【正文】 余的模糊集的隸屬度為 0。 模糊量的精確化 為了使控制更加精確，精確量 u 還需由模糊量 u轉(zhuǎn)化而成，即對模糊量進行清晰化處理。 模糊控制規(guī)則的確定 將 IF Ai and Bi then Ci 作為本文空調(diào)系統(tǒng)模糊控制規(guī)則，其中溫差以 Ai代替，模糊子集以 E代替，模糊子集 EC 的溫差變化率以 Bi代替，風門開度增量 U的模糊子集以 Ci代替。檔級越少，語言變量值越粗糙，對控制質(zhì)量的影響越惡劣。 1℃是人體感受的最佳溫度。對于系統(tǒng)偏差，描述其狀態(tài)時，還常把“零”分為“正零”和“負零”，分別用 P0， N0 表示之。 (2) 根據(jù)車內(nèi)實測空氣溫度與上述修正后的設(shè)定溫度進行對比 , 用模糊控制規(guī)則計算出輸出結(jié)果。 觀察 1 觀察 2 模糊化運算 1 決策控制 2 模糊化運算 2 決策控制 1 S G 圖 模糊控制的多套控制策略示意圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 7 頁 共 42 頁 (3) 模糊化 :相應(yīng)模糊語言變量值由模糊控制器輸出量的確定值的轉(zhuǎn)化過程稱為模糊化 , 相應(yīng)語言變量值均由對應(yīng)的確定值來定義 模糊控制器的設(shè)計 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 與建筑內(nèi)的普通空調(diào)系統(tǒng)相比 , 汽車空調(diào)會面臨車門啟閉次數(shù)多、車內(nèi)載客量大、車外氣溫和太陽輻射變化大等問題。 (2) 清晰化：用作控制的數(shù)字值由模糊推理后得到的模糊集轉(zhuǎn)換來的過程稱之為清晰化。 模糊控制器的分類 一般 說來 , 模糊控制器的功能模塊主要有 3個功能 : (1) 模糊推理：它由大前提、小前提和結(jié)論 3部分組成。 條件 3: 若 A 大且 B 很大 , 則轉(zhuǎn)入語句 N (N 為另一控制過程 )。對車速是“快”還是“慢”的問題， , 運用模糊統(tǒng)計的方法得出車速“高”或“低”的程度是個模糊量 ,它是 根據(jù)不同人的感覺、經(jīng)驗以及不同的測試結(jié)果推理出來的。模糊量和精確量之間相互轉(zhuǎn)化的過程一直存在模糊控制中。經(jīng)過這個程序的多次運算 , 就可能達到預期的目標 , 完成以前比較復雜的控制效果 [11]。一方面 , 要求汽車空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)有卓越的技術(shù)性能和控制性能 , 以滿足乘客對 車內(nèi)環(huán)境的要求 。制冷劑經(jīng)蒸發(fā)器后已變成低溫低壓氣態(tài)，再經(jīng)壓縮機壓縮，進入下一個循環(huán)，實現(xiàn)連續(xù)制冷 [9]。制冷劑在流經(jīng)膨脹閥時一部分液體成為氣體。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 4 頁 共 42 頁 2 汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理 汽車空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理 汽車空調(diào)制冷工作原理：從蒸發(fā)器流出的低壓、低溫的制冷劑蒸汽，經(jīng)壓縮機壓縮后，成為高壓、 氣體，然后進入冷凝器。要求如下： 要滿足電氣環(huán)境要求，汽車電源波動和瞬時過電壓等將形成較壞的電氣環(huán)境 [8]。因此與一般的空調(diào)控制系統(tǒng)相比，汽車空調(diào)控制系統(tǒng)也有其特殊要求 [7]。另外，汽車是高速行駛的，與外界環(huán)境接觸時間長，而且車身隔熱困難，門窗所占汽車比例又大，車內(nèi)溫度變化頻繁。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 3 頁 共 42 頁 汽車空調(diào)的特點及其控制系統(tǒng)的難點 與建筑內(nèi)的空調(diào)相比，汽車空調(diào)有著極大的區(qū)別。 1986年，研制出了左右分開控制的空調(diào)裝置。 