模糊控制在汽車中的應(yīng)用

模糊控制實(shí)際在汽車中的應(yīng)用一、概述二、在汽車上的運(yùn)用方面三、舉例闡明在汽車空調(diào)當(dāng)中的運(yùn)用四、簡要引見在其他方面的運(yùn)用一、概述１、什么叫模糊控制？所謂模糊控制，就是對難以用已有規(guī)律描畫的復(fù)雜系統(tǒng)，采用自然言語〔如大、中、小〕加以表達(dá)，借助定性的、不準(zhǔn)確的及模糊的條件語句來表達(dá)，模糊控制是一種基于言語的一種智能控制

2、為什么采用模糊控制？

傳統(tǒng)的自動控制控制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型(即傳送函數(shù)模型或形狀空間模型)的根底上，但是在實(shí)踐中，很多系統(tǒng)的影響要素很多，油氣混合過程、缸內(nèi)熄滅過程等)，很難找出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義艱苦。由于模糊控制不用建立數(shù)學(xué)模型不需求預(yù)先知道過程準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。要研制智能化的汽車，就離不開模糊控制技術(shù)如汽車空調(diào)：人體溫馨度的模糊性和空調(diào)復(fù)雜系統(tǒng)

3、任務(wù)原理把由各種傳感器測出的準(zhǔn)確量轉(zhuǎn)換成為適于模糊運(yùn)算的模糊量,然后將這些量在模糊控制器中加以運(yùn)算,最后再將運(yùn)算結(jié)果中的模糊量轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確量,以便對各執(zhí)行器進(jìn)展詳細(xì)的操作控制。在模糊控制中,存在著一個模糊量和準(zhǔn)確量之間相互轉(zhuǎn)化的問題模糊控制原理圖s:系統(tǒng)的設(shè)定值。x1,x2:模糊控制的輸入(準(zhǔn)確量)。X,1,X2:模糊量化處置后的模糊量。U:經(jīng)過模糊控制規(guī)那么和近似推理后得出的模糊控制量。u:經(jīng)模糊判決后得到的控制量(準(zhǔn)確量)。y:對象的輸出。也可以表示成任務(wù)步驟：輸入量模糊化建立模糊規(guī)那么進(jìn)展模糊推理輸出量反模糊3、模糊控制的特點(diǎn)

①適用于不易獲得準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型的被控對象，②是一種言語變量控制器③從屬于智能控制的范疇。該系統(tǒng)尤其適于非線性，時變，滯后系統(tǒng)的控制④抗干擾才干強(qiáng)，呼應(yīng)速度快，并對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性。二、模糊控制在汽車的運(yùn)用方面1、ABS防抱死系統(tǒng)工況的多變及輪胎的非線性2、汽車巡航系統(tǒng)外界負(fù)荷的擾動、汽車質(zhì)量和傳動系效率的不確定性、被控對象的強(qiáng)非線性3、汽車空調(diào)人體溫馨感的模糊性和空調(diào)復(fù)雜構(gòu)造4、半自動懸架系統(tǒng)參數(shù)不穩(wěn)定性5、發(fā)動機(jī)三、在汽車空調(diào)上的運(yùn)用對汽車空調(diào)系統(tǒng)的要求：★技術(shù)性能和控制性能優(yōu)良，滿足人體溫馨性的要求；★節(jié)能自動控制的運(yùn)用是到達(dá)這兩方面要求的一個重要途徑。經(jīng)典控制實(shí)際：建立數(shù)學(xué)模型現(xiàn)代控制實(shí)際：形狀方程

