模糊控制算法在汽车中的应用综述

模糊控制算法在汽车中的应用综述

摘要：模糊控制应用于没有精确数学模型的对象,具有很大的优越性。随着模糊控制技术的不断发展, 它越来越广泛应用在汽车上, 本文分别介绍模糊控制的原理及特点，在ABS 系统、汽车巡航系统、汽车空调的使用情况, 并介绍各个模糊控制系统的组成。

关键词：汽车；模糊控制；ABS 系统；汽车巡航系统；汽车空调

Application of Fuzzy Control Algorithm in Motor Vehicl e

ZHANG Zhen-hua

(College of Aeronautical Manufacturing Engineering, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063,China) Abstract ：Fuzzy control is applied to the object without accurate mathematical model has great superiority. With the continuous development of fuzzy control technology, it is widely used in automobile. This paper introduces the principle and characteristics of fuzzy control in ABS system, automobile cruise control system, the use of automotive air conditioning, and introduces the various components of the fuzzy control system.

Key words ：The car;fuzzy control;anti-lock braking system;The car cruise system;automotive air conditioning

引言

传统的常规控制方法是基于被控对象的数学模型基础上的，然而某些情况下我们难以精确地建立起被控对象的数学模型，因而难以对被控对象进行精确地控制。为此可以采用一种基于语言规则与模糊推理的高级控制策略即模糊控制对多变量、非线性、不确定的复杂系统进行有效控制。此方法在汽车的系统控制中得到有效应用。

模糊控制理论发展初期在西方遇到了很大的阻力, 西方学者认为模糊控制在应用研究中意义不大。然而, 在东方尤其是日本, 模糊控制却得到了迅速的发展,20世纪80年代,日本的工程师用模糊控制技术首先实现了对一家电子水净化工厂的控制, 又开发了仙台地铁模糊控制系统, 创造了当时世界上最先进的地铁系统, 而这引起了模糊控制领域的一场巨变,使得西方又开始重视模糊控制理论[1]。

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早在七十年代中期,我国就开始了智能控制的研究和应用, 并且取得了许多应用成果, 我国是最早把模糊理论引入气象预报、地震预测和高炉冶炼控制等方面应用的国家之一。例如, 在地震发生趋势预测中对模糊信息的处理在工程设计方面发展了软件理论, 并求得最佳设计方案研究出许多专家系统, 特别是运用模糊数学方法描述中医经验在交通网、水管网、通信网、可靠性分析方面的实际功能运用等。

随着科学技术的不断发展和进步以及人们生活水平的提高, 人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求也不断提高, 特别是对空气的温度、湿度、以及洁净度的要求,使空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广, 要实现的任务复杂, 它通过空调系统为建筑物的不同区域提供满足不同使用要求的环境。

在满足用户对空气环境要求的前提下, 采用先进的控制策略对空调系统进行控制, 达到控制要求并且节约能源成为空调控制系统的最终目标。特别是近几年来,“绿色建筑”、“环保建筑” 的提出, 使得对空调控制系统的控制模式的研究显

得尤为重要。现阶段的中央空调系统的控制几乎仍采用传统的控制模式。传统的控制模式主要存在以下几方面的问题：

①传统的控制理论都是建立在以微分和积分为工具的数学模型之上的, 而实际的中央空调系统难以建立精确的数学模型,即使建立了数学模型, 面对不同的环境条件和不同的室内负荷, 控制效果也许并不理想

②在实际工程中, 被控对象是非线性、大滞后的复杂系统。数学模型的难以建立, 系统工作点变化频繁等因素都是传统控制理论无法解决的

③传统的控制系统输入信息比较单一, 而现代的复杂系统要以各种形式视觉的、听觉的、触觉的以及直接操作的方式,将周围的环境信息作为系统输入, 并将各种信息进行融合、分析和推理, 相应地采取对策或行动。对这样的控制系统就要求有自适应、自学习和自组织的功能, 因而需要新一代的控制理论和技术支持。洁净空调的主要控制参数有含尘量、风速、换气次数、室内压力、温度、湿度。而受各种因素的影响, 目前所采用的控制方式仍以控制为主, 控制能够满足现阶段大多数场合下洁净空调的控制要求。但是对于被控对象具有非线性、大滞后等特性, 或者对于更加严格的控制参数和节能的要求,采用单一的PID 不能满足控制要求,在这种情况下,将模糊控制引入到了洁净空调控制系统中。

控制理论发展的特点之一是受到来自相关学科领域的影响很大。具有代表性的是神经网络七刀和模糊控制。年在伦赛卢尔工业学院召开了智能控制专题讨论会,讨论了智能控制学科的形成问题, 会后成立了控制系统学会下属的智能控制技术委员会。以实例说明智能控制, 提出用专家方法解决智能控制。年月在费城的德雷克塞尔大学召开了由控制系统学会和计算机学会联合举办的智能控制国际研讨会, 会议总结了主要研究成果, 提出智能控制结构的设想。

综上,智能控制技术发展迅速, 并且越来越受到人们的关注,其应用领域也在不断扩大,它代表着控制理论的发展方向, 因此, 在不久的将来, 将有更多的领域引入智能控制技术, 智能控制现在还处于初步发展阶段, 具有很大的发展潜力和研究价值。智能控制在其它领域的成功应用为智能控制技术在洁净空调温度控制系统中的应用提供了可靠的理论基础和实践经验, 因此智能控制技术在洁净空调温度监控系统中的应用研究是可行的并且具有研究价值。

1、模糊控制理论概述

1.1 什么叫模糊控制？

所谓模糊控制，就是对难以用已有规律描述的复杂系统，采用自然语言（如大、中、小）加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达，模糊控制是一种基于语言的一种智能控制。

1.2 为什么采用模糊控制？传统的自动控制控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型（即传递函数模型或状态空间模型）的基础上，但是在实际中，很多系统的影响因素很多，油气混合过程、缸内燃烧过程等），很难找出精确的数学模型。这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大。因为模糊控制不用建立数学模型不需要预先知道过程精确的数学模型。

要研制智能化的汽车，就离不开模糊控制技术如汽车空调：人体舒适度的模

糊性和空调复杂系统。

1.3 工作原理

模糊控制是以模糊集合理论、模糊语言及模糊逻辑为基础的控制，它是模糊数学在控制系统中的应用，是一种非线性智能控制。

模糊控制是利用人的知识对控制对象进行控制的一种方法，通常用“ if条件, then结果”的形式来表现，所以又通俗地称为语言控制。一般用于无法以严密的数