【正文】 . 19 第六章 基于模糊控制的智能雨刮控制系統(tǒng) ........................................................................ 21 模糊控制簡介 ........................................................................................................... 21 模糊控制的數(shù)學基礎(chǔ) ............................................................................................... 22 模糊集合 ........................................................................................................ 22 隸屬度函數(shù)及其確定 .................................................................................... 22 模糊控制器的設(shè)計 ................................................................................................... 23 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................ 25 精確量的模糊化 ............................................................................................ 26 建立模糊控制器的控制規(guī)則 ......................................................................... 27 模糊判決 ......................................................................................................... 27 論域、量化因子及比例因子的選擇 ............................................................. 28 論域及基本論域 .......................................................................................... 28 量化因子 ...................................................................................................... 28 比例因子 ...................................................................................................... 29 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 量化因子和比例因子的選擇 ...................................................................... 29 智能雨刮器電機的模糊控制 ................................................................................... 30 智能雨刮器的控制原理圖 ............................................................................ 30 直流電機的調(diào)速原理 .................................................................................... 31 電機同步設(shè)計中選擇模糊控制的原因 ........................................................ 32 模糊控制在電機同步控制中的應用 ............................................................ 34 模糊控制算法流程圖 ............................................................................................... 38 控制系統(tǒng)的仿真與分析 ........................................................................................... 40 總結(jié) .......................................................................................................................................... 43 參考文獻 .................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 A matlab 仿真圖 .............................................................................................................. 46 附錄 B 硬件原理圖 ................................................................................................................. 49 附錄 C 程序 ............................................................................................................................ 50 致謝 .......................................................................................................................................... 63 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第一章 引 言 研究背景 汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，現(xiàn)代汽車正從一種單純的交通工具朝著滿足人們需求、安全、節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。