[发明专利]一种适用于家用意式咖啡机的定制冲煮系统及方法

摘要

本发明公开了一种适用于家用意式咖啡机的定制冲煮系统及方法，在普通咖啡机的基础上搭建控制器、传感器、执行器和用户交互单元，构成定制冲煮系统；传感器包括称重模块、热电阻、热电偶、压力表；执行器包括固态继电器和降压模块；用户交互单元用于用户设定咖啡冲煮模式，用户可以选择初始冲煮温度、温度梯度模式和压力模式，以及是否对大流量进行干预；控制器通过基于模型的前馈反馈控制，驱动执行器，按照用户设定的咖啡冲煮模式调控冲煮温度、压力和流量曲线；控制器通过测试建模和仿真方法求出控制器参数；本发明在一般咖啡机程控的基础上，通过冲煮过程参数控制，改善浓缩咖啡冲煮品质，使得用户可以自行调整口感，以满足定制冲煮的需求。

主权项

1.一种适用于家用意式咖啡机的定制冲煮系统，其特征在于，包括咖啡机本体、控制器、传感器、执行器和用户交互单元；所述传感器包括称重模块、热电阻传感器、热电偶传感器和压力表；所述称重模块用于测量从咖啡机流出的咖啡液的重量；所述热电阻传感器用于测量咖啡机的锅炉温度；所述热电偶传感器用于测量咖啡机出口的咖啡液温度；所述压力表用于测量咖啡机的振动泵出口压力；所述执行器包括固态继电器和降压模块；所述固态继电器用于通断加热丝，以控制锅炉的加热功率；所述降压模块用于控制振动泵的功率，以调节冲煮压力；所述控制器通过基于模型的前馈反馈控制，驱动固态继电器和降压模块，按照用户设定的咖啡冲煮模式调控冲煮温度、压力和流量曲线；所述控制器通过测试建模和仿真方法求出控制器参数；所述测试建模包括测量锅炉传递函数和泵的控制特性；将锅炉视为二入一出的环节，以流量和加热功率为输入，以锅炉温度变化率为输出，通过系统辨识实验得到锅炉传递函数模型；使用不同厚度的粉饼作为恒定流阻，测量在正常流量范围内，不同泵功率下流量与压力的关系，得到泵的控制特性曲线；使用仿真方法取得前馈反馈控制器设计的初始参数，再结合咖啡机实物进行参数微调；使用锅炉传递函数模型的静态增益设计温度控制的静态前馈环节，使用泵的控制特性曲线确定压力控制的前馈量；以一次真实数据为基础，使用测试模型求取控制器输出变化量导致的温度变化量，叠加得到仿真输出；所述用户交互单元用于用户设定咖啡冲煮模式和显示测量值曲线；用户可以选择初始冲煮温度、温度梯度模式和压力模式，以及是否对大流量进行干预，设置符合自己需求的冲煮参数。