选地，所述测量滞后时间确定单元计算通过计算从加热开始至初始接收到腔内温度期间所消耗的时间来确定所述腔内温度的测量滞后时间。

可选地，所述模糊自适应控制方式为模糊自适应PID算法。

可选地，所述模糊自适应PID算法的初始参数包括；所述第二预设温度、所述第二加热阶段的平均加热功率、初始设置的温度调节幅度以及预设的参数调整周期；以及所述模糊自适应PID算法的目标参数为所述目标温度。

通过上述技术方案，将加热烹调装置的加热过程分为三个加热阶段，在第一加热阶段，控制加热管连续进行加热直至腔内温度达到第一预设温度，在第二加热阶段，控制加热管周期地进行加热，以使得腔内温度平稳地上升至第二预设温度，在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制加热管进行加热，以使得腔内温度区域平稳，从而有效避免了温度过冲现象的发生。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示出了现有技术中电烤箱的加热控制电路图；

图2示出了现有技术中电烤箱的加热曲线示意图；

图3示出了采用PID算法的电烤箱的加热曲线示意图；

图4示出了本发明实施例提供的加热控制方法的流程示意图；

图5示出了过零检测电路的示意图；

图6示出了对图5所示的过零检测电路的电压波形；

图7示出了双向可控硅不同作用下的输出波形示意图。

图8示出了采用双向可控硅控制加热管通断的电路示意图；

图9示出了采用本发明实施例提供的加热控制方法应用至电烤箱时的加热曲线示意图；以及

图10示出了本发明实施例提供的加热烹调装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图4示出了本发明实施例提供的加热控制方法的流程示意图。如图4所示，本发明实施例提供一种加热控制方法，该方法可以用于加热烹调装置，例如，电烤箱等。所述方法可以包括以下步骤：

步骤S41，在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段。

第一预设温度可以根据实际情况设置，例如，如果用户选择的目标温度为230℃，则可以将第一预设温度设置为150℃。

第一阶段为热烹调装置加热的初始阶段，在这一阶段，腔内温度可以是从0℃或者初始温度上升到第一预设温度。可选地，可以控制加热管以全功率进行加热，以使得电烤箱的腔内温度快速上升。

加热过程中，可以使用任意一种温度采集装置来采集腔内温度，例如可以使用温度传感器来采集腔内温度，温度传感器所采集的腔内温度经模数转换器转换后被发送至控制装置，控制装置根据所接收到的腔内温度执行具体控制。

控制装置可以实时判断所接收的腔内温度是否达到第一预设温度，在腔内温度达到第一预设温度的情况下，加热过程进入第二加热阶段。

步骤S42，在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段。

第二预设温度大于第一预设温度，可以根据实际情况设置第二预设温度。例如，如果用户选择的目标温度为230℃，第一预设温度可以被设置为150℃，第二预设温度可以被设置为200℃。

在第二加热阶段中通过控制加热管周期地进行加热，可以使得加热管以固定的功率比进行加热。例如，可以通过合理控制加热管的接通和断开来控制加热管的加热周期，在一个加热周期内，加热管仅在被接通时进行加热，在断开时并不进行加热，因而，这里的固定功率是指加热管一个周期内输出的平均加热功率。例如，在第二加热阶段中可以通过控制加热周期来使得第二加热阶段的平均加热功率为全功率的50％。

与第一加热阶段相比，第二加热阶段中温度较缓慢的上升，以有效防止温度过冲的现象发生。

控制装置可以实时判断所接收的腔内温度是否达到第二预设温度，在腔内温度达到第二预设温度的情况下，加热过程进入第三加热阶段。

步骤S43，在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段。

第二预设温度比较接近于目标温度，因此，在第三加热阶段，腔内温度需要更缓慢的上升。使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，可以使得加热管变功率输出，进而可以使得腔内温度趋于平稳。

在第三加热阶段中，控制装置可以实时判断所接收的腔内温度是否达到目标温度，在腔内温度达到目标温度的情况下，加热管以模糊自适应控制方式调整的平衡功率进行加热，该加热模式中加热管输出功率与热烹调装置的整机的散热功能相等。

可以理解，本发明实施例中第一预设温度小于第二预设温度，第二预设温度小于目标温度。

本发明实施例将热烹调装置的加热过程分为三个加热阶段，在第一加热阶段，控制加热管连续进行加热直至腔内温度达到第一预设温度，在第二加热阶段，控制加热管周期地进行加热，以使得腔内温度平稳地上升至第二预设温度，在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制加热管进行加热，以使得腔内温度趋于平稳，从而有效避免了温度过冲现象的发生。

进一步地，基于上述实施例，本发明实施例提供的加热控制方法还可以包括：计算所述第一加热阶段中所述腔内温度的温度上升斜率；计算从加热开始到接收到腔内温度期间的时间差以确定所述腔内温度的测量滞后时间；以及根据所述温度上升斜率及所述滞后时间来调整所述第二预设温度。

