【導(dǎo)讀】導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝。為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。大燈玻璃上的雨雪和灰塵等，以保證玻璃透明清晰。車紅外線雨滴傳感器。當(dāng)下雨時(shí)，該雨刮器系統(tǒng)可以通過紅外雨滴傳感器感知雨量大小，本文在分析了模糊控制理論及雨刮同步擺動(dòng)規(guī)則的基礎(chǔ)上，提出了。一種基于模糊控制的汽車智能雨刮系統(tǒng)。該系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速偏差變化量模糊化為。變量，并以此通過脈寬調(diào)制技術(shù)來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，使兩個(gè)雨刮同步擺動(dòng)。

　　

【正文】 是 正 轉(zhuǎn) 嗎 ？啟 動(dòng) 電 機(jī)輸 出 剎 車 代 碼YN輸 出 正 向 代 碼輸 出 反 相 代 碼M a i c h o n g 為 4 嗎 ？輸 出 大 雨 時(shí) 的占 空 比輸 出 小 雨 時(shí) 的 占空 比YNYN軟 延 時(shí)n 到 否 ？滑 行 代 碼軟 延 時(shí)k 到 否 ？軟 延 時(shí)n 到 否 ？滑 行 代 碼軟 延 時(shí)k 到 否 ？NYNYYN返 回NY讀 P 0 口 圖 雨刮器電機(jī)部分流程圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 汽車智能雨刮器的主程序流程圖設(shè)計(jì) 在汽車智能雨刮系統(tǒng)中，有許多非線性因素都會(huì)對雨刮同步造成影響。這樣，我們就需要用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)來調(diào)整 PWM 信號(hào)的 占空比，使兩個(gè)雨刮同步擺動(dòng)。因此，把模糊控制技術(shù)運(yùn)用到雨刮同步控制中 ，可以使系統(tǒng)有良好的控制效果。 汽 車智能雨刮器的主程序流程圖如圖 所示： 單 片 機(jī) 初 始 化模 糊 控 制 器 初 始 化檢 測 電 機(jī) 復(fù) 位 信 號(hào)計(jì) 算 偏 差 和 變 化 率輸 入 量 模 糊 化查 表更 新 占 空 比檢 測 電 機(jī) 復(fù) 位 信 號(hào)兩 電 機(jī) 同 步 ？開 始Y電 機(jī) 雙 向 控 制 子 流 程N(yùn) 圖 智能雨刮器主程序流程圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第六章 基于模糊控制的智能雨刮控制系統(tǒng) 模糊控制簡介 幾十年來，控制理論的發(fā)展經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。智能控制又包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制和仿人智能控制等。 模糊控制理論是由美國加利福尼亞大學(xué)著名教授 于 1965 年首先提出。他以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用語言規(guī)則表示方法和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，由模糊推 理進(jìn)行判決的一種高級控制策略。自從 1974 年英國的 首先把模糊語言組成的模糊控制器用于控制蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)，在以后的二十多年中，模糊控制在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，也越來越受 到 人們的重視。模糊控制較大規(guī)模的研究是從 1980 年開始的。 1985 年，模糊 推理集成塊開始開發(fā)。 1986 年，在日本，基于模糊控制技術(shù)所開發(fā)的產(chǎn) 品 及系統(tǒng)開始出現(xiàn)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。之后，模糊控制 在許多國家如美國、西歐、中國、東南亞引起了廣泛的重視，并受到國際控制 理論學(xué)術(shù)界的關(guān)注。 1984 年，國際模糊系統(tǒng)學(xué)會(huì)成立 。 