空調(diào)器為典型的傳質(zhì)換熱系統(tǒng)，構(gòu)造和內(nèi)部物理過程復(fù)雜，難以建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。汽車空調(diào)由于任務(wù)條件多變，用傳統(tǒng)的控制方法如:PID控制，難以獲得較好的控制效果。對于環(huán)境干擾，魯棒性好，可以抑制非線性要素對控制器的影響全空調(diào)型客車空調(diào)原理圖1、外進(jìn)風(fēng);2出風(fēng)口;3蒸發(fā)器風(fēng)機(jī):4蒸發(fā)器芯;5熱水器芯:6溫度門:7、出風(fēng)口:8車內(nèi)進(jìn)風(fēng)模糊控制是基于言語的控制模糊言語集的組成：T〔E〕T〔E〕={負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}用模糊言語變量E來描畫偏向，或用符號表示負(fù)大NB〔NegativeBig〕、負(fù)中NM〔NegativeMedium〕、負(fù)小NS〔NegativeSmall〕、零ZE〔Zero〕、正小PS〔PositiveSmall〕、正中PM〔PositiveMedium〕，正大PB〔PositiveBig〕，那么：T〔E〕={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}建立隸屬函數(shù)：各參數(shù)對相應(yīng)子集的隸屬函數(shù)分別由不同的函數(shù)族決議。參數(shù)的相應(yīng)子集指該參數(shù)被人為地劃分成的等級所構(gòu)成的一組模糊集合。相應(yīng)子集的多少，由控制精度決議。例如，參數(shù)“溫差〞的相應(yīng)子集可以是“正大，正小，負(fù)小，負(fù)大〞，也可以是“正大，正中，正小，負(fù)小，負(fù)中，負(fù)大〞，后者比前者模糊子集多，因此控制精度更高〔在其它條件一樣的情況下〕。溫度偏向x的相應(yīng)子集為：

正大：u(ⅹ)=1-1/〔1+0.5X2〕(X>0)正中：u(ⅹ)=1/〔1+〔x-2〕2〕(X>0)正?。簎(ⅹ)=1/〔1+(x-1)2〕(X>0)正很?。簎(ⅹ)=1/〔1+0.5X2〕(X>0)負(fù)很?。簎(ⅹ)=1/〔1+0.5X2〕(X<0)負(fù)?。簎(ⅹ)=1/〔1+(x+1)2〕(X<0)負(fù)中：u(ⅹ)=1/〔1+(x+2)2〕(X<0)負(fù)大：u(ⅹ)=1-1/〔1+0.5X2〕(X<0)溫度偏向E的隸屬函數(shù)溫度變化率Eu的隸屬函數(shù)控制輸出量U的隸屬函數(shù)普通集合對溫度的定義模糊集合對溫度的設(shè)定★汽車空調(diào)模糊控制系統(tǒng)的控制執(zhí)行器緊縮機(jī)、蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)、電子膨脹閥★控制目的:緊縮機(jī)能量調(diào)理機(jī)構(gòu)控制其排量;蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)控制車內(nèi)的送風(fēng)量;電子膨脹閥控制緊縮機(jī)吸入氣體的過熱度。執(zhí)行器和控制量之間有交互的影響,添加了控制的復(fù)雜性。汽車空調(diào)模糊控制框圖模糊控制規(guī)那么：〔根據(jù)人工閱歷設(shè)定〕根據(jù)溫差和溫差變化率設(shè)定等級，推導(dǎo)緊縮機(jī)排量、膨脹閥開度和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的等級。

