專利名稱：一種智能車載雨刮器的模糊控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種智能車 載雨刮器的模糊控制方法，尤其涉及一種根據(jù)駕駛員操作行為進行分析和模糊識別，進而控制車載雨刮器時間間隔和速度的方法，屬于車輛配件控制技術領域。
背景技術：
雨刮器是所有車輛必須配置的輔助部件之一，其作用是在雨雪天氣中，清除車輛前后擋風玻璃上的雨雪，以保證駕駛員視線清楚?，F(xiàn)有普通車輛的雨刮設備一般設置有慢速、中速、快速三檔速度調(diào)節(jié)，其中慢速檔通過延長兩次雨刮運動之間的時間間隔，中速檔和高速檔則調(diào)節(jié)雨刮運動速度。根據(jù)雨量的大小，駕駛員可以選擇其中的一檔工作。一般情況下，各檔的時間間隔和速度都是事先調(diào)節(jié)好的，駕駛員在實際操控中，只能選擇不同的檔位，無法根據(jù)實際雨量的大小，具體調(diào)節(jié)雨刮器的時間間隔和速度。因此， 當雨量較小時，即使慢速檔的工作速度也太快，雨刮條刮過相對干燥的擋風玻璃，反而模糊視線；而當雨量較大時，由于雨刮的工作速度無法和雨量相匹配，只能啟用更高的速度檔位。這不僅增加了雨刮條不必要的摩擦，減少了使用壽命，而且也不是一種好的駕駛體驗。 為了改善雨刮器性能，已經(jīng)提出了多項技術解決方案，如公告號為CN 2052368U的中國實用新型專利“全自動雨刮器”公開了一種將雨水信號轉(zhuǎn)換為電流信號，并經(jīng)放大器將電流放大，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的技術方案。這種技術方案的好處是成本低，缺點是速度調(diào)節(jié)效果不佳。公告號為CN 2118669U的中國實用新型專利“可調(diào)間歇式雨刮器控制器”公開了采用頻率調(diào)節(jié)電位器和自動復位電路調(diào)整雨刮器工作間隔時間的技術方案，優(yōu)點是結構簡單、成本低，缺點是操控復雜。公告號為CN 1415507A的中國發(fā)明專利“智能雨刮器”公開了一種在車頂迎風方向安裝特別設計的雨量傳感器，檢測雨量大小，然后由單片機控制電機工作在最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)的技術方案。這種技術方案的好處在于駕駛員無需人為地頻繁切換雨刮器的速度，缺點是需要安裝雨量傳感器，且安裝維護復雜。而公告號為CN 2812064Y的中國實用新型專利“一種基于接近覺傳感器的智能雨刮控制裝置”公開了選用接近覺傳感器代替雨量傳感器的技術方案。公告號為CN 201294430Y的中國實用新型專利“雨量感應刮水電機”則公開了一種能夠直接感應雨量大小并控制檔速的電機。另外，公告號為CN 101750965A的中國發(fā)明專利“汽車雨刮器雨量自適應傳感方法”公開了優(yōu)化雨量傳感器量化雨量強度的自適應技術方案?？偟膩碚f，以上的技術解決方案都是大多基于雨量強度的檢測，而優(yōu)化雨刮效果的最終目的是清除前后擋風玻璃上的雨雪，以使駕駛員視線清晰，就這個目標來說，首先應該建立雨量強度和視線清晰之間的關系，而這個關系的建立存在較復雜的約束條件，換句話說，即使準確地檢測了雨量強度，合理地調(diào)節(jié)了雨刮時間間隔和速度，也未必能達到使駕駛員視線清晰的目的，更何況不 同駕駛員對視線清晰的要求也不一樣，固定的反饋參數(shù)也不一定適合每一位駕駛員。因此目前市面上銷售的車載雨刮器大多還是采用傳統(tǒng)的三檔位驅(qū)動電機。