1985 年，召開了第一 屆國際模糊系統(tǒng)學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)交流會(huì)，各國相繼成立了模糊控制系統(tǒng)工程 研究 所， 90 年代起，世界上一些大公司開始了模糊產(chǎn)品的開發(fā)，模糊理論 與 應(yīng)用研究及模糊產(chǎn)品的開發(fā)像一股強(qiáng)勁的風(fēng)浪席卷世界各地 [9]。 到目前為止，模糊控制還沒有統(tǒng)一的定義。但從廣義上可將它定義為 ：“模糊控制指的是以模糊集合理論、模糊語言變量及模糊推理為基礎(chǔ)的一類 計(jì) 算機(jī)數(shù)字控制方法”或者定義為“基于模糊集合理論、模糊邏輯，并同傳統(tǒng)的控制理論相結(jié)合，模擬人的思維方式，對難以建立數(shù)學(xué)模型的對象實(shí)施的一種控制方法”。其基本思想是在被控 對象的模糊模型的基礎(chǔ)上，用機(jī)器 去模擬人對系統(tǒng)控制的一種方法。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 模糊集合 模糊集合是一種特別定義的集合、它與普通集合既有聯(lián)系又有區(qū)別。對 于普通 集合來說，任何一個(gè)元素要么屬于該集合，要么不屬于，非此即彼，界限分明，決不模棱兩可。它可用來描述模糊現(xiàn)象，而模糊集合的邊界是模糊的，允許論域中的某些元素部分屬于該集合，只要規(guī)定該元素屬于這個(gè)集合的程度即可。對于普通集合中特征函數(shù)的值域從 {0,1}集合擴(kuò)展為 [0,1]閉區(qū)間，且定義特征函數(shù)為該閉區(qū)間的連續(xù)函數(shù)，則以這特征函數(shù)對論域進(jìn)行劃分，即可得到模糊 集合。 模糊集合定義為：給定論域 U中的一個(gè)模糊集 A，是指對任意 u ∈ U，都為其指定一個(gè)數(shù)μ A (u)u∈ [0,1]與之對應(yīng)，這個(gè)數(shù)叫做 u 對 A 的隸屬度。這意味著作出一個(gè)映射： :μ A :u→ [0,1]， u 這個(gè)映射稱為 A 的隸屬函數(shù)。模糊集 A 就是以這個(gè)隸屬函數(shù)為特征的集合。 由此可見，模糊集是普通集的一般化，普通集是模糊集的特殊情況。正如普通集合完全由其特征函數(shù)所刻畫一樣，模糊集 A 完全由隸屬函數(shù)所刻畫。當(dāng)模糊集隸屬函數(shù)的值域?yàn)?{0,1}時(shí)， A 就蛻化為普通集，μ (u)則變?yōu)槠胀奶卣骱瘮?shù)。 隸屬度函數(shù)及其確定 普通集合用特征函數(shù)來表示，模糊集合用隸屬函數(shù)來表示。隸屬函數(shù)這個(gè)概念很好地描述了事物的模糊性，關(guān)于隸屬函數(shù)需要做以下幾點(diǎn)說明： (1)隸屬函數(shù)的值域?yàn)?[0,1]，它將普通集合特征函數(shù)只能取 0， 1 兩個(gè)值，推廣到 [0,1]閉區(qū)間上連續(xù)取值。 μ A 的值越接近 1，表示元素 x 隸屬于模糊集合 A 的程度越大。反之，μ A 的值越接近 0，表示元素 x 隸屬于模糊集合 A 的 程度越小。 (2)隸屬函數(shù)完全刻化了模糊集合，隸屬函數(shù)是模糊數(shù)學(xué)的基本概念。不同的隸屬函數(shù)所描述的模糊集合也不同。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 借助隸屬函數(shù)才能對模糊集合進(jìn)行描述，那么，如何正確地建立隸屬函 數(shù)， 將是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作。在實(shí)際工作中，隸屬函數(shù)選擇好壞的標(biāo)準(zhǔn)只能看是否符合客觀實(shí)際。盡管我們所面對的對象不同，且在選擇隸屬函數(shù)時(shí)帶有很大的主觀性，但是，仍有一些基本的原則可遵循。 幾種常見的隸屬函數(shù)形式在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)滿足問題需要及計(jì)算簡便的原則，常用的隸屬函數(shù)有下列幾種 [10]： (1)正態(tài)型 2)()( bauA eu ???? ， b0 式 () (2)三角形 ???????????????2122111)/()()/()(0auaaauaauaaaauA其他? 式 () (3)升半梯形 ??????????????22112111)/()(0)(auauaaaauauuA? 式 () 本文選用的是三角形隸屬函數(shù)。 模糊控制器的設(shè)計(jì) 它是模糊控制系統(tǒng)的核心，是采用基于模糊控制知識(shí)表示和規(guī)則推理的語言型“模糊控制器”，也是模糊控制系統(tǒng)區(qū)別于其他控制系統(tǒng)的主要標(biāo)志。