1953年，美國把蒸發(fā)器安裝在行李箱裝，這是第一次作為空調(diào)系統(tǒng)進行生產(chǎn)，后來在儀表板內(nèi)把蒸發(fā)器和通風管道結(jié)合在一起。在美國人們最早享受到了這些設(shè)備，比 如早在上世紀 30年，根據(jù)用戶的要求就可以給汽車安裝加熱裝置。 隨著 國內(nèi)汽車市場的飛速發(fā)展 ,要 積極推進汽車空調(diào)的國產(chǎn)化 進程 ,與國內(nèi)各大高等學校 進行 合作 ,鼓勵國內(nèi)設(shè)計人員獨立 進行研究 ,以 盡快 掌握蒸發(fā)器、鼓風機和暖風機的全新開發(fā)技術(shù) [3]。 雖然國內(nèi)廠家 也引進了 UG，Catia等三維造型軟件，但 不能達到軟件的最佳利用率 ，設(shè)計人員基本上 對 蒸發(fā)器、暖風機和鼓風機 沒有全新的認識及開發(fā)能力 。例如 引進的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 2 頁 共 42 頁 IPM／ PDM的 上海德爾福汽車空調(diào)系統(tǒng)有限公司， 并且用此系統(tǒng)對 管理產(chǎn)品設(shè)計信息和工藝信息 進行統(tǒng)一的管理 ，形成 技術(shù)先進的 工程信息數(shù)據(jù)庫 ， 通過計算機網(wǎng)絡(luò)與 ERP系統(tǒng)的管理信息數(shù)據(jù)庫進行資源共享和有效的信息交換，最終 使 公司 CIMS的總體規(guī)劃標準 得以實現(xiàn)，并將 公 司 帶入 的信息化 的時代 。綜上可見擁有一套節(jié)能高效、性能可靠的空調(diào)系統(tǒng)對開拓市場有著至關(guān)重要的作用 [1]。手動控制己成為汽車空調(diào)進一步發(fā)展的瓶頸問題 。汽車行業(yè)競爭市場的手段包括對空調(diào)系統(tǒng) 的改進。汽車空調(diào)作為汽車的重要功能部件之一， 已成為改善乘座舒適性的重要手段?？梢詫噧?nèi)空氣的溫度、濕度、清潔度、風速、通風等進行自動調(diào)節(jié)。 國外主要的汽車公司紛紛給自己的高檔汽車裝上全自動的空調(diào)系統(tǒng)，而國內(nèi)大部分是將進口的空調(diào)系統(tǒng)裝給自己的高檔汽車，目前還沒有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車空調(diào)自動控制器。單片機技術(shù)在汽車空調(diào)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的使用，提高了汽車的檔次，同時也方便了 用戶的使用，增加了舒適度。 本課題是對全合一空氣混合型的汽車空調(diào)系統(tǒng)進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過控制策略仿真和軟硬件系統(tǒng)模擬試驗的手段，對汽車空調(diào)智能控制方法進行研究，并設(shè)計出汽車空調(diào)全自動控制系統(tǒng)中的核心部分智能溫控 系統(tǒng) 國內(nèi)外發(fā)展狀況 國內(nèi)汽車空調(diào) 系統(tǒng) 已發(fā)展多年 ,但整體設(shè)計和制造水平低于國外。但是，國內(nèi)汽車空調(diào) 發(fā)展時代晚 ，存在 差、散、亂、的 3種 格局。我國汽車空調(diào)行業(yè)起步較晚，汽車空調(diào)主要依賴 CKD組裝。 自從第一輛汽車由戴姆勒制造出以來，汽車的開發(fā)已有了 110年的歷史。而歐洲在 1950年才生產(chǎn)出第一輛安裝加熱裝置的汽車。在 30多年的發(fā)展過歷程中汽車空調(diào)也經(jīng)歷了眾多改變。 1994年又開發(fā)出了左右分開調(diào)控空氣量的空調(diào)。首先，汽車在外界是不停移動的，外界環(huán)境氣候多變，車外溫度變 化極大，以至于車外設(shè)計參數(shù)沒有一個確定值。如果汽車長時間暴露在太陽直射下 (或風雪下 )，進入車內(nèi)的熱負荷 (或冷負荷 )比一般室內(nèi)的要大得多。 首先，要承受住外界溫度和濕度的考驗。 課題的提出與研究內(nèi)容 隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車空調(diào)越來越受到汽車制造商的重視。 