KR940006063B1 - 보온밥솥의 퍼지 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

보온밥솥의 퍼지 제어방법 및 장치

제1도는 종래의 보온밥솥 제어장치 블럭 구성도.

제2도는 통상의 보온밥솥 구성도.

제3도는 본 발명의 보온밥솥 퍼지제어장치 블럭 구성도.

제4도는 본 발명의 보온밥솥 퍼지 규칙 실시도.

제5도는 본 발명의 보온밥솥 퍼지제어 신호흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 비교기 31 : 퍼지제어부

32 : 보온히터부 33 : 보온온도 변화량 검출부

본 발명은 보온밥솥의 퍼지 제어방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 보온특성 향상을 위하여 온도를 제어하는 보온밥솥의 퍼지제어방법 및 장치에 관한 것이다.

종래에는 보온밥솥에 일정한 보온온도를 유지시키기 위하여 히터의 온/오프를 제어하여 보온온도의 제어를 행하였다.

제1도는 상기한 종래의 보온온도 유지를 위한 보온밥솥의 제어장치 구성도로써, 이상적인 보온온도 목표값 To가 설정되어 있다고 가정했을때, 현재 시점에서의 보온온도값 Tc를 비교기(10)에서 비교하여 오차온도 T_E를 연산한다.

상기 비교연산결과가 양(+)의 값이면 현재 온도가 설정온도에 도달하지 않았으므로 제어연산부(11)의 출력을 하이로 내보내 히터 온/오프 절환부(12)의 상태를 온으로 하여 히터를 가열한다.

이때, 히터의 가열시간은 미리 정의된 시간동안 온 상태를 유지하여 보온온도를 상승시킨후, 출력부(13)를 통하여 나온 상기 현재의 보온온도값 Tc를 측정한 다음 상기 보온온도 목표값 To과 상기 비교기(10)에서 비교하여 상기 보온온도 목표값 To보다 아직도 작으면 히터를 가열하여 온도를 상승시킬 필요가 있으므로 상기 제어연산부(11)의 출력은 계속 하이로 하여 히터 온/오프 절환부(12)의 상태를 계속 온으로 한다.

이와 같은 동작을 현재 보온온도 Tc가 상기 보온온도 목표값 To보다 크지 않을때까지 반복한다.

그리고, 상기 현재 보온온도값 Tc가 상기 보온온도 목표값 To보다 크면 상기 제어연산부(11)의 출력을 로우로 하여 상기 히터 온/오프 절환부(12)의 상태를 오프로하여 초과되는 보온온도를 낮춘다.

이와같은 종래의 기술은 단지 히터의 온/오프 주기를 일정하게 유지시키면서 온도 제어를 수행하기 때문에 현재의 보온온도값이 보온온도 목표값보다 상당히 낮을때에는 빠른시간내에 상기 보온온도 목표값에 도달할 수 없는 문제점이 있으며, 또한 상기 보온온도 목표값 근처에서 보온온도의 리플(Ripple)현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보온밥솥에 퍼지제어방법을 도입하여 보온밥솥의 보온 특성을 향상시키는 보온밥솥의 퍼지제어방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은, 보온 설정온도(T₁)와 현재 보온온도(T₂)를 비교하여 오차온도(T_E)를 계산하는 비교기와, 상기 비교기에서 출력된 보온온도 오차값에 따라 보온온도 오차 변화값을 검출하는 보온온도 변화량 검출수단과, 상기 보온온도 변화량 검출수단 및 비교기에서 각각 출력된 보온온도 오차변화값 및 보온온도 오차값에 따라 현재 제어되고 있는 제어상태를 추론하면서 퍼지제어를 수행하는 퍼지제어수단과, 상기 퍼지제어수단의 출력에 따라 보온 히터를 동작시켜 보온을 조절하고 현재의 보온온도를 출력하는 보온 히터수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 보온밥솥의 동작이 시작되면 보온 설정온도(T₁)를 초기화시키는 단계와, 상기 보온 설정온도(T₁)와 현재 보온온도(T₂)와를 비교하여 보온온도 오차값(ERR)를 산출하고 그 산출한 보온온도 오차값(ERR)으로 보온온도 오차변화값(DER)을 계산하는 단계와, 상기 계산된 보온온도 오차값과 보온온도 오차변화값에 따라 퍼지추론을 수행하는 단계와, 상기 퍼지추론의 결과에 따라 비퍼지화를 통해서 퍼지제어 출력값을 내보내 보온히터 출력을 조절하는 단계와, 보온모드가 취소가 되면 리턴하는 단계를 순차적으로 실행하도록 한 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 보온온도 오차값(ERR)은 ERR=T₂-T₁식에 의하여 계산하고(여기에서, T₁은 설정온도, T₂는 현재온도), 상기 보온온도 오차변화값(DER)은 DER=ERR_n-ERR_n-1=(T₂)_t-1-(T₂)_t식에 의하여 계산하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 퍼지제어는 현재온도와 설정온도 차가 매우 크고 온도 오차변화값이 거의 없으면 현재 지속하고 있는 히터화력을 크게 줄이던가 혹은 크게 늘려서 화력을 조절하도록 함이 효과적이다.

