[发明专利]一种基于智能预测的轮胎保护装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于智能预测轮胎保护装置的控制方法，其特征在于，采用的智能预测轮胎保护装置包括轮胎装置、检测系统、采集模块、控制系统以及制动系统；

所述轮胎装置包括轮胎(1)和轮毂基座(15)；

所述检测系统安装于轮胎装置上，用于检测轮毂基座与轮胎内壁的距离、检测轮胎内的胎压信号以及检测轮胎的温度信号；检测系统包括超声波系统(4)、胎压监测系统(8)和温度检测系统(16)，所述采集模块为无线采集模块(14)；所述超声波系统通过基准偏差镜(2)安装于轮毂基座上，超声波系统发射的超声波沿超声波路径(3)进行传输，用于监测轮毂基座与轮胎内壁的距离信号，并将检测到的距离信号通过无线传输方式发送至无线采集模块；

所述胎压监测系统用于检测轮胎内的胎压，并将检测到的胎压信号通过无线传输方式送至无线采集模块；

所述温度检测系统检测轮胎的温度信号，并将检测到的温度信号通过无线传输方式送至无线采集模块；

所述采集模块将采集到的距离信号、胎压信号和温度信号传送至控制系统；

所述控制系统用于控制制动系统，进而控制车辆运行；并用于提示轮胎检修提醒；控制系统包括控制器(13)、辅助制动执行机构(10)、语音提醒系统(11)和显示系统(12)；所述控制器的输出分别与辅助制动执行机构、语音提醒系统和显示系统的输入连接；所述辅助制动执行机构的输出与制动系统连接，用于控制车辆；所述语音提醒系统用于语音提示轮胎需要检修；所述显示系统用于提示轮胎建议维修；

该控制方法采用T-S模糊预测控制，包括以下步骤：

(1)定义输入、输出变量及模糊分割

输入变量x＝[x₁,x₂,x₃]；

输出变量y；

各变量定义如下：

输入变量x₁：胎压值c；

输入变量x₂：胎温值t；

输入变量x₃：变形量Δl；

输出变量y：安全系数s；

各输入变量的模糊分割为：

输入变量x₁：胎压值c模糊分割：

[PL(正大)，ZE(零)，NL(负大)]；

输入变量x₂：胎温值t模糊分割：

[PL(正大)，ZE(零)，NL(负大)]；

输入变量x₃：变形量Δl模糊分割：

[PL(正大)，ZE(零)，NL(负大)]；

输出变量y：安全系数s，采用T-S模糊模型，输出值是精确值，无需模糊分割；

(2)模糊推理

T-S模糊模型采用“if-then”规则定义模糊规则，具体T-S模糊控制规则为Rⁱ：

其中，为模糊系统的模糊集合，i为模糊集合数，i＝1,2,3，即正大、零、负大，j为输入变量个数，j＝1,2,3；与为模糊系统参数，范围为(0，1)，y_i为根据模糊控制规则得到第i条规则的输出，输入部分是模糊的，输出部分是确定的，T-S模糊推理表示输出为输入的线性组合；

输入变量x＝[x₁,x₂,x₃]，首先根据模糊规则计算各输入变量的隶属度：

式中，分别为隶属度函数的中心和宽度；

(3)模糊计算与输出

将隶属度进行模糊计算，采用模糊算子为连乘算子：

其中，ωⁱ为模糊算子，物理意义为第i条模糊控制规则的权重，为输入变量x₁属于模糊集合的隶属度，为输入变量x₂属于模糊集合的隶属度，为输入变量x₃属于模糊集合的隶属度；

第i条规则输出为y_i，它的权重为ωⁱ，则根据模糊计算结果计算模糊模型的总输出值y：

(4)输出信号处理

将输出值y按等级划分为五个等级：

优秀：0.9≤y≤1；

良好：0.8≤y0.9；

建议检修：0.7≤y0.8；

警告：0.6≤y0.7；

危险急停：y0.6；

其中，优秀与良好表明轮胎可以正常运行；

所述T-S模糊预测控制，还包括建议检修控制方案、警告控制方案和急停控制方案；

所述建议检修控制方案为：控制器输出建议检修至显示系统，提醒驾驶员对车辆进行检查；

所述警告控制方案为：控制器输出警告信号至语音提醒系统，提醒驾驶员对车辆进行检查；

所述急停控制方案：分为自动控制模式与手动控制模式，可通过切换开关进行切换；

所述自动控制模式为：控制器输出控制信号，控制辅助制动执行机构进行间歇性制动，制动动作为：制动1秒，停止制动1秒，制动力为车辆总制动力1/3，如此循环，直至车辆停止，自动控制模式可切换手动控制模式，由驾驶员自行控制车辆；

手动控制模式：当切换为手动控制模式，由驾驶员通过控制制动踏板控制车辆的行驶。