本發(fā)明的出發(fā)點是在實際使用中，駕駛員的主觀判斷是視線清晰與否的重要依據(jù)。一般情況下，如果雨量較小，慢速檔都嫌快時，駕駛員會主動關閉雨刮，以延長時間間隔；而當雨量較大時，駕駛員又會主動加快速度檔，以達到快速清除的效果。因此，如果能夠智能分析駕駛員的操作行為，并提取出反饋參數(shù)，以控制雨刮時間間隔和速度，可以達到更好的適用性和易用性。在本發(fā)明公開的技術方案中，不需要額外加裝雨量傳感器，駕駛員本身就是最好的雨量觀察者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一種智能車載雨刮器的模糊控制方法，使得在不額外增加雨量傳感器的情況，在改進三檔式雨刮控制電氣結構的基礎上，對駕駛員操作行為進行分析和模糊識別，以獲取反饋參數(shù)，進而控制雨刮器的時間間隔和速度，達到有效去除雨雪，保證駕駛員視線清晰。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下控制結構本發(fā)明一種智能車載雨刮器的模糊控制方法，其控制結構主要包括雨刮控制桿、 微控制器、駕駛員、無級調(diào)速電機、車輛擋風玻璃、雨刮執(zhí)行機構。其中，駕駛員根據(jù)車輛擋風玻璃上的雨量強度，通過控制雨刮控制桿選擇檔位，微控制器接受雨刮控制桿的檔位信息，根據(jù)模糊控制算法，調(diào)節(jié)無級調(diào)速電機的時間間隔和速度，并最終驅(qū)動雨刮執(zhí)行機構完成整個控制過程。一般情況下，使用傳統(tǒng)的三檔式雨刮控制器，有以下幾種情況(1)在雨量強度較小時，駕駛員會選擇手動慢速檔，即等到雨量在車輛擋風玻璃上積聚到一定量，并導致視線模糊之后，才執(zhí)行一次慢速檔操作，執(zhí)行完之后，立即手動關閉慢速檔，等雨量再度積聚之后，再重復操作；(2)在雨量強度稍大時，駕駛員會選擇慢速檔，雨刮控制器按照預先設定的時間間隔和速度執(zhí)行操作，此時在雨量積聚之前即被清除，達到了動態(tài)平衡，在滿足駕駛員視線要求的情況下，駕駛員不會進行手動調(diào)節(jié)；(3)在雨量強度進一步增大時，駕駛員會選擇中速檔，雨刮控制器按照預先設定的中檔速度連續(xù)執(zhí)行操作，達到動態(tài)平衡；(4)在雨量強度很大時，駕駛員會選擇快速檔，雨刮控制器按照預先設定的快檔速度連續(xù)執(zhí)行操作，達到動態(tài)平衡。事實上，雨刮控制器都有最快速度限定，因此當雨量強度特別大時，也無法選擇更快檔速度了，不過這種氣象條件一般很少出現(xiàn)。在上述過程中，雖然駕駛員可以根據(jù)不同的雨量強度選擇不同的操作模式，但是不同檔位的時間間隔和速度是預先設定的，無法自適應調(diào)節(jié)。一般情況下，在雨量強度和雨刮控制器速度不匹配時，有的時候駕駛員可能會通過主動切換檔位的方式進行調(diào)節(jié)，以達到視線清楚。事實上，駕駛員的這種主動調(diào)節(jié)，正是雨量強度的直接反饋，通過分析駕駛員的操作行為，模糊識別駕駛員對雨量強度的判斷，作為反饋信息，進而調(diào)節(jié)無級調(diào)速電機速度。
因此，本發(fā)明提出的技術方案如下通過測算檔位切換時間間隔獲得駕駛員對雨量強度的判斷，在某一檔位上停留時間越長，說明駕駛員對該檔位認可度越高，反饋量越少；(1)模糊化過程。(2)建立二維輸入。設(P，At)表示“檔位-檔位停留時間”數(shù)對，其中取值范圍為P e {0,1,2,3}, At > 0 ；(3)記錄檔位停留時間。所謂“檔位停留時間”是指從駕駛員切換至某一個檔位開始，到切換至另一個檔位結束之間的時間間隔；(4)計算隸屬度。選擇隸屬度函數(shù)為
