一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统，包括故障检测电路、雨量检测电路、电机驱动电路、雨刮工作模式显示电路以及复位电路；所述雨量检测电路通过雨量检测装置检测降雨量大小，进而控制雨刷器摆动速度；所述电机驱动电路由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动，从而控制雨刮器工作。本发明专利技术将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。

An Intelligent Wiper System for Automobile Based on Fuzzy Control

The invention provides an intelligent wiper system for automobiles based on fuzzy control, including fault detection circuit, rainfall detection circuit, motor driving circuit, wiper working mode display circuit and reset circuit; the rainfall detection circuit detects rainfall through the rainfall detection device, and then controls wiper swing speed; the motor driving circuit is output by a single chip computer to a certain extent. Frequency pulses drive the relay through the triode. When the relay is closed, the two ends of the DC motor bear forward voltage, and the motor starts to control the wiper. The invention fuzzifies the variation of speed deviation and speed deviation into the input language variable of the fuzzy controller, chooses the output language variable of the control PWM according to a set of fuzzy control rules, and drives the DC motor through the pulse width modulation technology to make the two wipers oscillate synchronously.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统
本专利技术涉及汽车配件领域，具体涉及一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。
技术介绍
汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，现代汽车正从一种单纯的交通工具朝着满足人们需求、安全、节能和环保的方向发展。为了满足人们对汽车日益提高的要求，汽车研发及生产机构必然要将越来越多的电子产品引入到汽车上，智能控制系统也成为汽车革新的主要内容。雨刮器属汽车附件，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃及大灯玻璃上的雨雪、灰尘和水泥等，以保证玻璃透明清晰。目前传感器在汽车上的应用已经相当广泛，汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子
研究的核心内容之一。在对于汽车雨刮器的研究上，智能雨滴传感器自然成了智能刮水器系统的重要组成部分。智能化传感器是具有智能功能的高档传感器，它具有检测、信息处理功能、自动进行各种误差补偿、精度高、量程覆盖范围大、稳定性好、输出信号大、信噪比高、传输中抗干扰性能好，可远距离输送信号，有的还带有自检功能。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提出了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。技术方案：一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统，包括故障检测电路、雨量检测电路、电机驱动电路、雨刮工作模式显示电路以及复位电路；所述雨量检测电路通过雨量检测装置检测降雨量大小，进而控制雨刷器摆动速度；所述电机驱动电路由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动，从而控制雨刮器工作；所述故障检测电路用于检测雨刮器故障；所述雨刮工作模式显示电路用于判断雨刮出于何种工作模式并显示；所述复位电路用于启动时的复位，使系统各部件处于确定的初始状态。所述复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。所述故障检测电路具体为：在电机与接地之间连接一个小电阻，将比较器的正端给定略大于电机正常运行时小电阻两端的电压值，而比较器负端则接在小电阻的高电位上；电机正常运行情况下，电阻的端电压较小，比较器正端电压会大于或等于负端电压而当电机堵转时，由于电流急剧上升，所接小电阻端电压急剧变大，从而导致比较器正端电压小于负端电压的现象出现；利用比较器的特性，通过比较器的正负端电压来判断电机是否出现堵转故障：若在一定时间内，比较器正端电压与负端电压相差不大，则表明电机正常运转；若在一定时间内，比较器正端电压低于负端电压。