模糊控制器存放的是由規(guī)則導(dǎo)出的模糊控制算法，一般由計(jì)算機(jī)程序或硬件實(shí)現(xiàn)。根據(jù)被控對象的不同，以及對系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性要求的不同，模糊控制器的規(guī)則也有所不同，即模糊控制算法各異。實(shí)際上 ，模糊控制器的作用與其他控制器的作用相同，如在經(jīng)典控制理論中，有 PID控制器、有串、并聯(lián)校正器。在現(xiàn)代控制理論中，有有限狀態(tài)觀測器、自適應(yīng)控制器、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 魯棒控制器等。 模糊控制器的組成如 圖 所示 ，它主要包括輸入量的模糊化、模糊推 理和 逆模糊化 (或稱模糊判決 )三部分。模糊控制器的實(shí)現(xiàn)可由模糊控制通用芯片實(shí)現(xiàn)或由計(jì)算機(jī) (或微處理機(jī) )的程序來實(shí)現(xiàn)，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的具體過程如下 [10]： 1．求系統(tǒng)給定值與反饋值的誤差 e。微機(jī)通過采樣獲得系統(tǒng)被控量的精確值，然后將其與給定值比較，得到系統(tǒng)的誤差。 2．計(jì)算誤差變化率 .e 。這里，對誤差求微分，指的是在一個(gè) A/D 采樣周期內(nèi)求誤差的變化 ? e。 3．輸入量的模糊化。由前邊得到的誤差及 誤差變化率都是精確值，那么，必須將其模糊化變成模糊量 E、 EC。同時(shí)，把語言變量 E、 EC 的語言值化為某適當(dāng)論域上模糊子集 (如“大”、“小”、“快”、“慢”等 )。 4．控制規(guī)則。它是模糊控制器的核心，是專家的知識(shí)或現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)的一種體現(xiàn)，即控制中所需要的策略?？刂埔?guī)則的條數(shù)可能有很多條，那么需要求出總的控制規(guī)則 R，作為模糊推理的依據(jù)。 5．模糊推理。輸入量模糊化后的語言變量 E、 EC(具有一定的語言值 )作為模糊推理部分的輸入，再由 E、 EC 和總的控制規(guī)則 R，根據(jù)推理合成規(guī)則進(jìn)行模糊推理得到模糊控制量 U為： U=(E*EC) 1T *R 6．逆模糊化。為了對被控對象施加精確的控制，必須將模糊控制量轉(zhuǎn)化為精確量 u，即逆模糊化。 7．計(jì)算機(jī)執(zhí)行完 1~6 步驟后，即完成了對被控對象的一步控制，然后等到下一次A/D 采樣，再進(jìn)行第二步控制，這樣循環(huán)下去，就完成了對被控對象的控制。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 模 糊 化處 理模 糊推 理逆 模糊 化控 制規(guī) 則計(jì) 算誤 差變 化 率EE CeU u 圖 模糊控制器的組成 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)模糊控制器時(shí)，首先要根據(jù)被控對象的具體情況確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)。即要確定哪些量作為模糊控制器的輸 入量，哪些量作為輸出量。因?yàn)槟：刂破鞯目刂埔?guī)則多半是總結(jié)專家或操作人員的經(jīng)驗(yàn)而得來的，所以在確定輸入量、輸出量時(shí)，要充分考慮到專家或現(xiàn)場有經(jīng)驗(yàn)的操作人員他們在控制時(shí)主要觀察了哪些量，即以哪些量的變化作為控制依據(jù)，又通過哪些量輸出到被控對象。 模糊控制系統(tǒng)類似傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，可分為單變量控制系統(tǒng)、多變量控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)的輸入就是系統(tǒng)的給定值，輸出就是系統(tǒng)的輸出值，通常稱這樣的模糊控制系統(tǒng)為單變量模糊控制系統(tǒng)。但是，模糊控制器輸入量往往可選擇為系統(tǒng)輸出量的誤差、誤差變化率及誤差變化的變化率，輸出量一般為 1 個(gè)，即系統(tǒng)的控制量。根據(jù)模糊控制器輸入量的個(gè)數(shù)可做如下分類： 1．一維模糊控制器 如圖 所示 ，它常用于一階被控對象。由于這種控制器的輸入就是一個(gè)量即誤差，因此系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制性能不佳。 