具体地，可以对热烹调装置的加热过程进行计时，则温度上升斜率可以是第一预设温度与初始温度之间的差值与第一加热阶段的加热时间的比值，可以理解，温度上升斜率的计算方式并不限制于此，例如，可以将第一阶段划分为多个时间段，按照上述方式计算每个时间段内的温度上升斜率，然后再针对各个时间段的温度上升斜率求取平均值以得到第一加热阶段的温度上升斜率。

在对腔内温度测量时，腔内的温度测量装置(例如，温度传感器)感测温度需要消耗一段时间，感测的温度传输到模拟数字转换器并经模拟数字转换器处理，然后再传输到控制装置也需要消耗一段时间，而在这两段时间中，腔内的加热管还在加热，因此，控制单元接收到的腔内温度与腔内实际温度并不同步，具有一定的滞后，本发明实施例中将这段滞后时间称为测量滞后时间。也就是说，测量滞后时间是指从感测至接收到腔内温度所消耗的时间。

可选地，可以通过计算从加热开始至初始接收到腔内温度期间所消耗的时间来确定所述腔内温度的测量滞后时间。这里，初始接收到腔内温度是指加热烹调装置的控制单元初始接收到腔内温度。

例如，如果将第二预设温度设置为T2，第一阶段中的温度上升斜率为k，测量所述腔内温度的滞后时间为t0，则调整后的第二预设温度为T2-t0×k，如果所接收到的腔内温度达到调整后的第二预设温度，则说明腔内的实际温度已经达到了调整前的第二预设温度。对第二预设温度进行调整可以进一步防止因为腔内温度的滞后时间而引起温度过冲的现象发生。

可以理解，也可以根据滞后时间和温度上升斜率对第一预设温度进行调整，但是由于第一预设温度与目标温度相差较大，因此，在第一阶段结束处引起温度过冲的可能性很小，因此，可以不对第一预设温度进行调整。

进一步地，基于上述实施例，本发明实施例中可以使用控制双向可控硅来控制加热管与电源的通断，进而可以通过控制双向可控硅的通断周期来控制加热管的加热周期。

首先介绍双向可控硅控制输出功率的原理。图5示出了过零检测电路的示意图。如图5所示，过零检测电路中，双向可控硅40连接在交流电源和控制装置11之间。图6示出了对图5所示的过零检测电路的电压波形。图6中正弦曲线为输入电压波形示意图，脉冲波形为输出电压波形示意图。过零检测电路的作用是对交流电进行检测，然后把电信号通过光耦进行隔离输出，以使得高压的交流电转换成低压周期脉冲信号。可以理解为给控制装置的主芯片提供一个标准，这个标准的起点就是零电压，双向可控硅控制输出功率就是依据这个标准。

双向可控硅的主要作用为对输出功率进行控制，例如控制加热管的发热程度。在实际的应用中，双向可控硅的用途大体上可分成两类：一类是调节电压或电流，主要的应用对象是调光器即电机的调速等；另一类是用作交流开关，其作用类似于继电器，但双向可控硅具有比继电器高几十倍以上的工作寿命以及非常高的开关速度，即通断速度，其可以理解为继电器的升级版。图7示出了双向可控硅不同作用下的输出波形示意图。如图7所示，图7中最上面示出的波形示意图为双向可控硅的原始输出波形，其具有连续且完整的波形，图7中间示出的波形示意图为双向可控硅用于调节电压或电流时的波形示意图，图7最下示出的波形示意图为双向可控硅用作开关时的波形示意图。

图8示出了采用双向可控硅控制加热管通断的电路示意图。如图8所示，双向可控硅40连接在控制装置11和加热管13之间以控制加热管13的通断。由于双向可控硅具有可频繁通断的特性，可以使得在第二加热阶段中每个通断周期不至于太长，像继电器那样，因而能够使得温度较为平稳地上升，避免了温度过冲的现象发生。加热管仅在双向可控硅导通期间内发热，若导通期间过长，则温度上升幅度较大，可能会发生温度过冲，因此，可以对双向可控硅设置较短的导通时间，即，进行合理的频繁通断，则可以腔内温度每次上升的幅度小，能够平稳地上升。

进一步地，基于上述实施例，本发明实施例中，第三加热阶段使用的模糊自适应控制方式可以为模糊自适应PID算法。可选地，模糊自适应PID算法的初始参数可以为第二加热阶段结束时刻的参数，例如可以包括：所述第二预设温度、所述第二加热阶段的平均加热功率、初始设置的温度调节幅度以及预设的参数调整周期。模糊自适应PID算法的目标参数为用户设置所述目标温度。其中，初始设置的温度调节幅度是指每次温度与目标温度产生偏差时的调节幅度，其可以相当于模糊自适应PID算法中的比例系数。在使用模糊自适应PID算法进行温度控的过程中，可以使用第二加热阶段的平均加热功率为基准功率而进行自适应功率调整。参数调整周期是指在使用模糊自适应PID算法进行温度控的过程中，对各参数进行自适应调整的周期，参数调整周期的设置值优选地可以大于所确定的测量滞后时间。