뿐만아니라, 상기 퍼지제어는 현재온도와 설정온도차가 조금되고, 온도 오차변화값이 거의 없으면 현재 지속하고 있는 히터화력을 조금 줄이던가 혹은 조금 늘려서 화력을 조절하도록 함이 좋다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같ㄴ다.

제2도는 본 발명이 적용되는 보온밥솥의 시스템 단면도로서, 보온온도값을 감지하기 위하여 장치된 상부(Top)센서(4)와 하부(Bottom)센서(5)가 마련되고, 보온온도 유지를 시키기 위하여 장착된 발열체(1~3)가 마련되며, 피보온물을 보관하기 위한 오븐(7)과 보온뚜껑(6) 및 외관 케이스(8)로 구성된다.

제3도는 본 발명의 퍼지제어장치 블럭도로서, 보온설정온도(T₁)와 현재 보온온도(T₂)를 비교하여 오차온도(T_E)를 계산하는 비교기(30)와, 상기 비교기(30)에서 출력된 보온온도 오차값에 따라 보온온도 오차변화값을 검출하는 보온온도 변화량 검출부(33)와, 상기 보온온도 변화량 검출부(33) 및 비교기(30)에서 각각 출력된 보온온도 오차변화값 및 보온온도 오차값에 따라 현재 제어되고 있는 제어상태를 추론하면서 퍼지제어를 수행하는 퍼지제어부(31)와, 상기 퍼지제어부(31)의 출력에 따라 보온 히터를 동작시켜 보온을 조절하고 현재의 보온온도를 출력하는 보온 히터부(32)로 구성한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 퍼지제어장치의 작용 및 효과를 첨부한 도면 제4도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 비교기(30)는 센서로부터 감지된 현재 보온온도(T₂)와 설정된 보온온도(T₁)와를 비교하여 오차온도(T_E)를 계산한다.

상기 비교기(30)로부터 계산된 오차온도값(T_E)에 따라 보온온도 변화량 검출부(33)는 보온온도 오차변화값을 검출하게 되며, 그 검출한 보온온도 오차변화량을 퍼지제어부(31)에 입력하게 된다.

이에 따라 퍼지제어부(31)는 상기 비교기(30)로부터 얻어진 오차온도값(T_E) 및 보온온도 변화량 검출부(33)로부터 얻어진 보온온도 오차변화값에 따라 현재 제어되고 있는 보온상태를 추론하면서 퍼지제어를 수행한다.

이때, 상기 퍼지제어부(31)는 제어되고 있는 온도상태 변화에 따라 제어규칙을 구성하며, 이 제어규칙을 통한 퍼지 추론 및 퍼지 추론결과 값은 룩-업 테이블 데이타(Lock-up Table Data)로부터 얻는다.

상기 제어규칙은 제어되고 있는 온도상태와 설정온도값과의 관계에 따라 모든 경우의 상황으로부터 구성된다.

그 대표적인 몇가지 규칙을 언어로써 표현하면 다음과 같다.

Case 1 : 현재온도와 설정온도차가 매우 크고, 온도 오차변화값이 작으면 현재 지속하고 있는 히터의 화력을 크게 줄이던가 크게 늘려서 화력을 조절한다.

Case 2 : 현재온도와 설정온도차가 조금되고, 온도 오차변화값이 거의 없으면 현재 지속하고 있는 히터의 화력을 상기 Case 1 보다는 작게 줄이던가 작게 늘려서 화력을 조절한다.

와 같이 되는데 이 규칙의 근거는 실제 보온온도를 일정한 화력으로 제어하면서 온도오차와 온도오차 변화 상태에 따라 히터의 화력이 모자라서 온도도달시간이 늦은 상태는 화력증가량을 늘리도록 하는 것 등에 의한다.

즉, 제어의 정도에 대해서 언급하면 보온온도 측정치가 보온온도 목표치를 상회할 때는 퍼지추론의 연산부에서 온도 편차의 방향을 역으로하여 편차가 제로(0)에 가깝도록하여 보온온도를 안정화시킨다.

또한, 위에서 언급된 규칙들로 구성된 퍼지제어부(31)는 최종적인 퍼지추론을 행하는데, 이 퍼지추론은 구성된 전체규칙들을 조합하여 계산함으로써 이루어진다.

이때 계산방법은 전체 규칙들의 해에 대한 무게중심법을 이용하여 최종적인 히터의 발열량 증가량으로 결정한다.

상기 퍼지추론을 하기 위한 추론 근거의 입력변수는 오차에러와 오차변화값으로 구성되는데 각 입력변수에 대한 언어적인 즉 "오차가 크다", "오차변화가 작다"와 같은 가중치는 멤버쉽 함수로 표현하여 구성한다.

이와 같은 보온온도 안정성을 유지시키기 위한 퍼지제어처리를 전체적으로 구성하면 다음과 같다.

이와 같이 하여 화력 조작량(증가량, 감소량)을 결정한다. 한편, 상기 퍼지 규칙 베이스로부터 제어를 위한 제어량을 계산하기 위한 비 퍼지화의 최소-최대 방법 및 무게중심법은 제4도에 도시된 바와 같다.