了解汽車空調(diào)的基本工作原理 在汽車空調(diào)調(diào)節(jié)器中，均采用容積式壓縮機。膨脹閥還起到控制制冷劑流量的作用，以保持冷凝器中制冷劑壓力高于蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑壓力。 汽車空調(diào)的總成結(jié)構(gòu) 整個汽車空調(diào)控制系統(tǒng)可以通過六個受控裝置來控制，它們分別是內(nèi)外循環(huán)電磁閥、鼓風機調(diào)速電路、混合風門電機、壓縮機電磁閥、暖水電磁閥和風向風門電機 [10]。 另一方面 , 由于汽車空調(diào)的性能增加，自身的消耗也逐步增加 , 因而 汽車空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果也尤為重要。 模糊控制理論基礎(chǔ) 汽車在某些情況下（例如，石油和天然氣的混合、缸內(nèi)燃燒等過程）的控制中想找到準確的模型是很難的 , 就算找出模型 , 也應(yīng) 該會因模型過于復雜難以對其實施控制。例如控制車速的快與慢 ,客觀上車速是一個確定量 , 但人對車的速度判斷卻帶有模糊性質(zhì)。然后再求出其相對的函數(shù)和相對的函數(shù)曲線 , 根據(jù)相對的函數(shù)做出的模糊數(shù)學模型 來 實現(xiàn)模糊控制 [11]。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 6 頁 共 42 頁 條件 4: 若 A 大且 B 大 , 則 Y 略微減小 。大前提也是規(guī)則庫的一種，是由多個多維模糊條件語句構(gòu)成的 。與傳統(tǒng)的控制相比 , 模糊控制具有以下的優(yōu)點 : a 該系統(tǒng)適用于非線性、時變、滯后系統(tǒng)的控制，適用于不易獲取精確數(shù)學模型的控制對象 ,。因此 , 汽車空調(diào)控制過程必須對這些因素充分考慮。 (3) 根據(jù)車外溫度和車內(nèi)載客量對控制輸出進行熱負荷模糊修正。 在汽車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)中，溫度設(shè)定值和溫度測量值之差稱作溫度偏差。本文把 15℃到 28℃設(shè)定為規(guī)定的溫度范圍， [20， 20]是定義溫度偏差 e的范圍， [4， 4] 是溫度偏差變化率 ec 的范圍， [0%， 100%]為風門電機的輸出量 u的范圍 (0%表示最大制冷， 100%表示最大采暖 )。檔級越多，語言變量越細，關(guān)系矩陣越大，占用內(nèi)存比例越大。 總模糊控制規(guī)則表的數(shù)據(jù)是以現(xiàn)場實際操作經(jīng)驗參數(shù)特點和車廂溫度變化及專家的知識 理論為參考依據(jù)。求取模糊控制表也就是模糊量的精確化。 在模糊狀態(tài)控制表里可查得 U=PM 是以 ZEE和 PSEC為根據(jù)的，同理，以 PSE和 PSEC可查出 U=PB，有兩條控制規(guī)則相對于當前輸入值是有效的 : IF E=ZE and EC=PS then U=PM IF E=PS and EC=PS Then U=PB 由 的模糊推理算法，再根據(jù)以上控制規(guī)則得出模糊推理過程如下 : 首先取兩個前件的隸屬度的最小值以第一條規(guī)則為基礎(chǔ)，對 后件的模糊集求截集，E C EC 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 10 頁 共 42 頁 求得與該控制規(guī)則相符的控制量的模糊截集有 :μ PM(1,2)=min(， 1)= 接著再取兩個前件的隸屬度的最小值以第二條規(guī)則為基礎(chǔ)，對其后件的模糊集求截集，所求的控制量與第二條規(guī)則相符的模糊截集有 :μ PM(l,2)=min(， l)= 最后將所有符合有效規(guī)則的當前輸入值進行推理所得的控制量的模糊截集相加，得到 ,按重心法原則對當前輸出控制量的模糊集進行模糊判決，求出控制量 u: u=[μ (1) 1+μ (2) 2+μ (3) 3+μ (3) 3+μ (3) 3]/[ μ (1)+ μ (2)+ μ (3)+ μ (4)+ μ (5)]=(l 0+2 +3 +4 +5 )/(0++++)=≈ 4 由此可知，當輸入 e=1， ec=2 時求得的控制量 u的論域值為 4，按以上方法，論域z元素表示的控制量變化值是以論域 x,y 中的元素所有組合計算出來的，并根據(jù)以上元素寫成矩陣 (u)。 