技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于緩速器控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液力緩速器的智能控制系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
汽車的安全性一直以來都很重要，特別是在汽車運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，要求車輛有更高的運(yùn)營效率，因此車載質(zhì)量增加，車速提高，車輛行駛的動(dòng)能成指數(shù)曲線增加。行車制動(dòng)器的制動(dòng)能力由于受多種因素的限制不能同步提高，下長坡長時(shí)間持續(xù)制動(dòng)和高速制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器遭受巨大動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能的強(qiáng)負(fù)荷，制動(dòng)襯片和制動(dòng)鼓的溫度可高達(dá)1000℃。在這樣高的溫度下，不僅制動(dòng)能力下降，而且制動(dòng)鼓極易龜裂，制動(dòng)襯片嚴(yán)重磨損或燒損。致使制動(dòng)器壽命降低，早期損壞，增加維修成本，甚至威脅行車安全。先進(jìn)的盤式制動(dòng)器質(zhì)量輕，性能好，維修費(fèi)用低，但由于摩擦面積小，遭受制動(dòng)時(shí)巨大動(dòng)能產(chǎn)生的熱負(fù)荷使其表面的溫度比鼓式制動(dòng)器還要高，磨損嚴(yán)重，同樣不能滿足坡路持續(xù)制動(dòng)和高速強(qiáng)力制動(dòng)的要求。
液力緩速器作為一種有效的車用制動(dòng)輔助裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，緩速力矩范圍寬；液力緩速器與發(fā)動(dòng)機(jī)緩速聯(lián)合工作，可以獲得最佳的緩速組合 ；由于液力緩速器自身有自己的供油系統(tǒng)，可以在最短的時(shí)間內(nèi)使大量的車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)散掉，不僅沒有過熱問題，而且還可以在車輛下長坡過程中保持發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀態(tài)，既節(jié)省燃料又保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)；液力緩速器利用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)散熱，緩速產(chǎn)生的熱量都能通過自身的熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散掉，不會(huì)對(duì)周圍的部件產(chǎn)生熱影響，不會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，緩速力矩不會(huì)隨溫度升高而下降，能保持穩(wěn)定的緩速能力，液力緩速器在換擋的瞬間，仍保持緩速作用，緩速作用是連續(xù)的，這又提高了行駛的安全性。實(shí)踐證明，液力緩速器具有令人滿意的輔助制動(dòng)效果，成為高等級(jí)商用車輛的首選。
液力緩速器是一種汽車輔助制動(dòng)裝置，主要應(yīng)用于大型客車、城市公交車輛、重型卡車及軍車，液力緩速器包括換熱器、轉(zhuǎn)子葉輪、定子葉輪和殼體，殼體上具有儲(chǔ)油腔，轉(zhuǎn)子葉輪和汽車傳動(dòng)系統(tǒng)固定在一起，汽車在行駛時(shí)，轉(zhuǎn)子葉輪也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。液力緩速器工作時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入儲(chǔ)油腔，將儲(chǔ)油腔內(nèi)的油壓進(jìn)定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪所圍合成的工作腔，液力緩速器開始工作時(shí)，轉(zhuǎn)子葉輪帶動(dòng)油液繞軸線旋轉(zhuǎn)，油液在轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片之間形成渦流，從而使得油液對(duì)轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)形成阻力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的減速作用。
