基于模糊邏輯的汽車傳動試驗臺測控系統(tǒng)研究

黃耀興，曾昭煒

（西華大學，四川 成都 610039）

0 引言

汽車傳動試驗測控系統(tǒng)可類比為傳動試驗中的神經(jīng)系統(tǒng)，汽車傳動試驗臺能夠有效應(yīng)用于汽車傳統(tǒng)系統(tǒng)疲勞壽命和扭振特性的測試當中。同時汽車傳動試驗臺中的測控系統(tǒng)隨著試驗的需要科學處理收集到的信息，隨后進行儲存顯示等工作，還能輸出控制信號，讓試驗臺進行科學測試。本文就此以汽車傳動試驗臺為核心進行了簡要的分析。

1 模糊控制基礎(chǔ)理論

1.1 模糊邏輯基礎(chǔ)

在傳動試驗臺等大部分基于模糊邏輯的實際應(yīng)用系統(tǒng)中，可以接收信息的主要包括兩種渠道，分別是專家語言信息和傳感器中的信息，而所收集到的數(shù)據(jù)信息通常也是通過數(shù)字3.5，3，2，5，0等進行表示，語言信息則是表示為非常小、中等、中、大等文字代替。在傳統(tǒng)控制方法下，還無法將模糊語言信息應(yīng)用到系統(tǒng)當中，只能通過具體的信息來表示，同時操作人員一般情況下所使用的也是經(jīng)驗積累下的信息，并通過模糊語言表達出來[1]。模糊語言所表達的核心內(nèi)容是模糊規(guī)則與模糊推理，模糊規(guī)則其實就是將那些概念模糊的語法規(guī)則共同組成一定的語句，就是模糊語句。比如今天太陽比較大，則氣溫有所提升；今天天氣很熱等。同時模糊規(guī)則也是人們根據(jù)自身的經(jīng)驗總結(jié)出來的模糊條件所組成，比如若，則等。模糊推理顧名思義就是通過模糊理論來推理驗證，例如模糊條件當中，假如A和B，那么C這一模糊條件當中，模糊關(guān)系就是已經(jīng)給出的A與B能夠獲得C，那么對于任何A中的a和B中的b來說，都可以遵循模糊關(guān)系推理出C中包含c。

1.2 模糊控制基礎(chǔ)

大部分模糊控制系統(tǒng)都包含測量設(shè)備、被控制對象、執(zhí)行部件、輸入和輸出的接口以及模糊控制器等五種內(nèi)容組成。同時其中的模糊控制器又包含模糊接口、推理機、知識庫、模糊化輸入量接口等四種內(nèi)容。模糊化接口的主要功能就是將所輸入進去的精確值轉(zhuǎn)化成一種模糊值。知識庫則包括規(guī)則庫和數(shù)據(jù)庫兩部分。假如數(shù)據(jù)庫論域是連續(xù)狀態(tài)的，那么就是一種隸屬度函數(shù)。規(guī)則庫也就是所有的模糊控制規(guī)則。推理機就是將模糊量輸入進模糊控制系統(tǒng)當中，隨后由知識庫根據(jù)所給的信息進行模糊處理。并得出模糊關(guān)系的方程式，得到模糊控制中的功能內(nèi)容。模糊接口就是能夠?qū)⒛：缔D(zhuǎn)化成一種清晰的量。

模糊控制器的設(shè)計過程主要包含四個步驟，第一是參考控制系統(tǒng)具體需要，明確輸出變量和所輸入的變量，并明確模糊控制系統(tǒng)的內(nèi)部組成[2]。第二是對所有的變量進行模糊處理，也就是明確不同變量之間的論域，隨后制定相對應(yīng)的隸屬函數(shù)值。第三個步驟就是建立模糊控制算法或是模糊控制規(guī)則，隨后一項步驟就是建立模糊方法并進行模糊推理。

