[发明专利]自适应前照灯系统的车灯控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据油门踏板、刹车踏板、离合器踏板、档位、方向盘转角以及前后轴高度等信息的汽车自适应前照灯系统的车灯控制算法。

背景技术

目前，车辆的前照灯系统主要由近光灯、远光灯、行驶灯和前雾灯组合而成。汽车在城市道路行驶并且处于限速的情况下，主要采用近光；在乡间道路或者高速公路上高速行驶时，主要采用远光；雾天行驶时，应该打开雾灯；白天行驶时，应该打开行驶灯(欧洲标准)。但在实际的使用中，传统的前照灯系统存在诸多问题。例如，现有近光灯近距离的照明效果很不好，交通状况比较复杂时经常会有司机将近光灯、远光灯和前雾灯统统打开；车辆在转弯的时候存在照明的暗区，严重影响了司机对弯道上障碍物的判断；车辆在雨天行驶的时候，地面积水反射前照灯的光线，产生反射眩光等。

上述这些问题的存在，使得研制一种具有多种照明功能的前照灯系统成为必要，并且出于安全考虑，这些功能的切换必须是自动实现的。

AFS自适应前照灯系统是一种使近光灯光轴在水平方向上进行左右转动，在垂直方向上进行上下摆动的灯光随动系统，该系统由传感器组、传输通路、电控单元和执行机构组成。前照灯依据油门踏板、刹车踏板、离合器踏板、档位、方向盘转角以及前后轴高度等信息进行自动光照调节控制，使驾驶员获得更好的视觉效果。因此在夜间行驶、前方交叉路口、弯道处，可以明显提高司机对于周围环境的可视性，能有效地降低驾驶者在夜晚弯路上行车的疲劳程度，使驾驶者能看清转弯处的实际路况，进而有充分的时间应付紧急情况，从而明显提升行车的安全性。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于模糊PID的AFS车灯控制算法，通过传感器组采集油门踏板、刹车踏板、离合器踏板、档位、方向盘转角以及前后轴高度等信息，根据AFS动力学模型的特性模拟车辆姿态信息和车速信息，将该信息送到模糊PID控制单元，在线修改控制前照灯的电机的控制参数K_P、K_I和K_D，从而实现汽车自适应前照灯系统中的车灯控制。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明自适应前照灯系统的车灯控制方法包括如下步骤：

1)自适应前照灯AFS系统的车灯转向角度由油门踏板、刹车踏板、离合器踏板、档位、方向盘转角以及前后轴高度信息决定；

2)根据AFS动力学模型的特性模拟车辆姿态和车速，结合不同的车型和道路状况，得到车灯的转向角度；

3)结合前照灯左右、纵倾转弯角度经验范围，创建语言控制规则，并依据其进行模糊推理，构建模糊控制规则表；

4)通过计算模糊关系获得模糊输出判决，利用反模糊化，得到车灯转角的实际控制量，进而输出电机控制值至电机驱动模块。

本发明自适应前照灯系统的车灯控制算法是一种智能PID控制算法，可以根据现场实际情况，自动调整PID参数，把PID控制与专家系统相结合，实现最佳控制。由于控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示，因此采用模糊理论是解决此问题的有效途径，运用模糊规则对实际响应情况进行模糊推理，自动实现PID参数的最佳调整。与现有其它技术相比，在对电机进行精确建模的基础上，本发明的自适应前照灯系统车灯控制算法具有控制品质好、鲁棒性强、算法简单、调试方便、适用性广泛等特点。

附图说明

图1是前照灯横向转角计算模型。

图2是车身纵倾角的计算模型。

图3是模糊自适应PID控制系统结构。

图4是本发明控制系统原理图。

具体实施方式

如图4所示，AFS系统主要采用信息融合和智能控制技术对车灯进行控制，实现车灯两大自动转向功能，下文结合附图以及具体实施例对本发明进行详细描述。

1转向角度计算

1.1左右随动转向角度

传统前灯的光线因为和车辆行驶方向保持一致，所以难免存在照明的暗区。本发明根据方向盘的转角以及车速信息，结合横向转角经验计算公式以及实验模型，对前照灯的旋转角度进行实时计算，保证了前照灯的照明方向随车辆的转向而运动，从而增加了车辆弯道行驶的安全系数。

左右随动转向角度采用由SAE推荐的横向转角计算公式计算(几何模型见图1)：

该公式是一个经验公式，式中H表示前照灯安装高度，R表示车辆的转弯半径。转弯半径R在具体行车过程中是一个较难直接测量的变量，一般有两种方法计算转弯半径：

①使用横向加速度传感器计算转弯半径；

②使用方向盘转角传感器计算转弯半径。