在液力緩速器的恒速制動(dòng)控制模式中要求汽車在下長坡時(shí)既要保持穩(wěn)定的車速還要具有良好的平順性。汽車下坡過程中單獨(dú)使用液力緩速器制動(dòng)時(shí)，汽車的制動(dòng)減速度與車速的平方、道路的坡度以及液力緩速器的充液量成正比。但是由于汽車下坡制動(dòng)過程中車速是時(shí)刻變化的，而且道路的坡度也是時(shí)刻變化的，所以要使車速保持恒定就不能簡單的使用比例的方式控制液力緩速器的充液量。另外汽車在下坡過程中還會(huì)遇到多種情況，如遇到會(huì)車、超車、急轉(zhuǎn)彎等情況，這些都會(huì)導(dǎo)致駕駛員對(duì)車速進(jìn)行調(diào)解，如何使液力緩速器能夠快速的對(duì)上述情況作出反應(yīng)，這是一個(gè)非常復(fù)雜的控制過程。
綜上所述，目前的液力緩速器的控制系統(tǒng)及方法不能滿足汽車下坡時(shí)的恒速制動(dòng)控制要求，很難通過簡單的控制方式控制液力緩速器的制動(dòng)扭矩，同時(shí)也難以使系統(tǒng)獲得較好的控制精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種液力緩速器的智能控制系統(tǒng)及其方法，旨在解決目前的液力緩速器的控制系統(tǒng)及方法不能滿足汽車下坡時(shí)的恒速制動(dòng)控制要求，很難通過簡單的控制方式控制液力緩速器的制動(dòng)扭矩，同時(shí)也難以使系統(tǒng)獲得較好的控制精度的問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種液力緩速器的智能控制系統(tǒng)，所述液力緩速器的智能控制系統(tǒng)包括：
液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器，所述液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器連接，用于檢測(cè)液力緩速器主動(dòng)輪的速度并將檢測(cè)的液力緩速器主動(dòng)輪的速度信號(hào)傳輸給液力緩速器自身的模糊 PID 控制器；
液力緩速器自身的模糊 PID 控制器，用于接收液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器傳輸?shù)乃俣刃盘?hào)，并對(duì)該速度信號(hào)進(jìn)行在線自整定；將在線自整定后的控制指令信號(hào)發(fā)送出去。
進(jìn)一步，所述液力緩速器的智能控制系統(tǒng)還包括：
熱交換器，用于降低液力緩速器的溫度；
設(shè)置在熱交換器的進(jìn)油口上的油溫傳感器，用于檢測(cè)流入熱交換器的進(jìn)油口的液壓油的溫度，該油溫傳感器的輸出端與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸入端相耦合；
設(shè)置在熱交換器的冷卻液出口上的水溫傳感器，用于檢測(cè)流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度，該水溫傳感器的輸出端與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸入端相耦合；
液力緩速器分檔開關(guān)，所述液力緩速器分檔開關(guān)與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器連接，用于向液力緩速器自身的模糊 PID 控制器發(fā)送工作指令；
電磁換向閥，所述電磁換向閥與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器電性連接，用于接收液力緩速器自身的模糊 PID 控制器發(fā)送的指令，并產(chǎn)生相應(yīng)的指令動(dòng)作。
壓縮空氣管道，所述壓縮空氣管道與電磁換向閥連接，用于傳輸壓縮空氣；
設(shè)置在車輛控制臺(tái)上的指示燈，液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸出端與該指示燈的輸入端相耦合；
設(shè)置在車輛尾部的剎車燈，液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸出端與該剎車燈的輸入端相耦合。
進(jìn)一步，所述壓縮空氣管道包括：
與車輛輔助負(fù)載空氣室和電磁換向閥連接的第一壓縮空氣管道；
與電磁換向閥和液力緩速器油箱相連的第二壓縮空氣管道、液力緩速器回氣管道；
與電磁換向閥連通的排氣管道。
進(jìn)一步，所述液力緩速器設(shè)有熱交換器系統(tǒng)。
本發(fā)明另一目的在于提供一種液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的控制方法，該液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的控制方法包括：
液力緩速器分檔開關(guān)打開，接通控制氣路，電磁換向閥導(dǎo)通；
液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器檢測(cè)液力緩速器主動(dòng)輪的速度并將檢測(cè)的液力緩速器主動(dòng)輪的速度信號(hào)傳輸給液力緩速器自身的模糊 PID 控制器；
液力緩速器自身的模糊 PID 控制器，接收液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器傳輸?shù)乃俣刃盘?hào)，并對(duì)該速度信號(hào)進(jìn)行在線自整定；將在線自整定后的控制指令信號(hào)發(fā)送出去；
