【正文】 將其轉(zhuǎn)換到為控制對象所能接受的基本論域中去。 設(shè)誤差變量所取的模糊子集的論域為：{n，n+1，…，0,…，n1，n}，誤差變化量所取的模糊子集論域為:{m,m+1, …,0,…,m1,m}?？刂屏康幕菊撚蚋鶕?jù)被控對象提供的數(shù)據(jù)選定。即把等級細(xì)分，可以提高控制精度，但這受到計算機字長的限制，另外也要增大計算量。顯然基本論域內(nèi)的量為精確量。3．加權(quán)平均判決方法。或取[u，u]的中點（u+u）/2（其中u=u=…=u）作為控制量。這個判別方法簡單易行，實時性也好，但它概括的信息量少，因為它完全不考慮其余一切從屬程度較小的點的情況。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。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中的一個值。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”。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控制過程中所使用的控制策略。模糊控制器的控制規(guī)則是以手動控制策略為基礎(chǔ)的。如果把[6，+6]區(qū)間的離散化了的精確量分為七個檔次，每個檔對應(yīng)一個模糊集，模糊化過程就相當(dāng)簡單。 精確量的模糊化將精確量(實際上是數(shù)字量)轉(zhuǎn)化為模糊量的過程稱為模糊化或稱模糊量化。 多維模糊控制器因此本設(shè)計采用二維模糊控制器，把兩個電機復(fù)位的時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。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。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。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。由于這種控制器的輸入就是一個量即誤差，因此系統(tǒng)的動態(tài)控制性能不佳。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，即系統(tǒng)的控制量。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)。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。7．計算機執(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。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)*R6．逆模糊化?？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)。4．控制規(guī)則。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。這里，對誤差求微分，指的是在一個A/D采樣周期內(nèi)求誤差的變化e。微機通過采樣獲得系統(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。 ，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。實際上，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。模糊控制器存放的是由規(guī)則導(dǎo)出的模糊控制算法，一般由計算機程序或硬件實現(xiàn)。幾種常見的隸屬函數(shù)形式在實際應(yīng)用中，根據(jù)滿足問題需要及計算簡便的原則，常用的隸屬函數(shù)有下列幾種[10]：(1)正態(tài)型，b0 式() (2)三角形 式() (3)升半梯形 式() 本文選用的是三角形隸屬函數(shù)。在實際工作中，隸屬函數(shù)選擇好壞的標(biāo)準(zhǔn)只能看是否符合客觀實際。不同的隸屬函數(shù)所描述的模糊集合也不同。反之，μ的值越接近0，表示元素x隸屬于模糊集合A的程度越小。隸屬函數(shù)這個概念很好地描述了事物的模糊性，關(guān)于隸屬函數(shù)需要做以下幾點說明：(1)隸屬函數(shù)的值域為[0,1]，它將普通集合特征函數(shù)只能取0，1兩個值，推廣到[0,1]閉區(qū)間上連續(xù)取值。當(dāng)模糊集隸屬函數(shù)的值域為{0,1}時，A就蛻化為普通集，μ(u)則變?yōu)槠胀奶卣骱瘮?shù)。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。這意味著作出一個映射：:μ:u→[0,1]，u這個映射稱為A的隸屬函數(shù)。對于普通集合中特征函數(shù)的值域從{0,1}集合擴展為[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。對于普通集合來說，任何一個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。