第二预设温度与目标温度之间的差值较小，因此，使得第三加热阶段能够快速达到稳定状态。与此相对，现有技术中使用的PID算法的初始参数是初始加热时刻的参数，其与目标参数之间的差距较大，因此与本发明实施例提供的方法相比达到稳定状态需要较长的时间。另外，在使用控制双向可控硅来控制加热管与电源的通断的情况下，由于双向可控硅可频繁通断的特性，使用模糊自适应PID算法可以使得第三加热阶段温度更为稳定。

图9示出了采用本发明实施例提供的加热控制方法的应用至电烤箱时的加热曲线示意图。如图9所示，在第一加热阶段中，加热管例如可以以全功率进行连续加热，电烤箱的腔内温度可以从初始温度T0快速地上升至第一预设温度T1。在第二加热阶段，加热管周期地进行加热，腔内温度可以平稳地上升至第二预设温度T2，在第三加热阶段使用模糊自适应控制方式来控制加热管进行加热，加热管变功率输出，使得腔内温度趋于平稳地达到目标温度T，有效避免了温度过冲现象发生。

图10示出了本发明实施例提供的加热烹调装置的结构框图。如图10所示，本发明实施例还提供一种加热烹调装置100，该装置100可以包括：控制单元101，用于：在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段；在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段；以及在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段，所述控制装置101例如可以是集成电路。本发明实施例提供的电烤箱加热控制设备可以有效防止电烤箱加热过程中温度过冲的现象发生。

可选地，本发明实施例提供的电烤箱加热控制设备还可以包括计算单元，用于计算所述第一加热阶段中所述腔内温度的温度上升斜率；以及测量滞后时间确定单元，用于确定所述腔内温度的测量滞后时间，该测量滞后时间是指从感测至接收到所述腔内温度所消耗的时间；所述控制装置还用于根据所述温度上升斜率及所述测量滞后时间来调整所述第二预设温度。

可选地，所述测量滞后时间确定单元通过计算从加热开始至初始接收到腔内温度期间所消耗的时间来确定所述腔内温度的测量滞后时间。

在第二加热阶段对第二预设温度进行调整可以避免第二加热阶段结束时刻温度过冲的现象发生。

可选地，模糊自适应控制方式可以模糊自适应PID算法。可选地，模糊自适应PID算法的初始参数可以为第二加热阶段结束时刻的参数，例如可以包括：所述第二预设温度、所述第二加热阶段的平均加热功率、初始设置的温度调节幅度以及预设的参数调整周期。模糊自适应PID算法的目标参数为用户设置所述目标温度。第二预设温度与目标温度之间的差值较小，因此，使得第三加热阶段能够快速达到稳定状态。

本发明实施例提供的加热烹调装置的具体工作原理及益处与上述本发明实施例提供的加热控制方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种加热控制方法，用于加热烹调装置，其特征在于，所述方法包括：

在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段；

在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段；以及

在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算所述第一加热阶段中所述腔内温度的温度上升斜率；

确定所述腔内温度的测量滞后时间；以及

根据所述温度上升斜率及所述测量滞后时间来调整所述第二预设温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述腔内温度的测量滞后时间包括：

通过计算从加热开始至初始接收到腔内温度期间所消耗的时间来确定所述腔内温度的测量滞后时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模糊自适应控制方式为模糊自适应PID算法。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述模糊自适应PID算法的初始参数包括：所述第二预设温度、所述第二加热阶段的平均加热功率、初始设置的温度调节幅度以及预设的参数调整周期；以及

所述模糊自适应PID算法的目标参数为所述目标温度。

6.一种加热烹调装置，其特征在于，所述装置包括：

控制单元，用于：

在第一加热阶段，控制所述加热烹调装置的加热管连续地进行加热，其中所述第一加热阶段是指所述加热烹调装置的腔内温度未超过第一预设温度的加热阶段；

在第二加热阶段，控制所述加热管进行周期加热，其中所述第二加热阶段是指所述腔内温度超过所述第一预设温度而未超过第二预设温度的加热阶段；以及

在第三加热阶段，使用模糊自适应控制方式来控制所述加热管进行加热，其中所述第三加热阶段是指所述腔内温度值超过所述第二预设温度而未超过目标温度的加热阶段。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

计算单元，用于计算所述第一加热阶段中所述腔内温度的温度上升斜率；以及

测量滞后时间确定单元，用于确定所述腔内温度的测量滞后时间；

所述控制装置还用于根据所述温度上升斜率及所述测量滞后时间来调整所述第二预设温度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述测量滞后时间确定单元通过计算从加热开始至初始接收到腔内温度期间所消耗的时间来确定所述腔内温度的测量滞后时间。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模糊自适应控制方式为模糊自适应PID算法。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述模糊自适应PID算法的初始参数包括；所述第二预设温度、所述第二加热阶段的平均加热功率、初始设置的温度调节幅度以及预设的参数调整周期；以及

所述模糊自适应PID算法的目标参数为所述目标温度。