電磁換向閥接收液力緩速器自身的模糊 PID 控制器發(fā)送的在線自整定后的控制指令信號(hào)后，電磁換向閥通過壓縮空氣對(duì)油箱控制壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，油箱向液力緩速器工作腔提供油液，液力緩速器工作；對(duì)緩速器主動(dòng)輪的速度進(jìn)行控制；
液力緩速器分檔開關(guān)關(guān)閉，斷開控制氣路，電磁換向閥處于中位，液力緩速器不工作。
進(jìn)一步，液力緩速器工作時(shí)通過壓力傳感器采集工作腔內(nèi)的壓縮空氣的壓力信號(hào)，經(jīng)液力緩速器自身的模糊 PID 控制器與預(yù)先設(shè)定的壓力信號(hào)比較，比預(yù)先設(shè)定的壓力低時(shí)，電磁換向閥持續(xù)開通，向液力緩速器油箱供壓縮空氣油箱向工作腔供油；
工作腔壓力高于預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，電磁換向閥斷開，停止向油箱供壓縮空氣，同時(shí)，油箱停止向工作腔供油，通過緩速器自身的模糊 PID 控制器持續(xù)不斷地調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的壓力值。
進(jìn)一步，該液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的控制方法還包括：
當(dāng)液力緩速器工作時(shí)，指示燈常亮，剎車燈常亮；
當(dāng)油溫傳感器檢測(cè)到流入熱交換器的進(jìn)油口的液壓油的溫度達(dá)到 A 度，或者當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度達(dá)到 B 度時(shí)，指示燈閃爍報(bào)警，其中 150<A<180,95<B<115；
在車輛上還安裝有風(fēng)扇，使風(fēng)扇的出風(fēng)面正對(duì)汽車水箱，汽車水箱和液力緩速器的熱交換器之間形成液體回路；當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度在不斷上升，且當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到冷卻液的溫度上升到 C 攝氏度時(shí)，風(fēng)扇開啟 , 其中 85攝氏度<C<95攝氏度；
當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度在不斷下降，且當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測(cè)到冷卻液的溫度下降到 D 度時(shí)，風(fēng)扇停止工作，其中 75攝氏度<D<85攝氏度。
進(jìn)一步，在線自整定方法包括：PID模糊自整定算法選擇位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采樣輸出控制量；：分檔開關(guān)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第k次采樣偏差值；：分檔開關(guān)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第i次采樣偏差值；：第k次采樣不完全微分輸出量；：分檔開關(guān)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第k-1次采樣偏差值；：微分增益；：采樣周期；
在控制過程中，PID控制器的參數(shù)需根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整：
式中，和分別為通過模糊推理計(jì)算出的修正系數(shù)，，和分別為基本的比例、積分和微分系數(shù)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的重型貨物車控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的大型客運(yùn)車控制系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的液力緩速器的智能控制系統(tǒng)及其方法，緩速器開始工作時(shí)，由于液力緩速器的液力作用有一定的延時(shí)，緩速器的制動(dòng)力矩的上升會(huì)有一定的延時(shí)，車速會(huì)繼續(xù)增加，但是隨著緩速器制動(dòng)力矩的增加車速逐漸減小，并且最后會(huì)使車速穩(wěn)定在目標(biāo)車速 30km/h 附近。在緩速器的恒速制動(dòng)過程中，當(dāng)實(shí)際車速超過目標(biāo)車速時(shí)，緩速器的制動(dòng)力矩會(huì)自動(dòng)增加；當(dāng)實(shí)際車速低于目標(biāo)車速時(shí)，緩速器的制動(dòng)力矩會(huì)減小甚至不產(chǎn)生制動(dòng)力矩，緩速器通過這種方式使車速最后穩(wěn)定在目標(biāo)車速附近。在液力緩速器的恒速制動(dòng)中，車速的最大誤差是 5km/h ；在恒速制動(dòng)控制中，采用了仿人智能模糊控制技術(shù)，這樣會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)具有較小的超調(diào)量和較短的調(diào)節(jié)時(shí)間，系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生不必要的振蕩，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。通過試驗(yàn)證明本發(fā)明采用的液力緩速器恒速制動(dòng)控制方法已經(jīng)滿足整車對(duì)緩速器的使用要求。
