破壁料理机是一种能够制作出多种饮品的新型家电,其最大的特点是电机的高转速导致的高出汁率、高营养存留和破壁后的高吸收率。在破壁料理机的使用过程中,由于不同品牌破壁料理机在设计上考虑不够周全,以及果蔬物料的皮渣留存,使得物料的破碎效果不理想,影响饮用的口感。因此,对破壁料理机的破碎性能进行研究,以提高果蔬物料的破壁率,具有实际应用的价值。本文首先从果蔬物料运动与变形的角度分析物料的有效破碎方式为剪切破碎,建立物料循环破碎的数学模型,确立了评价破壁料理机破碎性能的重要指标是能否形成一个良好的物料循环破碎系统。通过Solidworks软件建立破壁料理机的简化模型,基于多重参考系法来建立流场的控制方程,选用标准k-ε湍流模型,然后使用FLUENT软件对物料的剪切破碎进行流场的数值模拟。分析了料理机腔内流场的速度分布、湍动能分布及刀片附近速度及表面压力分布,总结得出了料理机破碎物料时腔内流体的运动规律。改变刀片的角度、扰流筋数目、转轴转速等结构参数,进行相应的数值模拟,得到刀片角度为30~°、单根扰流筋及转速为300 r/s的破壁料理机结构优化方案。然后选用一款塑料杯体的破壁料理机进行物料剪切破碎实验,并分析比较以不同刀片角度及转速进行剪切破碎时,物料颗粒的粒径分布情况,实验结果验证了数值模拟结果的可靠性。通过分析单相串激电机的特性,可知负载变化对电机转速的影响较大,而电机转速是影响物料破壁率的重要因素。因此,本文设计模糊自适应PID控制器,基于STM32微控制器对料理机的串激电机控制系统进行了软硬件设计,并进行了实验测试,验证了模糊自适应PID控制器对于控制带单相串激电机速度的可行性。然后设计了三种不同转速的控制模式并进行了试验,实验发现在变转速控制模式下有较好破碎效果,为控制模式的优化提供一定的依据。最后,根据不同果蔬物料对单相串激电机启动转速的影响建立了判别函数,采用最小均值误差法进行物料的识别,为实现家电智能化提供新思路。