【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) 根據車內實測空氣溫度與上述修正后的設定溫度進行對比 , 用模糊控制規(guī)則計算出輸出結果。 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 計 第 7 頁 共 42 頁 (3) 模糊化 :相應模糊語言變量值由模糊控制器輸出量的確定值的轉化過程稱為模糊化 , 相應語言變量值均由對應的確定值來定義 模糊控制器的設計 模糊控制器的結構設計 與建筑內的普通空調系統(tǒng)相比 , 汽車空調會面臨車門啟閉次數多、車內載客量大、車外氣溫和太陽輻射變化大等問題。 (2) 清晰化：用作控制的數字值由模糊推理后得到的模糊集轉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、小前提和結論 3部分組成。 條件 3: 若 A 大且 B 很大 , 則轉入語句 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 根據不同人的感覺、經驗以及不同的測試結果推理出來的。模糊量和精確量之間相互轉化的過程一直存在模糊控制中。經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 , 要求汽車空調設備和系統(tǒng)有卓越的技術性能和控制性能 , 以滿足乘客對 車內環(huán)境的要求 。制冷劑經蒸發(fā)器后已變成低溫低壓氣態(tài)，再經壓縮機壓縮，進入下一個循環(huán)，實現連續(xù)制冷 [9]。制冷劑在流經膨脹閥時一部分液體成為氣體。 系統(tǒng)軟件設計 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 4 頁 共 42 頁 2 汽車空調系統(tǒng)工作原理 汽車空調系統(tǒng)基本工作原理 汽車空調制冷工作原理：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]。因此與一般的空調控制系統(tǒng)相比，汽車空調控制系統(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，車內溫度變化頻繁。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 3 頁 共 42 頁 汽車空調的特點及其控制系統(tǒng)的難點 與建筑內的空調相比，汽車空調有著極大的區(qū)別。 1986年，研制出了左右分開控制的空調裝置。 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系統(tǒng)進行生產，后來在儀表板內把蒸發(fā)器和通風管道結合在一起。在美國人們最早享受到了這些設備，比 如早在上世紀 30年，根據用戶的要求就可以給汽車安裝加熱裝置。 隨著 國內汽車市場的飛速發(fā)展 ,要 積極推進汽車空調的國產化 進程 ,與國內各大高等學校 進行 合作 ,鼓勵國內設計人員獨立 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 [3]。 雖然國內廠家 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 引進的產品數據管理系統(tǒng) 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 2 頁 共 42 頁 IPM／ PDM的 上海德爾福汽車空調系統(tǒng)有限公司， 并且用此系統(tǒng)對 管理產品設計信息和工藝信息 進行統(tǒng)一的管理 ，形成 技術先進的 工程信息數據庫 ， 通過計算機網絡與 ERP系統(tǒng)的管理信息數據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，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、性能可靠的空調系統(tǒng)對開拓市場有著至關重要的作用 [1]。手動控制己成為汽車空調進一步發(fā)展的瓶頸問題 。汽車行業(yè)競爭市場的手段包括對空調系統(tǒng) 的改進。汽車空調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噧瓤諝獾臏囟?、濕度、清潔度、風速、通風等進行自動調節(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系統(tǒng)，而國內大部分是將進口的空調系統(tǒng)裝給自己的高檔汽車，目前還沒有具有自主知識產權的汽車空調自動控制器。單片機技術在汽車空調控制系統(tǒng)領域的使用，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系統(tǒng)進行調研的基礎上，通過控制策略仿真和軟硬件系統(tǒng)模擬試驗的手段，對汽車空調智能控制方法進行研究，并設計出汽車空調全自動控制系統(tǒng)中的核心部分智能溫控 系統(tǒng) 國內外發(fā)展狀況 國內汽車空調 系統(tǒng) 已發(fā)展多年 ,但整體設計和制造水平低于國外。但是，國內汽車空調 發(fā)展時代晚 ，存在 差、散、亂、的 3種 格局。我國汽車空調行業(yè)起步較晚，汽車空調主要依賴 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也經歷了眾多改變。 1994年又開發(fā)出了左右分開調控空氣量的空調。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，以至于車外設計參數沒有一個確定值。如果汽車長時間暴露在太陽直射下 (或風雪下 )，進入車內的熱負荷 (或冷負荷 )比一般室內的要大得多。 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容 隨著國內汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車空調越來越受到汽車制造商的重視。 了解汽車空調的基本工作原理 在汽車空調調節(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)器內制冷劑壓力。 汽車空調的總成結構 整個汽車空調控制系統(tǒng)可以通過六個受控裝置來控制，它們分別是內外循環(huán)電磁閥、鼓風機調速電路、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 , 由于汽車空調的性能增加，自身的消耗也逐步增加 , 因而 汽車空調系統(tǒng)的節(jié)能效果也尤為重要。 模糊控制理論基礎 汽車在某些情況下（例如，石油和天然氣的混合、缸內燃燒等過程）的控制中想找到準確的模型是很難的 , 就算找出模型 , 也應 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。然后再求出其相對的函數和相對的函數曲線 , 根據相對的函數做出的模糊數學模型 來 實現模糊控制 [11]。 本 科 畢 業(yè) 設 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學模型的控制對象 ,。因此 , 汽車空調控制過程必須對這些因素充分考慮。 (3) 根據車外溫度和車內載客量對控制輸出進行熱負荷模糊修正。 在汽車空調智能溫控系統(tǒng)中，溫度設定值和溫度測量值之差稱作溫度偏差。本文把 15℃到 28℃設定為規(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，關系矩陣越大，占用內存比例越大。 總模糊控制規(guī)則表的數據是以現場實際操作經驗參數特點和車廂溫度變化及專家的知識 理論為參考依據。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，對 后件的模糊集求截集，E C EC 本 科 畢 業(yè) 設 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，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，并根據以上元素寫成矩陣 (u)。 硬件組成 空調控制系統(tǒng)由傳感器，鍵盤，風門電機等組成，硬件框圖如 。 PO 被定義為數據 /地址的第 8 位，使其能夠用于外部程序數據存儲器。 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 將內部鎖定為 RESET 的條件是是加密為 1。 XTAL2： 輸出由 反向振蕩器 產生 。 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。當轉換結束后， 0809 發(fā)出代表轉換結束的 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 異步串行數據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，例如串行數據的字節(jié)邊界錯誤等。所以，接口必須做電平轉換處理。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。 接收數據時，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 計 第 18 頁 共 42 頁 5 汽車空調溫控系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)軟件設計概述 根據系統(tǒng)的總體設計，實現信號采集功能、鍵盤控制和顯示功能、實現控制器的輸出、空調系統(tǒng)工作模式選擇功能是汽車空調主要控制器軟件。上次關機前智能溫控系統(tǒng)的“正常運行模式”會經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 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) 有利于軟硬件的聯調，很容易找到出錯的模塊，大大簡化 了調試 ； 系統(tǒng)主流程模塊 使用專門用于計算機嵌入式應用的 Linux操作系統(tǒng)來設計系統(tǒng)的部分軟件，其大多數都是用 C語 言編寫的放大的源代碼，匯編語 言編寫的只是 少量