基于模糊PID控制器的汽车雨刮系统的研究

基于模糊ＰＩＤ控制器的汽车雨刮系统的研究

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赵岩。张春晶

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（黑龙江科技学院电气与信息工程学院，哈尔滨１５００２７）

摘要：针对雨刮系统的非线性和不确定性，采用模糊ＰＩＤ控制器设计了汽车雨刮系统，通过红外雨

滴传感器感知雨量的大小，运用单片机的ＰＷＭ信号控制雨刮器同步地工作在高速或低速状态。用模糊ＰＩＤ控制器取代传统的ＰＩＤ控制器和固定模糊控制规则的控制器，能明显改善系统的稳态和动态性能。实验证明，该模糊系统性能可靠，控制效果良好。

关键词：模糊ＰＩＤ；控制器；雨刮器；雨滴传感器；单片机；ＰＷＭ中图分类号：ＴＰ２７３

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００９－０１３４（２０１０）０２－０１

７９—０２

０引言

两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就会存在两模糊控制不需要建立精确的数学模型，而是个雨刮摆动不同步的问题。用电机的复位信号来检运用模糊理论将人的经验知识、思维进行推理，控测两个雨刮运动的快慢，哪个雨刮先到复位位置，制过程的方法与策略由所谓模糊控制器来实现。模说明它快，通过单片机的ＰＷＭ口（ＲＣｌ和ＲＣ２），糊控制对那些难以获得数学模型或模型非常粗糙的对快的进行斩波。雨刮每运行一个周期比较一次，工业系统有独特优势。传统的ＰＩＤ控制技术已经比哪个先到复位位置就对哪个斩波，直到两个雨刮无较成熟，结构简单，性能稳定可靠，但也存在一些论在低速状态还是高速状态，都达到同步摆动…。系不足。例如，无法有效克服负载参数的大范围变化统方框图如图１所示。

和非线性因素对系统造成的影响，因而，不能满足高性能、高精度的要求。因此，模糊控制理论在工业控制领域中能发挥重要作用。我们采用参数白整定模糊ＰＩＤ控制器，代替传统的ＰＩＤ调节器，就是将模糊控制中模糊推理的思想和常规的ＰＩＤ控制结合起来，将误差和误差变化率作为模糊推理机的输入，然后对ＰＩＤ的３个参数进行在线自整定。这样可以取得较好的控制效果。

１工作原理

本文设计的雨刮器是采用具有高速和低速两个档位的雨刮电机来同时控制两个雨刮，雨刮器不工图１汽车雨刮系统方框图

作时，两个雨刮都停在风挡玻璃的中间，即雨刮电机复位位置。我们用ＰＩＣ单片机来控制整个系统，当２模糊控制原理

ＰＩＣｌ６Ｆ８７３的ＲＡ０口检测到红外线雨滴传感器的信在汽车雨刮系统中，有许多非线性因素都会号时，即有雨滴落在风挡玻璃上，两个雨刮就分别对雨刮同步造成影响。这样，我们就需要用人的左右摆动，当小雨时，雨刮器工作在低速挡，当大经验知识来调整ＰＷＭ信号的占空比。使两个雨刮雨时，雨刮器工作在高速挡。由于生产工艺的问题，

同步摆动。因此，考虑将ＰＩＤ控制算法的实用性

收稿日期：２００９－１２—３１

作者简介：赵岩（１９７６一），女，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，硕士研究生，研究方向为智能控制。

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方数据

与模糊控制算法的智能性相结合，实现优势互补，控制系统进行控制。可以减小系统的振荡性、超调量和调节时间，提高系统总体控翩效果的性能指标。典型的模糊自整定ＰＩＤ控制系统的结构如

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言变量是ＰＩＤ参数Ｋ，、Ｋ，、Ｋ。，输入、输出语言变

的影响较大，所以Ｋ的值要大小适中，以保证系统

使系统具有良好的稳态性能，应取较大的Ｋ，、Ｋ；

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３仿真实验分析

在工业过程中，二阶对象是很普遍的，为了不

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设计。以满足新钢厂烧结球团运输之需要。

改造后的专用敝车，其技术结构特点为：１）底板采用１０～１２ｍｍ的钢板，放弃原普通车辆底板的铺设方式，采用先铺两侧底板，中央加盖一块６０

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下水孔采用上加栅栏、下接１００ｍｍ长的导水管，以解决车体排水、漏矿以及车底板腐蚀的问题。