本發(fā)明的模糊控制是建立在模糊推理基礎(chǔ)上的一種非線性控制方法，它通過模糊語言表達(dá)了人們的操作經(jīng)驗(yàn)以及常識(shí)推理規(guī)則。模糊控制器是以模糊集理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，并已成為把人的控制經(jīng)驗(yàn)及推理納入自動(dòng)控制之中的一條簡潔的途徑。
本發(fā)明控制方法根據(jù)輸入的車速和目標(biāo)車速，自動(dòng)調(diào)節(jié)緩速器的充液量，使車速始終在目標(biāo)車速上下一定范圍內(nèi)。
液力緩速器作為一種有效的車用制動(dòng)輔助裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，緩速力矩范圍寬 ；液力緩速器與發(fā)動(dòng)機(jī)緩速聯(lián)合工作，可以獲得最佳的緩速組合 ；由于液力緩速器自身有自己的供油系統(tǒng)，可以在最短的時(shí)間內(nèi)使大量的車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)散掉，不僅沒有過熱問題，而且還可以在車輛下長坡過程中保持發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀態(tài)，既節(jié)省燃料又保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)；液力緩速器利用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)散熱，緩速產(chǎn)生的熱量都能通過自身的熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散掉，不會(huì)對(duì)周圍的部件產(chǎn)生熱影響，不會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，緩速力矩不會(huì)隨溫度升高而下降，能保持穩(wěn)定的緩速能力，液力緩速器在換擋的瞬間，仍保持緩速作用，緩速作用是連續(xù)的，這又提高了行駛的安全性。實(shí)踐證明，液力緩速器具有令人滿意的輔助制動(dòng)效果，成為高等級(jí)和大噸位商用車輛的首選。
本發(fā)明的PID模糊自整定算法不僅保持了常規(guī) PID 控制系統(tǒng)的原理簡單、使用方便、魯棒性較強(qiáng)等特點(diǎn)，而且具有更大的靈活性、適應(yīng)性、精確性等特性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的液力緩速器的智能控制系統(tǒng)示意圖。
圖中：1、液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器；2、液力緩速器自身的模糊 PID 控制器；3、熱交換器；4、油溫傳感器；5、水溫傳感器；6、分檔開關(guān)；7、電磁換向閥；8、壓縮空氣管道；9、剎車燈；10、壓力傳感器。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)描述。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的液力緩速器的智能控制系統(tǒng)，所述液力緩速器的智能控制系統(tǒng)包括：
液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器1，所述液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器連接，用于檢測(cè)液力緩速器主動(dòng)輪的速度并將檢測(cè)的液力緩速器主動(dòng)輪的速度信號(hào)傳輸給液力緩速器自身的模糊 PID 控制器；
液力緩速器自身的模糊 PID 控制器2，用于接收液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器傳輸?shù)乃俣刃盘?hào)，并對(duì)該速度信號(hào)進(jìn)行在線自整定；將在線自整定后的控制指令信號(hào)發(fā)送出去。
進(jìn)一步，所述液力緩速器的智能控制系統(tǒng)還包括：
熱交換器3，用于降低液力緩速器的溫度；