所述雨量检测电路采用红外式雨量检测装置。所述电机驱动电路由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动。在继电器两端并联一个反向二极管，起到续流的作用。有益效果：本专利技术将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。光源发射器将红外光以固定角度投射到挡风玻璃上，经由挡风玻璃棱镜反射回到红外线接收器；在挡风玻璃清晰的情况下，红外接收器收到的红外线总量与红外线发射器发出的红外线总量基本相等。当有雨滴落在挡风玻璃上时，部分红外线会因雨滴的折射而分散到外部，导致红外接收器接收到的红外线总量小于发射器发出的红外线总量。通过对红外线总量的检测，判断雨量的大小，进而发出刮水请求到雨刷控制器，完成不同档位的刮水行为。附图说明图1为本专利技术的雨量检测电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术的智能汽车雨刮系统包括故障检测电路、雨量检测电路、电机驱动电路、雨刮工作模式显示电路以及电路设计中的复位电路和时钟电路两个基本模块。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。ST89C52单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。本设计中复位电路采用手动按钮复位方式。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图一）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。故障检测电路：在雨刷工作状态中，最常见的故障便是雨刷电机堵转。当电机出现堵转现象时，流过电机线圈电流会急剧上升，如果堵转现象不能得到及时解决可能会导致电机线圈烧毁。具体解决方法如下：在电机与接地之间连接一个小电阻,将比较器的正端给定略大于电机正常运行时小电阻两端的电压值，而比较器负端则接在小电阻的高电位上。电机正常运行情况下，电阻的端电压较小，比较器正端电压会大于或等于负端电压而当电机堵转时，由于电流急剧上升，所接小电阻端电压急剧变大，从而导致比较器正端电压小于负端电压的现象出现。我们利用比较器的特性，通过比较器的正负端电压来判断电机是否出现堵转故障：若在一定时间内，比较器正端电压与负端电压相差不大，则表明电机正常运转；若在一定时间内，比较器正端电压低于负端电压。雨量检测电路：在自动雨刷系统中，控制器通过雨量检测装置检测降雨量大小，进而控制雨刷器摆动速度。本专利技术采用红外式雨量检测装置。电机驱动电路：由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动。为了保护继电器，我们在继电器两端并联一个反向二极管，起到续流的作用。雨刮工作模式显示电路由单片机和数码管共同完成，雨刮工作时，单片机将判断雨刮出于何种工作模式，并有由单片机P0口各引脚和P1口的低四位输出对应的高低电平，控制数码管显示。本雨刮器可以实现以下的具体功能：a)具有高速和低速两个档位的雨刮电机来同时控制两个雨刮，雨刮器不工作时，两个雨刮都停在风挡玻璃的左侧位置，即雨刮电机复位位置。b)两电极复位端的时间偏差E及偏差变化为输入变量，PWM脉宽调制信号占空比增量U为输出量。c)消除系统稳态误差的性能比较差，尤其在变量分级不够多的情况下，还可能会在平衡点附件产生小幅震荡。d)可以在控制过程中采用改变量化因子和比例因子的方法，来调整整个控制过程中不同阶段上的控制特性，使其对复杂过程控制收到良好的控制效果。这种形式的控制器称为自调整比例因子模糊控制器。e)能够测出雨刮器的耐久性。f)求系统给定值与反馈值的误差e。微机通过采样获得系统被控量的精确值，然后将其与给定值比较，得到系统的误差。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统，其特征在于：包括故障检测电路、雨量检测电路、电机驱动电路、雨刮工作模式显示电路以及复位电路；所述雨量检测电路通过雨量检测装置检测降雨量大小，进而控制雨刷器摆动速度；所述电机驱动电路由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动，从而控制雨刮器工作；所述故障检测电路用于检测雨刮器故障；所述雨刮工作模式显示电路用于判断雨刮出于何种工作模式并显示；所述复位电路用于启动时的复位，使系统各部件处于确定的初始状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统，其特征在于：包括故障检测电路、雨量检测电路、电机驱动电路、雨刮工作模式显示电路以及复位电路；所述雨量检测电路通过雨量检测装置检测降雨量大小，进而控制雨刷器摆动速度；所述电机驱动电路由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动，从而控制雨刮器工作；所述故障检测电路用于检测雨刮器故障；所述雨刮工作模式显示电路用于判断雨刮出于何种工作模式并显示；所述复位电路用于启动时的复位，使系统各部件处于确定的初始状态。2.根据权利要求1所述的汽车智能雨刮系统，其特征在于：所述复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。3.根据权利要求1所述的汽车智能雨刮系统，其特征在于：所述故障检测电路具体为：在电机与接地之间连接一个小电阻，将比较器的正端给定略大于电机正常运行时小电阻两端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林夏民，
申请(专利权)人：南京锦冠汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32