硬件組成 空調(diào)控制系統(tǒng)由傳感器，鍵盤，風門電機等組成，硬件框圖如 。 PO 被定義為數(shù)據(jù) /地址的第 8 位，使其能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器。 P1 口作為第 8位地址是在 FLASH 編程和校驗時。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號 [13] 當 P3 口寫入 “1”后，它們用作輸入 的原因是 被內(nèi)部上拉為高電平。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 AP3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL門電 LE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET 的條件是是加密為 1。 XTAL2： 輸出由 反向振蕩器 產(chǎn)生 。 溫度傳感器采樣放大電路 溫度傳感器采集的溫度信號是模擬信號，需要進行 A/D 轉(zhuǎn)換。但電壓值是 ADCO809 的輸入信號，電壓范圍一般在 OV～ 5V，而電流信號也就是HN36 采集的溫度信號，之所以 HN36 傳感器采集的溫度信號還不能直接輸入到單片機中，是因為電流的量值是微安級。當轉(zhuǎn)換結(jié)束后， 0809 發(fā)出代表轉(zhuǎn)換結(jié)束的 EOC 信號，該信號可反相后作為向單片機發(fā)出的中斷請求信號也可以可提供單片機查詢。靜態(tài)顯示器的亮度都較高的原因也是相同的。同時 CPU 的外部中斷引腳 INT1 上通過一個與門與 3 個按鍵的行線連接到一起當鍵盤上的鍵全部開啟時，列線都輸出高電平， INT1 引腳也為高電平。鍵盤顯示電路如圖 。 2) 異步串行通信異 異步串行數(shù)據(jù)通信是以字符為基本單位，即一次傳送一個字符。接收器用來判別接收過程中的某些錯誤的功能是通過停止位，例如串行數(shù)據(jù)的字節(jié)邊界錯誤等。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。在本文中，由于環(huán)境因素影響不大，故采用低波特率來減小誤碼率，本文采用的波特率為 1200bit/s。 接收數(shù)據(jù)時，處于允許接收狀態(tài) (REN=1)的 SCON 允許接收位 RNE 位。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 18 頁 共 42 頁 5 汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計概述 根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計，實現(xiàn)信號采集功能、鍵盤控制和顯示功能、實現(xiàn)控制器的輸出、空調(diào)系統(tǒng)工作模式選擇功能是汽車空調(diào)主要控制器軟件。上次關(guān)機前智能溫控系統(tǒng)的“正常運行模式”會經(jīng)過通電初始化得到恢復。要想讓系統(tǒng)將恢復到“正常運行模式”只需再按一下“ N0/OFF”鍵。模塊化編程具有以下優(yōu)點 : 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 19 頁 共 42 頁 l) 開發(fā)周期短，研究方便； 2) 當同類的需求較多時，可以把程序放入庫中以備以后使用； 3) 使得要解決的問題與待定模塊分離，有利于軟件的可示化； 4) 有利于軟硬件的聯(lián)調(diào)，很容易找到出錯的模塊，大大簡化 了調(diào)試 ； 系統(tǒng)主流程模塊 使用專門用于計算機嵌入式應(yīng)用的 Linux操作系統(tǒng)來設(shè)計系統(tǒng)的部分軟件，其大多數(shù)都是用 C語 言編寫的放大的源代碼，匯編語 言編寫的只是 少量