設(shè)置在熱交換器的進(jìn)油口上的油溫傳感器4，用于檢測(cè)流入熱交換器的進(jìn)油口的液壓油的溫度，該油溫傳感器的輸出端與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸入端相耦合；
設(shè)置在熱交換器的冷卻液出口上的水溫傳感器5，用于檢測(cè)流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度，該水溫傳感器的輸出端與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸入端相耦合；
液力緩速器分檔開關(guān)6，所述液力緩速器分檔開關(guān)與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器連接，用于向液力緩速器自身的模糊 PID 控制器發(fā)送工作指令；
電磁換向閥7，所述電磁換向閥與液力緩速器自身的模糊 PID 控制器電性連接，用于接收液力緩速器自身的模糊 PID 控制器發(fā)送的指令，并產(chǎn)生相應(yīng)的指令動(dòng)作。
壓縮空氣管道8，所述壓縮空氣管道與電磁換向閥連接，用于傳輸壓縮空氣；
設(shè)置在車輛控制臺(tái)上的指示燈，液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸出端與該指示燈的輸入端相耦合；
設(shè)置在車輛尾部的剎車燈9，液力緩速器自身的模糊 PID 控制器的輸出端與該剎車燈的輸入端相耦合。
進(jìn)一步，所述壓縮空氣管道包括：
與車輛輔助負(fù)載空氣室和電磁換向閥連接的第一壓縮空氣管道；
與電磁換向閥和液力緩速器油箱相連的第二壓縮空氣管道、液力緩速器回氣管道；
與電磁換向閥連通的排氣管道。
進(jìn)一步，所述液力緩速器設(shè)有熱交換器系統(tǒng)。液力緩速器工作時(shí)通過壓力傳感器10采集工作腔內(nèi)的壓縮空氣的壓力信號(hào)。
本發(fā)明另一目的在于提供一種液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的控制方法，該液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的控制方法包括：
液力緩速器分檔開關(guān)打開，接通控制氣路，電磁換向閥導(dǎo)通；
液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器檢測(cè)液力緩速器主動(dòng)輪的速度并將檢測(cè)的液力緩速器主動(dòng)輪的速度信號(hào)傳輸給液力緩速器自身的模糊 PID 控制器；
液力緩速器自身的模糊 PID 控制器，接收液力緩速器主動(dòng)輪速度傳感器傳輸?shù)乃俣刃盘?hào)，并對(duì)該速度信號(hào)進(jìn)行在線自整定；將在線自整定后的控制指令信號(hào)發(fā)送出去；
電磁換向閥接收液力緩速器自身的模糊 PID 控制器發(fā)送的在線自整定后的控制指令信號(hào)后，電磁換向閥通過壓縮空氣對(duì)油箱控制壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，油箱向液力緩速器工作腔提供油液，液力緩速器工作；對(duì)緩速器主動(dòng)輪的速度進(jìn)行控制；
液力緩速器分檔開關(guān)關(guān)閉，斷開控制氣路，電磁換向閥處于中位，液力緩速器不工作。
進(jìn)一步，液力緩速器工作時(shí)通過壓力傳感器10采集工作腔內(nèi)的壓縮空氣的壓力信號(hào)，經(jīng)液力緩速器自身的模糊 PID 控制器與預(yù)先設(shè)定的壓力信號(hào)比較，比預(yù)先設(shè)定的壓力低時(shí)，電磁換向閥持續(xù)開通，向液力緩速器油箱供壓縮空氣油箱向工作腔供油；
工作腔壓力高于預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，電磁換向閥斷開，停止向油箱供壓縮空氣，同時(shí)，油箱停止向工作腔供油，通過緩速器自身的模糊 PID 控制器持續(xù)不斷地調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的壓力值。
進(jìn)一步，該液力緩速器的智能控制系統(tǒng)的控制方法還包括：
當(dāng)液力緩速器工作時(shí)，指示燈常亮，剎車燈常亮；
當(dāng)油溫傳感器檢測(cè)到流入熱交換器的進(jìn)油口的液壓油的溫度達(dá)到 A 度，或者當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度達(dá)到 B 度時(shí)，指示燈閃爍報(bào)警，其中 150<A<180,95<B<115；
在車輛上還安裝有風(fēng)扇，使風(fēng)扇的出風(fēng)面正對(duì)汽車水箱，汽車水箱和液力緩速器的熱交換器之間形成液體回路；當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度在不斷上升，且當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到冷卻液的溫度上升到 C 攝氏度時(shí)，風(fēng)扇開啟 , 其中 85攝氏度<C<95攝氏度；