為了滿足人們對汽車日益提高的要求，汽車研發(fā)及生產(chǎn)機構(gòu)必然要將 越來越多的電子產(chǎn)品引入到汽車上，智能控制系統(tǒng)也成為汽車革新的主要內(nèi)容。 雨刮器屬汽車附件，是汽車安全行駛的重要部件，用于消除擋風玻璃、后窗玻璃及大燈玻璃上的雨雪、灰塵和水泥等，以保證玻璃透明清晰。 第一個發(fā)明電動刮水器的是德國博世公司，博世將它作為“博世最年幼的產(chǎn)品”加入到博世的產(chǎn)品家族。自那以后，這個嬰兒逐漸成長，從單純的刮片發(fā)展到二十一世紀初的風窗玻璃之星 —— 無支架的刮水器。在汽車的駕駛史上，對風窗玻璃的清潔問題解決開始得比較晚。汽車從只有平添駕駛發(fā)展到成為全天候的駕駛。技術(shù)變化最大是在二戰(zhàn)以后，伴隨著 大規(guī)模機械的出現(xiàn)。風窗玻璃洗滌器、間歇開關(guān)、后窗刮水器和可加熱噴水器保證了駕駛時的視野清晰與行車安全。伴隨著其他一些技術(shù)革新，比如雨滴傳感器、可變位刮水臂、刮水器的出現(xiàn)，就更擴大了刮拭的范圍，刮水器成為了一個復雜的系統(tǒng)。 目前傳感器在汽車上的應用已經(jīng)相當廣泛，汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。在對于汽車雨刮器的研究上，智能雨滴傳感器自然成了智能刮水器系統(tǒng)的重要組成部分。智能化傳感器是具有智能功能的高檔傳感器，它具有檢測、信息處理功能 、自動進行各種誤差補償、精度高、量程覆蓋范圍大、穩(wěn)定性好、輸出信號大、信噪比高、傳輸中抗干擾性能好，可遠距離輸送信號，有的還帶有自檢功能。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 研究的意義 據(jù)統(tǒng)計全世界雨天行車有 7%的事故是由于駕駛員手動操作雨刷引起的，現(xiàn)在的汽車中已經(jīng)安裝了越來越多的傳感器以增加主動性和被動安全性。采用雨滴感應式自動雨刷控制系統(tǒng)可以使駕駛員免除手動操作雨刷的麻煩，有效地提高了雨天行車的安全性 。如果汽車有雨滴傳感器，駕駛者就無需調(diào)節(jié)雨刮器設(shè)置來迅速停止刮片的運動或者得到更好的視角。當在濕路上駕駛時，駕駛者就無需動手來打開雨刮器， 所以駕駛者就可以集中精力開車。 論文的內(nèi)容 論文結(jié)合智能雨刮系統(tǒng)的特點，進行了以下幾個問題的研究： 1．論文總結(jié)了汽車雨刮器的發(fā)展歷程以及汽車傳感器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出了研制汽車雨滴傳感器的重要意義。 2．目前，雨滴傳感器主要由三種原理構(gòu)成：利用壓電振子的傳感器、利用靜電電容的傳感器和利用光量變化的傳感器。我們根據(jù)把雨滴傳感器放在汽車內(nèi)部的需要，利用光量變化的原理，研制出了一種新型紅外線汽車雨滴傳感器。該雨滴傳感器能夠智能的分辨出大雨還是小雨，從而使雨刮做高速或低速擺動。 3．本文系統(tǒng)分析了模糊控制理論及 模糊控制技術(shù)在汽車上的應用。汽車工業(yè)在其發(fā)展過程中所日益顯示的對于高新技術(shù)的可容性和電子化趨勢，使得模糊技術(shù)頗受各國汽車公司和廠商的重視，并由此掀起了一股模糊技術(shù)用于汽車的熱潮。因此，要研制智能化的汽車離不開模糊控制技術(shù)。 4．把模糊控制技術(shù)用于汽車智能雨刮系統(tǒng)中的兩個雨刮片的同步問題。由于生產(chǎn)工藝的問題，兩個雨刮電機的轉(zhuǎn)速不可能完全一樣，就會存在兩個雨刮片擺動不同步的問題。用模糊控制器來取代傳統(tǒng)的 PID 控制器，可以更好的控制雨刮片的同步。整個系內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 統(tǒng) 80c51 單片機 來控制，給出了硬件和軟件設(shè)計。 5．用 MATLAB軟件對模糊控制系統(tǒng)和 PID 控制系統(tǒng)進行了仿真，并對比兩個仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明了設(shè)計的合理性及方案的可行性。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 智能雨刮器的原理及種類 現(xiàn)在開發(fā)的雨滴檢測雨刮器 ，將雨滴 傳感器檢出的雨量變成電信號，根據(jù)電信號的大小， 控制刮雨器動作。在這個系統(tǒng)中雨滴傳感器的作用最重要。 雨滴傳感器的分類 壓電振子原理的雨滴傳感器 0 圖 靜電電容傳感器 光量變化的雨滴傳感器 把半導體發(fā)光元件和感光元件配成一對，從發(fā)光元件發(fā)出的光信號，如果在光路途中遇到雨滴落下，由于光的散射，光強減弱?？衫霉鈴姷乃p信號控制雨 刮器的動作。 前兩種雨滴傳感器需要放在汽車的外部，而本文所研制的雨滴傳感器需要放在汽車的內(nèi)部，即駕駛室一側(cè)的風擋玻璃上。所以采用第三種方法，利用光強變化來實現(xiàn)的雨滴傳感器。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 紅外雨滴傳感器的原理 本設(shè)計中的雨滴傳感器選用紅外雨滴傳感器，屬于光量變化原理雨滴傳感器的一種。由光（本設(shè)計中選用紅外 線） 發(fā)射元件發(fā)射出的紅外光以全反射角度在擋風玻璃的外表面反射，其 角度必須在 42176。（玻璃 水 ）和 63176。（玻璃 空氣）之間。 如果在擋風玻璃上有雨 ， 雨量越大，反射回來的光越多。 從發(fā)射元件發(fā)出的光反射到接收裝置的擋風玻璃區(qū)域被稱 之為傳感器的“敏感區(qū)域”，僅當雨水滴到這個區(qū)域時，才可以被探測出來。為使系統(tǒng)靈敏可靠，擋風玻璃區(qū)域和靈敏區(qū)域之間必須要有一個較好的比例 [1]。雨滴傳感器的原理圖如圖 ： 敏 感 區(qū) 域測 量 控 制電 路紅 外接 收 管紅 外發(fā) 射 管擋 風 玻 璃 圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第三章 智能雨刮器的硬件組成及其芯片介紹 該 雨刮器的雨滴傳感器部分 主要由發(fā)射模塊和接收模塊 兩大模塊 組成。 而電機部分的 主要 芯片 是四總線緩沖門 74LS125。 發(fā)射模塊 發(fā)射模塊的主要功能是 為接收模塊提供足夠的光輻射通量，本設(shè)計中光源定 為 紅外線，所以發(fā)射模塊由八個紅外發(fā)射器、一個 555定時器和電阻電容元件組成。八個紅外發(fā)射管采用 4個為一組，兩組并聯(lián)的方式，由 555定時器驅(qū)動。 發(fā)射管 發(fā)射管采用西門子公司出產(chǎn)的 SFH421作為光源，實物圖如圖 210所示。峰值波長λ為 880 nm，帶寬 ? 80 nm。它具有高線性度、高可靠性、高脈沖處理能力等特點。采用 4個一組，兩組并聯(lián)的方式，由 555