權利要求
1.本發(fā)明一種智能車載雨刮器的模糊控制方法，其控制結構主要包括雨刮控制桿、 微控制器、駕駛員、無級調(diào)速電機、車輛擋風玻璃、雨刮執(zhí)行機構，其中，駕駛員根據(jù)車輛擋風玻璃上的雨量強度，通過控制雨刮控制桿選擇檔位，微控制器接受雨刮控制桿的檔位信息，根據(jù)模糊控制算法，調(diào)節(jié)無級調(diào)速電機的時間間隔和速度， 并最終驅(qū)動雨刮執(zhí)行機構完成整個控制過程，其特征在于通過測算檔位切換時間間隔獲得駕駛員對雨量強度的判斷，在某一檔位上停留時間越長，說明駕駛員對該檔位認可度越高，反饋量越少；為達到此技術目的，其實現(xiàn)步驟包括(1)模糊化過程；(2)建立二維輸入，設(P，At)表示“檔位-檔位停留時間”數(shù)對，其中取值范圍為 Pe {0,1,2,3}, At > O ；(3)記錄檔位停留時間，所謂“檔位停留時間”是指從駕駛員切換至某一個檔位開始，到切換至另一個檔位結束之間的時間間隔；(4)計算隸屬度，選擇隸屬度函數(shù)為公式中已經(jīng)考慮到檔位是連續(xù)排列的，在選擇某一檔位時會順帶經(jīng)過中間檔位，因此需要忽略這種情況，T0為這種情況設定最小時間間隔閾值；(5)設置模糊閾值，將隸屬函數(shù)分成兩個模糊子集{朱匹配，匹配}，公式為五c I失匹配(6)判斷失匹配方向，根據(jù)駕駛員選擇的下一個檔位確定欠匹配和過匹配，公式為/欠匹配PpP0Cii Cl S、1過匹配VP0其中，P1為后一個檔位，P0為前一個檔位；(7)模糊推理過程；(8)欠匹配邏輯，需要加快雨刮器速度；IF E =失匹配 AND CE =欠匹配 THEN CU = CU1(9)過匹配邏輯，需要降低雨刮器速度；IF E =失匹配 AND CE =過匹配 THEN CU = CU2(10)匹配邏輯，保持現(xiàn)狀不處理； IF E =匹配 THEN CU = CU3 = 0 其中CU為模糊量輸出；(11)去模糊化過程，用以下公式計算反饋控制量 一 CU,-MoFeedback " ^式中，μ (At)越小，說明駕駛員越不認可當前檔位，反饋量應該越大，反饋的方向由 CUi確定；(12)更新速度值，Vnew= V0LD+VFEEDBACK,為了避免過深反饋，需對Vnew進行限幅；(13)反饋量限幅，采用公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能車載雨刮器的模糊控制方法，其控制結構主要包括雨刮控制桿、微控制器、駕駛員、無級調(diào)速電機、車輛擋風玻璃、雨刮執(zhí)行機構。其中，駕駛員根據(jù)車輛擋風玻璃上的雨量強度，通過控制雨刮控制桿選擇檔位，微控制器接受雨刮控制桿的檔位信息，通過測算檔位切換時間間隔獲得駕駛員對雨量強度的判斷，在某一檔位上停留時間越長，說明駕駛員對該檔位認可度越高，反饋量越少，由此根據(jù)模糊控制算法，調(diào)節(jié)無級調(diào)速電機的時間間隔和速度，并最終驅(qū)動雨刮執(zhí)行機構完成整個控制過程。
文檔編號G05B13/02GK102331713SQ201110269600
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者朱安定 申請人:浙江工商大學