當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到流出熱交換器的冷卻液出口的冷卻液的溫度在不斷下降，且當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測(cè)到冷卻液的溫度下降到 D 度時(shí)，風(fēng)扇停止工作，其中 75攝氏度<D<85攝氏度。
進(jìn)一步，在線自整定方法包括：PID模糊自整定算法選擇位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采樣輸出控制量；：分檔開關(guān)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第k次采樣偏差值；：分檔開關(guān)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第i次采樣偏差值；：第k次采樣不完全微分輸出量；：分檔開關(guān)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第k-1次采樣偏差值；：微分增益；：采樣周期；
在控制過程中，PID控制器的參數(shù)需根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整：
式中，和分別為通過模糊推理計(jì)算出的修正系數(shù)，，和分別為基本的比例、積分和微分系數(shù)。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
由于目前已有的液力緩速器的操作方式主要是依靠手動(dòng)操作方式，尤其是在緩速器的固定檔位上制動(dòng)時(shí)只能固定的給出制動(dòng)扭矩，制動(dòng)扭矩不能夠根據(jù)駕駛員的駕駛意圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。為此本發(fā)明控制系統(tǒng)還設(shè)置了能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)外界道路環(huán)境情況、適應(yīng)駕駛員主觀駕駛意圖和車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的智能化最佳無級(jí)減速制動(dòng)控制的腳動(dòng)控制模式。
緩速器的制動(dòng)扭矩不僅僅和緩速器的充液量有關(guān)，還與汽車的速度有關(guān)，并且是一種非線性關(guān)系。通過模糊控制方法對(duì) PID 控制器的參數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)整定，從而實(shí)現(xiàn)了液力緩速器的智能控制。PID 控制理論P(yáng)ID 控制器是一種比例、積分、微分并聯(lián)控制器。
PID 控制算法由于其結(jié)構(gòu)簡單、物理意義明確、魯棒性強(qiáng)等顯著的優(yōu)點(diǎn)，使它在工業(yè)控制中處于主導(dǎo)地位，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。然而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、時(shí)變不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī) PID 控制器不能達(dá)到理想的控制效果；在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī) PID 控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性很差。因此，常規(guī) PID 控制的應(yīng)用受到限制和挑戰(zhàn)。
PID 參數(shù)模糊自整定控制：
常規(guī) PID 控制器是過程控制中最為廣泛的最為基本的一種控制方式，它具有簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的特點(diǎn)。然而 PID 控制器不能在線整定參數(shù)，并且常規(guī) PID 控制器對(duì)于非線性、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)和不清楚的系統(tǒng)就不能很好的控制，其 PID 參數(shù)不是整定非常困難就是無法整定，因而不能達(dá)到預(yù)期的效果。而簡單的模糊控制器由于不具積分環(huán)節(jié)，因而在模糊控制系統(tǒng)中又很難消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且在變量分級(jí)不夠多的情況下，常常就會(huì)在平衡點(diǎn)附近產(chǎn)生較小的震蕩現(xiàn)象。但是模糊控制器對(duì)復(fù)雜的和模型不清楚的系統(tǒng)卻能進(jìn)行簡單的控制，所以把兩種方法結(jié)合起來，就可以構(gòu)成兼有這兩者優(yōu)點(diǎn)的模糊 PID 控制器。本發(fā)明主要分析了 PID 參數(shù)模糊自整定技術(shù)在液力緩速器智能控制上的應(yīng)用。