(1)假設(shè)溫差“正大〞,溫差變化率“負(fù)很小〞,以為機(jī)器制冷力嚴(yán)重缺乏。運(yùn)轉(zhuǎn)形狀設(shè)置為:緊縮機(jī)排量為“最大〞,膨脹閥開度為“最大〞,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為“最大〞。(2)假設(shè)溫差“正中〞,溫差變化率“正大〞,以為機(jī)器制冷力缺乏,運(yùn)轉(zhuǎn)形狀設(shè)置為:緊縮機(jī)排量為“大〞,膨脹閥開度為“大〞,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為“大〞。(3)假設(shè)溫差“正小〞,溫差變化率“正中〞,以為機(jī)器制冷力仍缺乏,運(yùn)轉(zhuǎn)形狀設(shè)置為:緊縮機(jī)排量為“中〞,膨脹閥開度為“中〞,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為“中〞。..假設(shè)溫差變化率相應(yīng)子集數(shù)和溫差一樣,均為8個,那么,這種類型的規(guī)那么應(yīng)有64條模糊控制規(guī)那么表建立模糊控制規(guī)那么的根本思想:當(dāng)誤差大或較大時，選擇控制量以盡快消除誤差為主，而當(dāng)誤差較小時，選擇控制量要留意防止超調(diào)，以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點(diǎn)。以誤差為負(fù)大時，誤差變化為負(fù)大為例，這時誤差有增大的趨勢，為盡快消除已有的負(fù)大誤差并抑制誤差變大，所以控制量取負(fù)大，即使風(fēng)門開度到達(dá)最小，減少經(jīng)過加熱器的風(fēng)量?？刂撇襟E：⑴.計(jì)算出溫度差x，溫差的變化率，x,即為準(zhǔn)確的控制輸入。⑵.求出控制輸入x、x對相應(yīng)子集的隸屬度，把準(zhǔn)確的控制輸入轉(zhuǎn)換成模糊量。例如，x=1℃,x=0.1℃/min,那么有：x對相應(yīng)子集的隸屬度為〔按前述設(shè)定隸屬函數(shù)〕：正大：u(x)=0.33正中：u(x)=0.5正?。簎(x)=1正很小：u(x)=0.67其他子集：u(x)=0同樣地，對相應(yīng)子集隸屬度亦可算出，例如：正大：u()=0.1正中：u()=0.8正小：u()=0.9正很?。簎()=0.1其他子集：u()=0⑶.模糊控制規(guī)那么條件部分的隸屬度。例如，對前述設(shè)定的模糊控制規(guī)那么⑴⑵、控制輸入組y={x=1℃,x=0.1℃/min}對其條件部分的隸屬度可求得：對規(guī)那么⑴的條件部分：u(y)=0對規(guī)那么⑵的條件部分：u(y)=0.1對規(guī)那么⑶的條件部分：u(y)=0.8..〔4〕利用模糊控制規(guī)那么，推導(dǎo)控制輸出的模糊量。由前一步驟計(jì)算的對規(guī)那么條件部分的隸屬度u〔y〕,可直接得出相應(yīng)規(guī)那么結(jié)論部分對相應(yīng)子集的隸屬度。例如，對規(guī)那么⑶，知y對條件部分的隸屬度u〔y〕=0.8，那么，緊縮機(jī)排量F對“中等排量〞隸屬度u(F)=0.8，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速v，對“中等轉(zhuǎn)速〞隸屬度u(v)=0.8，膨脹閥開度N對“中等轉(zhuǎn)速〞隸屬度u(N)=0.8。思索一切有關(guān)的結(jié)論部分，即可得到控制輸出對相應(yīng)子集的隸屬度。如緊縮機(jī)排量F對相應(yīng)子集的隸屬度為：最大：u(F)=0大：u(F)=0.1中：u(F)=0.8小：u(F)=0.7最?。簎(F)=0.1模糊推理規(guī)那么模糊量化為明晰量輸出輸出模糊量根據(jù)重心法原那么模糊控制器控制表模糊控制與常規(guī)控制比較模糊控制具有超調(diào)量小、穩(wěn)差小的特點(diǎn)。普通汽車空調(diào)模糊控制可節(jié)能15%～20%?？刂七^程：1、根據(jù)溫度傳感器和濕度傳感器測定的溫度濕度，以人體溫馨感為基礎(chǔ)，對車廂溫度進(jìn)展模糊修正2、根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)測溫度，用模糊控制原那么推論控制輸出3、根據(jù)室外溫度、乘車滿員率對控制輸出進(jìn)展熱負(fù)荷模糊修正。4、根據(jù)車門啟閉情況，對控制輸出進(jìn)展修正實(shí)行模糊控制要進(jìn)展三個方面的任務(wù):準(zhǔn)確量的模糊化,把言語變量的言語值化為某適當(dāng)論域上的模糊子集;模糊控制算法和設(shè)計(jì),經(jīng)過一組模糊條件語句構(gòu)成模糊控制規(guī)那么,并計(jì)算模糊控制規(guī)那么決議的模糊關(guān)系;輸出信息的模糊判決,并完成由模糊量到準(zhǔn)確量的轉(zhuǎn)化結(jié)論：在ABS中的的運(yùn)用

車輛工況的多變及輪胎的非線性導(dǎo)致傳統(tǒng)PID控制中比例、微分、積分最正確參數(shù)匹配的困難,模糊控制恰好順應(yīng)了這種變工況非線性系統(tǒng)的控制,并具有魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)ABS模糊控制模型誤差的變化率定義為E=S-S0，S0為期望滑移律點(diǎn)誤差的變化率定義為EC=(Ek-Ek-1)/T控制量U為制動系統(tǒng)壓力,它決議了制動力矩的大小,為輸出