其基本思想是在被控對象的模糊模型的基礎(chǔ)上，用機器去模擬人對系統(tǒng)控制的一種方法。到目前為止，模糊控制還沒有統(tǒng)一的定義。1984年，國際模糊系統(tǒng)學(xué)會成立。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)，并在實際應(yīng)用中取得明顯的經(jīng)濟效益。模糊控制較大規(guī)模的研究是從1980年開始的。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)的計算機技術(shù)，由模糊推理進(jìn)行判決的一種高級控制策略。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。因此，把模糊控制技術(shù)運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設(shè)計在汽車智能雨刮系統(tǒng)中，有許多非線性因素都會對雨刮同步造成影響。所以，一旦調(diào)節(jié)或改變直流電動機的電樞電壓，即可達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。電機復(fù)位端為兩電機各自的左到位開關(guān)。當(dāng)P0接口輸出09H時，則鎖存器74LS125中的2，3號三態(tài)門打開，使得v2和v3接通，v1和v4關(guān)斷，電流由右向左流過電機，使電機反轉(zhuǎn)。同理可分析，此時v2和v3是關(guān)斷的。下面舉例說明此電路對電機A的控制過程:當(dāng)單片機經(jīng)P0接口輸出12H控制模型時，由于鎖存器74LS125中的三態(tài)門1是打開的，所以光電隔離器LEI導(dǎo)通并發(fā)光，光敏三極管輸出為高電平，因而使大功率場效應(yīng)開關(guān)管IRF640（v1）導(dǎo)通。把光電傳感器的信號經(jīng)帶通濾波器把信號頻率限制在38KHz左右，再經(jīng)分頻器進(jìn)行128分頻，使脈沖信號變?yōu)楹撩霐?shù)量級。第四章 智能雨刮器硬件設(shè)計 智能雨刮器的結(jié)構(gòu)框圖智能雨刮器系統(tǒng)由單片機、直流電動機、雨滴傳感器及雨刷等組成。： 三態(tài)門的功能表輸 入輸 出AY00001110高阻態(tài)11高阻態(tài)，在三態(tài)使能端的控制下，輸出端Y有三種可能出現(xiàn)的狀態(tài)，高阻態(tài)、關(guān)態(tài)（高電平）、開態(tài)（低電平）。 四總線緩沖門74ls125本設(shè)計中用三態(tài)門74ls125做三態(tài)輸出四總線同相緩沖器，它和反相驅(qū)動器74ls06控制4個光電隔離器和4個大功率場效應(yīng)管IRF640。XTAL1：片內(nèi)晶振電路反相放大器輸入端，接CPU內(nèi)部時鐘電路。/VPP：外部程序存儲器選擇信號，低電平有效。訪問外部存儲器時，用ALE信號下降沿鎖存從P0口輸出的第八位地址信息A7～A0，以便隨后將P0作為數(shù)據(jù)總線使用。當(dāng)沒有外部存儲器時，該引腳懸空。RST：復(fù)位信號輸入端，高電平有效。（）：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通信號，低電平有效。T0()：定時/計數(shù)器T0的外部輸入端。TXD()：串行數(shù)據(jù)發(fā)送（輸入）端()：外中斷0輸入端。～：內(nèi)部帶有弱上拉的雙向I/O口，作為輸入引腳使用前，先向P3口鎖存器寫入1，使P3口引腳被上拉為高電平。 80C51引腳圖～：內(nèi)部帶有弱上拉的雙向I/O口，作為輸入引腳使用前，先向P2口鎖存器寫入1，使P2口引腳被上拉為高電平。T2（）：定時器T2的計數(shù)輸入端或定時器T2的時鐘輸出端。[6]：ALE：低八位地址鎖存信號，在訪問外部存儲器時，用ALE信號下降沿鎖存從P0口輸出的低八位地址信息A7～A0.～：內(nèi)部帶有弱上拉的雙向I/O口，作為輸入引腳使用前，先向P1口鎖存器寫入1，使P1口引腳被上拉為高電平。 CD2042的引腳圖 80C51芯片資料80C51由一個8位通用中央處理器、程序存儲器、隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器、常用外圍電路等部分組成。因為中心頻率為38KHz，所以本設(shè)計中選用128分頻，使f變?yōu)?00Hz，則周期為3ms。輸出端連接Q7就可以對輸入端1腳的信號進(jìn)行136128分頻。根據(jù)式取C=，,根據(jù)式()可得：計算出R=：因為f=時則=380，所以。C的容量不易超過。輸入端的電阻R和電容C組成低通電路，另一個電容C和電阻R組成高通電路，二者串聯(lián)起來接在集成運放的同相輸入端[4]。，低通濾波器的通帶截止頻率為f，即該低通濾波器只允許ff的信號通過；而高通濾波器的通帶截止頻率為f，即它只允許ff的信號通過。這種濾波器經(jīng)常用于抗干擾的設(shè)備中，以便接收某一頻帶范圍內(nèi)的有效信號，而消除高頻段及低頻段的干擾和噪聲。峰值波長λ為880 nm，具有高線性度、高可靠性等特點。它將接收到的紅外光脈沖信號變成電脈沖信號后送入帶通濾波器。 555定時器原理圖 接收模塊接收模塊是由一個紅外接收管、帶通濾波器、分頻器及51單片機組成。