PID 參數(shù)模糊自整定控制系統(tǒng)能在控制過程中對(duì)不確定的條件、參數(shù)、延遲和干擾等因素進(jìn)行檢測(cè)分析，采用模糊推理的方法實(shí)現(xiàn) PID 參數(shù)KP、KI 和KD在線自整定。
PID模糊自整定算法選擇位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采樣輸出控制量；：腳踏板制動(dòng)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第k次采樣偏差值；：腳踏板制動(dòng)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第i次采樣偏差值；：第k次采樣不完全微分輸出量；：腳踏板制動(dòng)位移設(shè)定值與測(cè)量值的第k-1次采樣偏差值；：微分增益；：采樣周期；
在控制過程中，PID控制器的參數(shù)需根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整：
式中，和分別為通過模糊推理計(jì)算出的修正系數(shù)，，和分別為基本的比例、積分和微分系數(shù)。
PID模糊自整定算法不僅保持了常規(guī) PID 控制系統(tǒng)的原理簡單、使用方便、魯棒性較強(qiáng)等特點(diǎn)，而且具有更大的靈活性、適應(yīng)性、精確性等特性。
典型的 PID 參數(shù)模糊自整定控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括一個(gè)常規(guī) PID控制器和一個(gè)模糊控制器。偏差和偏差的變化率作為模糊系統(tǒng)的輸入，三個(gè) PID 參數(shù)的變化值作為輸出，根據(jù)事先確定好的模糊控制規(guī)則做出模糊推理在線改變 PID 參數(shù)的值，從而實(shí)現(xiàn) PID 參數(shù)的自整定。使得被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，而且計(jì)算量小，易于用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)基于模糊邏輯推理的 PID 控制器是以控制專家整定 PID 控制器參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)為基礎(chǔ)，通過對(duì)系統(tǒng)過渡過程模式的在線識(shí)別，對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行自整定。
PID 參數(shù)的模糊化自動(dòng)調(diào)整是依據(jù)被控對(duì)象的響應(yīng)在采樣時(shí)刻的誤差 E 和誤差的變化率 CE 兩個(gè)因素來確定參數(shù)調(diào)整量的極性和大小的。本質(zhì)上同時(shí)兼顧了被控對(duì)象響應(yīng)的“靜態(tài)性能” ( 是高于還是低于給定位 ) 和響應(yīng)的“動(dòng)態(tài)性能” ( 是靠攏還是偏離給定位 ) 兩個(gè)因素，既看現(xiàn)狀，也看動(dòng)向。其算法過程是利用對(duì)應(yīng)的規(guī)則集將控制指標(biāo) ( 條件下模糊化，然后將它與知識(shí)庫中的模糊規(guī)則進(jìn)行匹配，如有規(guī)則被匹配，則執(zhí)行該規(guī)則的結(jié)果部分，就可得到相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整量。因此有實(shí)際控制系統(tǒng)的響應(yīng)值 ( 精確值 ) 到模糊規(guī)則集的條件 ( 模糊量 ) 的轉(zhuǎn)化過程 ( 即模糊化 ) 和其規(guī)則的操作值 ( 模糊量 ) 到實(shí)際的調(diào)整系數(shù) ( 精確量 ) 的轉(zhuǎn)化 ( 判決 ) 過程。
根據(jù)模糊控制的專家經(jīng)驗(yàn)可知，在不確定系統(tǒng)的常規(guī)控制下，誤差 E 和誤差變化率 C E 越大，系統(tǒng)中不確定量就越大。相反，誤差 E 和誤差變化率 C E 越小，系統(tǒng)中不確定量就越小。利用這種 E 和 CE 對(duì)系統(tǒng)不確定量的估計(jì)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì) PID 三參數(shù)KP、KI 和KD的調(diào)整估計(jì)，顯然這是由人的經(jīng)驗(yàn)形成的直覺推理，用 IF-THEN 產(chǎn)生式語句規(guī)則所表達(dá)的調(diào)整模型。在判定控制規(guī)則模型時(shí)，既要兼顧減小超調(diào)、提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，同時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高更為重要。
