一种智能车载雨刮器的模糊控制方法

摘要

本发明公开了一种智能车载雨刮器的模糊控制方法，其控制结构主要包括：雨刮控制杆、微控制器、驾驶员、无级调速电机、车辆挡风玻璃、雨刮执行机构。其中，驾驶员根据车辆挡风玻璃上的雨量强度，通过控制雨刮控制杆选择档位，微控制器接受雨刮控制杆的档位信息，通过测算档位切换时间间隔获得驾驶员对雨量强度的判断，在某一档位上停留时间越长，说明驾驶员对该档位认可度越高，反馈量越少，由此根据模糊控制算法，调节无级调速电机的时间间隔和速度，并最终驱动雨刮执行机构完成整个控制过程。

主权项

1.本发明一种智能车载雨刮器的模糊控制方法，其控制结构主要包括：雨刮控制杆、微控制器、驾驶员、无级调速电机、车辆挡风玻璃、雨刮执行机构，其中，驾驶员根据车辆挡风玻璃上的雨量强度，通过控制雨刮控制杆选择档位，微控制器接受雨刮控制杆的档位信息，根据模糊控制算法，调节无级调速电机的时间间隔和速度，并最终驱动雨刮执行机构完成整个控制过程，其特征在于：通过测算档位切换时间间隔获得驾驶员对雨量强度的判断，在某一档位上停留时间越长，说明驾驶员对该档位认可度越高，反馈量越少；为达到此技术目的，其实现步骤包括：(1)模糊化过程；(2)建立二维输入，设（P，Δt)表示“档位-档位停留时间”数对，其中取值范围为：P∈{0，1，2，3}，Δt＞0；(3)记录档位停留时间，所谓“档位停留时间”是指从驾驶员切换至某一个档位开始，到切换至另一个档位结束之间的时间间隔；(4)计算隶属度，选择隶属度函数为：$\mu \left(\mathrm{\Delta t}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{\Delta t}\le T_0\\ 1-e^{-(\mathrm{\Delta t}-T_0)}& \mathrm{\Delta t}>T_0\end{array}\right.$公式中已经考虑到档位是连续排列的，在选择某一档位时会顺带经过中间档位，因此需要忽略这种情况，T₀为这种情况设定最小时间间隔阈值；(5)设置模糊阈值，将隶属函数分成两个模糊子集{朱匹配，匹配}，公式为：(6)判断失匹配方向，根据驾驶员选择的下一个档位确定欠匹配和过匹配，公式为：其中，P₁为后一个档位，P₀为前一个档位；(7)模糊推理过程；(8)欠匹配逻辑，需要加快雨刮器速度；IF E＝失匹配 AND CE＝欠匹配 THEN CU＝CU₁(9)过匹配逻辑，需要降低雨刮器速度；IF E＝失匹配 AND CE＝过匹配 THEN CU＝CU₂(10)匹配逻辑，保持现状不处理；IF E＝匹配 THEN CU＝CU₃＝0其中CU为模糊量输出；(11)去模糊化过程，用以下公式计算反馈控制量：$V_{\mathrm{FEEDBACK}}=\frac{{\mathrm{CU}}_i·{\mu }_0}{\mu \left(\mathrm{\Delta t}\right)}$式中，μ(Δt)越小，说明驾驶员越不认可当前档位，反馈量应该越大，反馈的方向由CU_i确定；(12)更新速度值，V_NEW＝V_OLD+V_FEEDBACK，为了避免过深反馈，需对V_NEW进行限幅；(13)反馈量限幅，采用公式：其中V_P为该档位的中心速度，ΔV为档位之间的速度差，这些参数都是事先设定的常量；(14)速度换算时间间隔，对于慢速档，有一个最低速度限制，当小于这个速度的时候，改成通过调节时间间隔来控制速度，因此通过公式：$\mathrm{\Delta T}=\left\{\begin{array}{cc}0& \overline{V_{\mathrm{NEW}}}\ge V_{\mathrm{SLOWEST}},P=1\\ G·(V_{\mathrm{SLOWESL}}-\overline{V_{\mathrm{NEW}}})& \overline{V_{\mathrm{NEW}}}<V_{\mathrm{SLOWEST}},P=1\end{array}\right.$其中V_SLOWEST是最低速度，G为换算常数，目标速度越慢，时间间隔越长；(15)最快速度限幅，对于快速档，有一个最快速度限制，如果大于这个速度，则取最快速度，通过公式：$\overline{V_{\mathrm{NEW}}}=\left\{\begin{array}{cc}\overline{V_{\mathrm{NEW}}}& \overline{V_{\mathrm{NEW}}}<V_{\mathrm{FASTEST}},P=3\\ V_{\mathrm{FASTEST}}& \overline{V_{\mathrm{NEW}}}\ge V_{\mathrm{FASTEST}},P=3\end{array}\right.$(16)决策反馈过程，用新的速度值驱动无级调速电机工作，并返回步骤(1)等待分析新的操作。