改造后的烧结矿车车门开闭系统，其设计思路是将原有的二个车体侧门以及带动车门开闭的大、小传动杆及传动主轴即全杠杆传动系统废除，利用侧墙、人字中梁及横梁用１０～１２ｍｍ钢板做成圆弧漏斗型下料装置，将一个开门的双作用风缸改为四个小型双作用风缸，全部安装于车体的中梁下部，四个活塞杆在储风缸通过操作阀送来的压力空气作用下，通过方枕主轴杠杆传动带动中梁两侧传动轴转动，传动轴使固定于其上的八个大刀片式传动拉杆推动四个圆弧型门往上翻，使漏斗自卸，经过这样的设计改造，很好的解决了卸货量不能控制，门自锁过紧及杠杆变形引起的各类问题和矛盾，有效的提高了车辆的使用率和完好率。

１２０００ｍｍ钢板的铺设工艺，解决了由于机械卸车机将底板卷起而损坏的技术问题，侧墙、端墙与底板，侧墙与端墙之间采用了护堆结构，增加了车厢体的抗冲击能力；２）采用全钢无门中边敞车设计，车体全钢全封闭无门，圈梁采用双根１４ａ槽钢对合的双

圈梁形成，增强了圈梁的强度，根据球团矿的比重，

为防止运用时的集重和超载问题，车体内侧面高度为１４００ｍｍ，３）车体端墙采用箱体结构，角柱采用１４ａ槽钢与１０ｍｍ钢板组成，替代传统１６０ｍｍ角柱，端梁上横卧１４ａ槽钢作为辅助端梁，端梁中间采用两根２０槽钢作为加强筋，辅助端梁与１位加强筋之间增设三根１４ａ槽钢辅助加强筋，以加强强度和安装钩提杆，端板采用１０ｍｍ钢板，形成了结构合理、强度大的端墙组合。解决以往自备敝车端墙由于装卸过程中受力过大产生端墙外涨，影响运输和增加检修工作量的问题；４）侧墙采用６根立侧柱，７根辅助侧柱和６～８ｍｍ钢板组成，辅助侧柱由１４ａ槽钢与１０ｍｍ钢板组合而成。侧梁采用２５槽钢，辅助侧梁与车底架、辅助横梁托板相连，增加了侧墙的整体强度，解决了原车运用中侧墙外涨、侧梁下垂的问题；５）底板均匀分布１０个①１００ｍｍ的下水孔，

【上接第１８０页】

３结论

改进后的烧结球团车，车辆的定距与车体长度的比例保持不变，降低车体的重心高度，原有的车辆走行部分、车购缓冲装置、空气制动系统原则上利用，进库检修的周期延长，段修、厂修的修理费用明显降低，车辆的强度和动力性能明显加强，漏矿率为零，在生产运用中，取得良好的效果，使车辆的完好率得到极大的提高，用户和检修部门都对其运用效果给予了充分的肯定，实践证明，可以推广使用。

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失一般性，我们取作为雨刮系统的模型。我们使用与ＭＡＴＬＡＢ具有交互编程功能的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包，仿真结果如图３所示ｆ４】，可以看出与ＰＩＤ控制器和常规模糊控制器相比较，参数自整定模糊ＰＩＤ控制器具有调节速度快，超调量小，控制精度高等特点。

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４结论

本文仿真实现了一个基于参数自整定模糊ＰＩＤ控制器的汽车雨刮系统，其特点是在常规ＰＩＤ调节器的基础上，应用模糊集合理论建立ＰＩＤ参数、、同误差绝对值、误差变化绝对值之间的调整规则，并根据系统的误差、误差变化率实时整定ＰＩＤ参数的一种模糊控制器。这种控制方法较之常规的固定模糊控制规则的模糊控制方法，对环境变化有较强的自适应能力，可以更好地提高系统的控制性能。

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参考文献：

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【４】闻新，周露，李东江．ＭＡＴＬＡＢ模糊逻辑工具箱的分析与应

用ＩＭｌ．北京：科学出版社，２００１，１

１２—１２８．

图３系统响应曲线

【１８８】

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万方数据　

基于模糊PID控制器的汽车雨刮系统的研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

赵岩， 张春晶， ZHAO Yan， ZHANG Chun-jing黑龙江科技学院电气与信息工程学院,哈尔滨,150027制造业自动化

MANUFACTURING AUTOMATION2010,32(2)1次

参考文献(4条)

1.闻新;周露;李东江 MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用 20012.诸静 模糊控制原理与应用 19953.廉小亲 模糊控制技术 20034.李学海 PIC单片机 2004

引证文献(1条)

1.李旭伟 基于模糊PID位置控制器的研究[期刊论文]-湖州师范学院学报 2010(2)

本文链接：/Periodical_zzyzdh201002056.aspx

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m6a1.html