PID 參數(shù)的整定必須考慮到在不同時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的作用以及相互之間的互聯(lián)關(guān)系。根據(jù)參數(shù)KP、KI 和KD對(duì)系統(tǒng)輸出特性能夠的影響情況，在不同的 E 和 C E 時(shí)，被控過程對(duì)參數(shù)KP、KI 和KD的自整定原則為：
(1) 當(dāng) |E| 較大時(shí)，為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并避免因?yàn)殚_始時(shí)偏差 E 的瞬間變大，可能引起微分過飽和而使控制作用超出許可范圍，因此應(yīng)取較大的KP和較小的KD，同時(shí)為了防止積分飽和，避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，此時(shí)應(yīng)去掉積分作用，KI=0 。
(2) 當(dāng) |E|和 |EC|中等大小時(shí)，為了使系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)減小，KP、KI 和KD
都不能取大，應(yīng)取較小的KP 值，KI 和KD值的大小要適中，以保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
(3) 當(dāng) |E|較小時(shí)，為使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性能，應(yīng)增大KP、和KI
值，同時(shí)為避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近出現(xiàn)振蕩，并考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x取KD 值。其原則是：當(dāng) |EC| 較小時(shí)，KD 可以取大些，通常取為中等大小；當(dāng)|EC|較大時(shí)，KD 應(yīng)取小。
液力緩速器模糊 PID 智能控制器的設(shè)計(jì)：
在液力緩速器的智能控制系統(tǒng)中，采用腳動(dòng)控制操縱方式，在汽車的制動(dòng)踏板處安裝腳踏板制動(dòng)位移傳感器與制動(dòng)踏板聯(lián)動(dòng)。液力緩速器和制動(dòng)器同時(shí)工作，這樣可以克服液力緩速器反應(yīng)緩慢的缺陷。液力緩速器的制動(dòng)扭矩隨著制動(dòng)踏板位移的變化而變化，本發(fā)明采用的是 PID 控制方式控制液力緩速器的制動(dòng)扭矩。為了能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)駕駛員的意圖以及路面條件對(duì)液力緩速器進(jìn)行智能控制，采用了模糊推理規(guī)則對(duì) PID 控制器的參數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)整定。
本發(fā)明選用制動(dòng)踏板位移量和制動(dòng)踏板位移變化率作為模糊控制的輸入?yún)?shù)。駕駛員制動(dòng)時(shí)駕駛意圖以及路面狀況可以根據(jù)駕駛員制動(dòng)踏板的動(dòng)作來決定，制動(dòng)踏板位移量較大，即制動(dòng)踏板踏的深，說明駕駛員需要車輛較快的減速制動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)要產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩；反之則需要汽車較輕的減速制動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)需要的制動(dòng)力矩較小。位移的變化率也是反映汽車減速制動(dòng)時(shí)駕駛員意圖的重要參數(shù)，制動(dòng)踏板力度的大小和急緩說明駕駛員是否需要緊急制動(dòng)，汽車制動(dòng)時(shí)駕駛員所需要的力矩也與路面狀況相對(duì)應(yīng)。因此選擇制動(dòng)踏板位移量和位移變化率作為模糊控制的 2 個(gè)輸入?yún)?shù)。在液力緩速器的智能控制模式中，其控制方法是通過測(cè)量制動(dòng)踏板位移量及其變化率，根據(jù)模糊控制邏輯算法進(jìn)行邏輯推理和計(jì)算，對(duì) PID 控制器的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)整定。根據(jù) PID 控制算法計(jì)算出相應(yīng)液力緩速器制動(dòng)力矩，最后由電控單元發(fā)出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)來控制比例閥的開度，進(jìn)而控制進(jìn)入液力緩速器里面的高壓氣體的進(jìn)氣量，以此來控制液力緩速器工作腔內(nèi)工作液的充液量，從而達(dá)到控制液力緩速器的制動(dòng)扭矩的目的。當(dāng)制動(dòng)過程結(jié)束后，電控單元還要控制比例電磁閥使工作液從工作腔中迅速排出。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。