여기에서의 규칙은 예를 들면 다음과 같다.

규칙 1 : X₁은 A₁₁이고, X₂는 A₁₂이면, Y₁은 B₁이다.

규칙 2 : X₁은 A₂₁이고, X₂는 A₂₂이면, Y₂은 B₂이다.

그리고, W₁=최소(MIN)[μA₁₁(X₁ ^*), μA₁₂(X₂ ^*),]

W₂=최대(MAX)[μA₂₁(X₁ ^*), μA₂₂(X₂ ^*),]이다.

따라서, 제어출력의 화력증가량을 구하기 위한 무게중심법은,

제5도는 본 발명의 퍼지제어를 위한 보온온도 제어동작 흐름도를 도시한 것으로, 밥솥의 동작이 시작되면 보온설정온도(T₁)를 초기화시킨다(101).

그리고, 현재의 보온온도(T₂)를 하부센서(5)로부터 읽고(102), 보온온도 오차값(ERR)을 계산하되, ERR=T₁-T₂식에 의하여 계산하며, 보온온도 오차변화값(DER)을 계산하되, DER=ERR_n-ERR_n-1=(T₂)_t-1-(T₂)_t식에 의하여 계산한다(103).

상기 계산된 보온온도 오차값(ERR)과 보온온도 오차변화값(DER)을 입력변수로 하여 상술한 바와 같은 퍼지추론을 수행한다(104).

그리고 비퍼지화를 통해서 퍼지제어 출력값을 출력하여 보온히터의 출력을 조절한다(105).

그다음 보온모드를 취소할 것인지 여부를 판단(106)하여 취소안할 것이면 상기 단계(102)로 점프하여 반복 수행하고, 취소할 것이면 리턴(107)하여 수행한다.

이상과 같이 종래에 사용하고 있는 온/오프 제어방식은 출력량의 정도를 가변시키지 않고 일정량으로 보온화력 조절을 하기 때문에 목표온도와의 편차와 현재 추종하고 있는 온도 곡선 기울기 경향 즉 편차의 시간 변화량에 따라 민첩하게 대처하지 못하는 단점이 있으나, 본 발명은 퍼지제어를 행함으로써 온도편차와 편차의 시간변화량에 따라서 상황에 맞게 화력 가감을 할수 있기 때문에 민첩한 온도 추종특성과 온도 안정성이 향상될 수 있으므로 보온의 물리적인 특성인 밥의 백화현상과 밥의 마름현상을 개선할 수 있다.

즉, 최적의 목표온도보다 낮으면 밥이 하얗게 변색되는 백화현상이 발생되며, 목표온도보다 높으면 밥이 열을 많이 받아서 마르게되는 현상이 온도 추종의 속도 개선과 온도 안전성의 개선으로 향상될 수 있는 유익한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 보온 설정온도와 현재 보온온도와를 비교하여 오차온도를 계산하는 비교기와, 상기 비교기에서 출력된 보온온도 오차값에 따라 보온온도 오차변화값을 검출하는 보온온도 변화량 검출수단과, 상기 보온온도 변화량 검출수단 및 비교기에서 각각 출력된 보온온도 오차변화값 및 보온온도 오차값에 따라 현재 제어되고 있는 제어상태를 추론하면서 퍼지제어를 수행하는 퍼지제어수단과, 상기 퍼지제어수단의 출력에 따라 보온 히터를 동작시켜 보온을 조절하고 현재의 보온온도를 출력하는 보온히터 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보온밥솥의 퍼지제어장치.
2. 보온밥솥의 동작이 시작되면 보온 설정온도를 초기화 시키는 단계(101)와, 상기 보온 설정온도와 현재 보온온도와를 비교하여 보온온도 오차값(ERR)를 산출하고 그 산출한 보온온도 오차값(ERR)으로 보온온도 오차변화값(DER)을 계산하는 단계(103)와, 상기 계산된 보온온도 오차값과 보온온도 오차변화값에 따라 퍼지추론을 수행하는 단계(104)와, 상기 퍼지추론의 결과에 따라 비퍼지화를 통해서 퍼지제어 출력값을 내보내 보온히터 출력을 조절하는 단계(105)로 이루어짐을 특징으로 한 보온밥솥의 퍼지제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 보온온도 오차값(ERR)은 ERR=T₁-T₂식에 의하여 계산하고(여기에서, T₁은 설정온도, T₂는 현재온도), 상기 보온온도 오차변화값(DER)은 DER=ERR_n-ERR_n-1=(T₂)_t-1-(T₂)_t식에 의하여 계산하도록 한 것을 특징으로 하는 보온밥솥의 퍼지제어방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 퍼지제어 출력값은 상기 보온온도 오차값이 크고 보온차온도 오차변화값이 작으면 상기 보온히터의 출력을 급격히 변화시키는 것을 특징으로 하는 보온밥솥의 퍼지제어방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 퍼지제어 출력값은 보온온도 오차값이 작고 보온온도 오차변화값이 작으면 상기 보온히터의 출력을 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는 보온밥솥의 퍼지제어방법.