所以電源電壓的變化,須采取提高穩(wěn)定發(fā)射強度的措施,方法是采取恒流源技術(shù)或窄脈沖發(fā)射的措施,能使紅外輻射強度保持不變[3]。電容器C放電所需的時間為： 式()當(dāng)C放電結(jié)束時，T截止，v將通過R、R向電容器C充電，v由v上升到v所需的時間為： 式() 當(dāng)v上升到v時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為[2]： 式() 多謝振蕩器電路圖本文設(shè)計的發(fā)射模塊就是由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，通過式()、()、()計算出R、R和C的值，使555電路發(fā)出頻率為38 kHz的脈沖波，從而驅(qū)動紅外發(fā)射管工作在38 kHz的頻率下。接通電源后，電容C被充電，v上升，當(dāng)v上升到v時，觸發(fā)器被復(fù)位，同時放電BJT T導(dǎo)通，此時v為低電平，電容C通過R和T放電，使v下降。 由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器發(fā)射器的核心是振蕩器,多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，該電路在接通電源后無需外接觸發(fā)信號就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖或方波。采用4個一組，兩組并聯(lián)的方式，由555定時器驅(qū)動，發(fā)出頻率為38 kHz的紅外光。峰值波長λ為880 nm，帶寬80 nm。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。而電機部分的主要芯片是四總線緩沖門74LS125。為使系統(tǒng)靈敏可靠，擋風(fēng)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]。如果在擋風(fēng)玻璃上有雨，雨量越大，反射回來的光越多。（玻璃水）和63176。 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。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(fēng)擋玻璃上。： 靜電電容傳感器 光量變化的雨滴傳感器把半導(dǎo)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。因水和空氣的ε值不同，C隨雨滴的大小而變。： 靜電電容原理的雨滴傳感器靜電電容表示因電極之間的物質(zhì)不同(在雨滴傳感器中為“空氣”和“水”)能儲存電荷量的能力。壓電振子受到雨淋，按照雨滴的強弱和雨量作振動；將雨滴的沖擊能量變換成電壓波形，再輸入到雨刮控制器。在這個系統(tǒng)中雨滴傳感器的作用最重要。仿真結(jié)果表明了設(shè)計的合理性及方案的可行性。整個系統(tǒng)80c51單片機來控制，給出了硬件和軟件設(shè)計。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。因此，要研制智能化的汽車離不開模糊控制技術(shù)。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(yīng)用。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。 論文的內(nèi)容論文結(jié)合智能雨刮系統(tǒng)的特點，進(jìn)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。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。 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。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。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(fù)雜的系統(tǒng)。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)。在汽車的駕駛史上，對風(fēng)窗玻璃的清潔問題解決開始得比較晚。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。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。本文基于單片機完成了對雨滴傳感器及模糊控制的軟、硬件設(shè)計，并對控制系統(tǒng)進(jìn)行了MATLAB仿真，仿真實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)能有效的抑制超調(diào)現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)性能。本文在分析了模糊控制理論及雨刮同步擺動規(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)。當(dāng)下雨