模 糊 控 制 器eu 圖 一維模糊控制器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2．二維模糊控制 器如圖 所示， 它的適應(yīng)性較好。由于這種控制器的輸入量除了誤差外，還增加了誤差變化率，因此系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制性能較一維模糊控制器好，這種結(jié)構(gòu)反映模糊控制器具有 PD 控制規(guī)律，從而有利于保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可減少系統(tǒng)的超調(diào)量，削弱系 統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象。目前，這種模糊控制器的結(jié)構(gòu)較常用。但是，二維模糊控制器也可取系統(tǒng)的誤差 e 及其和∑ e 作為輸入變量，這種結(jié)構(gòu)反映的是 PI 控制規(guī)律。 模 糊 控 制 器d / d teu 圖 二維模糊控制器 3．多維模糊控制 器如圖 所示 ，由于這種控制器的輸入量除了誤差外，還增加了誤差變化率及誤差變化的變化率，從理論上講，控制會(huì)更精細(xì)。但是，由于模糊控制器輸入的維數(shù)增多，控制規(guī)則的選取越來越困難， 相應(yīng)的控制算法越來越復(fù)雜。這也是三維或多維模糊控制器的應(yīng)用“瓶頸”。 模 糊 控 制 器模 糊 控 制 器d / d t d / d teu 圖 多維模糊控制器 因此本設(shè)計(jì)采用二維模糊控制器，把兩個(gè)電機(jī)復(fù)位的時(shí)間差及偏差變化作為輸入量，pwm的變化量作為 輸出量，進(jìn)行控制。算法既不復(fù)雜，又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 精確量的模糊化 將精確量 (實(shí)際上是數(shù)字量 )轉(zhuǎn)化為模糊量的過程稱為模糊化或稱模糊量化。 在計(jì)算內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 機(jī)中算出的控制量均為精確量，須經(jīng)過模糊量化處理，變?yōu)槟：?，以便?shí)現(xiàn)模糊控制算法。如果把 [6， +6]區(qū)間的離散化了的精確量分為七個(gè)檔次，每個(gè)檔對應(yīng)一個(gè)模糊集，模糊化過程就相當(dāng)簡單。如果將每一精確量都對應(yīng) 一個(gè)模糊集，就有無窮多個(gè)模糊子集，模糊化過程就比較復(fù)雜了。 建立模糊控制器的控制規(guī)則 模糊控制器的控制規(guī)則是以手動(dòng)控制策略為基礎(chǔ)的。它利用模糊集合理論將手動(dòng)控制策略上升為具體的數(shù)值運(yùn)算，根據(jù)推理運(yùn)算的結(jié)果做出相應(yīng)的控制動(dòng)作，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制被控對象的運(yùn)行。 要建立模糊控制器的控制規(guī)則，就是要利用語言來歸納手動(dòng)控制過程中所使用的控制策略。手動(dòng)控制策略一般都可以用“ IF－ THEN”形式的條件語句來加以描述。這里將用模糊條件語句來表示二維模糊控制器 ： “若 e is A and ec is B，則 u is C”。其中 A 表示誤差 e 的對應(yīng)誤差語言變量 E 的語言值，如 PB、 PM、 PS、 0、 NS、 NM、 NB 中的一個(gè)值。 B、 C 分別表示誤差 e、控制量 u 的對應(yīng)語言變量的語言值，如 PM、 PS、 0、 NS、NM 中的一個(gè)值。 模糊判決 輸出信息的模糊判決模糊控制器的輸出是一個(gè)模糊量，這個(gè)模糊量不能用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還需要把這個(gè)模糊量轉(zhuǎn)化為一個(gè)精確量，這種轉(zhuǎn)換過程稱為清晰化，或者稱為非模糊化，也稱為模糊判決。一般而言，非模糊化方法有三種： 1．最大隸屬度方法該方法是選擇模 糊子集中隸屬度最大的元素稱為控制量。 若對應(yīng)的模糊決策的模 糊集為 c，則決策 (所確定的精確量 )u* 應(yīng)滿足： uuu ee ),()( * ?? ?? ∈ U。 這個(gè)判別方法簡單易行，實(shí)時(shí)性也好，但它概括的信息量少，因?yàn)樗耆豢紤]其余一切從屬程度較小的點(diǎn)的情況。 例如：若 C= ???? ，則按從