[发明专利]基于模糊控制的智能雨刷控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车雨刷系统，尤其是一种智能雨刷控制器。

背景技术

雨刷系统是汽车的重要系统之一，传统的手动机械雨刷系统在使用过程中，会分散驾驶员的注意力。在雨雪天气，成为发生交通事故的重要隐患。

在智能雨刷系统中，控制器通过雨量传感器检测雨量大小，进而控制雨刷的摆动速度。智能雨刷使用过程中，无需驾驶者干预，可自动保持挡风玻璃清晰，增加了行车安全性。系统采用模糊控制，传统的PID控制虽然性能可靠，结构简单，但是无法克服负载参数大范围变化和非线性因素对系统造成的影响。随着模糊控制理论的完善和模糊控制技术的成熟，模糊控制器也得到了实际应用，它无需建立精确地数学模型，而是由人的经验知识和思维进行推理。因此模糊控制技术对于难以获得数学模型和模型粗糙的系统有独特的控制优势。

基于模糊控制技术的智能雨刷系统其核心是设计模糊控制器的设计，用模糊控制器代替传统的PID控制器，可以较好的对雨量传感器的非线性信号进行处理。

发明内容

本发明是要提供一种基于模糊控制的智能雨刷控制器，用模糊控制器代替传统的PID控制器，对雨量传感器的非线性信号进行处理，克服负载参数大范围变化和非线性因素对系统造成的影响。

   为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于模糊控制的智能雨刷控制器，包括雨量传感器，F330控制器，其特点是：F330控制器设计为模糊控制器，雨量传感器将检测挡风玻璃上有无雨滴及雨量的大小的信号通过A/D转换后输入模糊控制器，模糊控制器根据该信号判断当前雨量大小,并结合来自LIN 总线用户设定信息,输出脉宽调制信号（PWM）来控制雨刷器电机的摆动速度,驱动雨刷器机构扫除挡风玻璃上的雨水。

雨量传感器由玻璃棱镜、红外线光源发射器和红外线光源接收器组成，玻璃棱镜包括发射端和接收端在不同光轴上的第一至第四透镜镜面和第一，二反射壁,第一至第四探测面,挡风玻璃,内表面,外壳,电路板；发射端由发光二极管构成,接收端由光敏二极管构成.两者被集成在电路基板上，发射端的发光二极管发出的入射光通过发射端第一透镜镜面和第二透镜镜面被转换为平行光，经第一透镜镜面转换的平行入射光以45°入射角被第一反射壁反射，透过透明连接物质以45°角被挡风玻璃11上的第一探测面反射到接收端第三透镜镜面，第三透镜镜面将光束聚至接收端的焦光敏元件；经第二透镜镜面转换的平行光束，透过透明连接物，以45°角入射至挡风玻璃11的第二探测面，经第二探测面反射后，平行光束以45°的入射角经第二反射壁反射到达接收端的第四透镜镜面， 第四透镜镜面同样将平行光束聚焦至接收端的焦光敏元件；在挡风玻璃的表面形成四个对雨滴检测的探测面。

一种基于模糊控制的智能雨刷控制器的设计方法，其步骤是：

1．计算挡风玻璃由清晰到模糊的电压变化量：

其中，X为传感器采集从小雨，中雨，大雨时的模拟电压，为传感器模拟电压差分量

2．计算出电压差分量的平均值：

设定清晰无雨水时挡风玻璃的值为X1，得到一个电压变化量：

3．令和E作为模糊控制的两个输入，设定控制规则，得到模糊控制算法控制器。

设定控制规则方法是：首先设定和E的隶属度函数，其次，根据和E隶属度函数和模糊控制器有两个输入，一个输出，三个量的基本模糊集均为3，模糊逻辑推理，设定九条控制规则：

1． If (电压差分量 is min) and (电压变化量 is min) then (模糊控制输出 is min)

2．If (电压差分量 is mid) and (电压变化量 is min) then (模糊控制输出 is min)  

3．If (电压差分量 is max) and (电压变化量 is min) then (模糊控制输出 is mid)  

4. If (电压差分量 is min) and (电压变化量 is mid) then (模糊控制输出 is mid)  

5. If (电压差分量 is mid) and (电压变化量 is mid) then (模糊控制输出 is mid)  

6. If (电压差分量 is max) and (电压变化量 is mid) then (模糊控制输出 is max)  

7. If (电压差分量 is min) and (电压变化量 is max) then (模糊控制输出 is mid)