基于神经网络的智能泡茶机研究

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中国茶文化经过千年的发展沉淀出了独特的文化,但是随着时代的变迁,传统的饮茶方式开始面临时代的考验。如今快节奏的生活方式让大多数人失去了品茶的时间,繁琐的泡茶步骤也让年轻人望而却步。随着智能化技术的快速发展,为设计一台既符合传统的泡茶工艺又能够实现自动化泡茶的机器提供了很好的条件。本文依据传统泡茶工序,设计了一款基于神经网络的智能泡茶机。首先,本文分析了国内外泡茶机的设计理念及工作特点,决定设计一款能够实现自动加茶、自动洗茶、自动泡茶、自动排废茶及远程控制,并且能够根据用户的喜好自动调整泡茶参数的全自动智能泡茶机。通过分析泡茶机的功能完成了泡茶机的总体结构方案,主要包括储水箱、加热水箱、泡茶仓、储茶罐、自动加茶装置、废茶仓等。之后针对方案中的加热水箱、自动加茶装置、泡茶仓及自动排废茶装置、茶水保温和人机交互进行了优化,且该泡茶机装置申请了一项发明专利和两项实用新型专利。然后基于STM32单片机完成了泡茶机控制系统的硬件电路设计和软件系统程序编写,其中控制系统主要包括电源模块、驱动模块、人机交互模块、WIFI通信模块、传感器模块、存储模块等。最后,应用神经网络对泡茶机进行控制系统算法设计,使泡茶机实现参数的自动调节,通过对神经网络模型的研究和分析选用BP神经网络模型和RBF神经网络模型对泡茶参数进行预测,并通过两种模型的对比最终选用BP神经网络模型进行参数调节。通过数据分析得出运用神经网络模型的控制系统相对于普通的控制系统能够自动调整泡茶参数,从而使茶水能够更快地达到用户的口感要求,验证了神经网络在泡茶机智能化设计中应用的可行性。本文为了验证泡茶机结构设计和控制系统设计的合理性,搭建了实验装置,并应用该装置实现了整个泡茶过程,同时对加热控制中的PID调节和自动加茶装置的加茶量进行了误差分析,结果表明泡茶机性能满足设计要求。
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