2 汽車傳動試驗臺測

2.1 整體顯示測試

在汽車傳動試驗中，測試本來就是控制的一部分。為了證明測試過程中是否能夠正常運轉(zhuǎn)，是否滿足汽車傳統(tǒng)試驗需求，從而開始整體顯示測試。具體試驗過程如下，首先是啟動測控系統(tǒng)電源以及風冷、油冷、排氣系統(tǒng)，，并進入測控系統(tǒng)控制界面，其次是將自動變速換擋調(diào)試到N擋，并開啟發(fā)動機，將換擋手柄調(diào)到D擋，隨后汽車傳動試驗臺就會正式開始運行，并促進試驗臺增加負載。隨后將測控程序啟動，對整體顯示進行具體測試，最后就是在結(jié)束測試工作后，將測控程序關(guān)閉，并卸去試驗臺測功機中的負載，將發(fā)動機關(guān)閉，等到試驗臺正式停止后在將換擋手柄推到P擋狀態(tài)，并將冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)全部關(guān)閉，試驗完成。在測控系統(tǒng)驗證過程中，主要是通過對比分析測功機顯示數(shù)據(jù)、動力總成儀表顯示數(shù)據(jù)和測控系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)信息，以及通過對比分析輸出加速踏板開度和CAN總線中的加速踏板開度來進行驗證的，從而證明測控系統(tǒng)中的測試功能。

對于測控系統(tǒng)中的提出的第一個要求就是對汽車動力總成狀況進行全面檢測，并對整車車速、機油溫度、發(fā)動機加速踏板的整體開度、變速器轉(zhuǎn)速輸入、冷卻水溫度以及輸出轉(zhuǎn)速等進行測量，由于從儀表盤的轉(zhuǎn)速中能夠直觀地看出動力總成數(shù)據(jù)，因此可以通過轉(zhuǎn)速驗證CAN總線數(shù)據(jù)收集工作。在加速踏板整體開度處于百分之五和百分之零的狀態(tài)下，測控程序中所得到了發(fā)動機轉(zhuǎn)速和汽車儀表盤中的顯示轉(zhuǎn)速基本保持相等。符合測控系統(tǒng)標準。測控系統(tǒng)中的第二種要求就是要測試試驗臺中的傳動軸扭轉(zhuǎn)振動狀況。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，傳動軸扭矩噪聲比較小的時候就是處于靜止狀態(tài)的時候，同時在手動狀態(tài)下?lián)碛休^高的靈敏度。對于測控系統(tǒng)所提出的第四種要求就是需要具備較高的測量精度，測速信號應(yīng)該具有較強的實時性，可以有效控制動力總成。

在試驗過程中發(fā)現(xiàn)CAN總線中的加速踏板開度與測控系統(tǒng)所測量的開度尺寸存在一定的差異，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是因為在前面測量過程中出現(xiàn)誤差，或是電壓輸出和實際值之間存在一定差異所造成的。為了盡量避免誤差對測控系統(tǒng)的影響，可以對加速踏板的輸出電壓進行相應(yīng)的校準試驗。也就是重新進行標定。標定就是在掌握傳感器的輸入和輸出關(guān)系后，通過標準器具來為設(shè)備標度。在標定后就能收獲相應(yīng)的靜態(tài)曲線，并明確電壓輸出量和被測物理量兩者的關(guān)系，在計算后獲得相應(yīng)的線性系數(shù)，可以應(yīng)用到信息收集系統(tǒng)當中。

2.2 Tip-In/Out試驗

Tip-In/Out試驗主要是用來判斷汽車的駕駛平順性，能夠有效測試出汽車傳動系統(tǒng)的抖動情況。汽車的試驗過程中會發(fā)出一種低頻振動，頻率大概為2到10赫茲，這種振動頻率能夠和人體內(nèi)部的各種敏感器官發(fā)生共振現(xiàn)象，從而增加乘坐人員的身體負擔[3]。并且在汽車處于加速運動狀態(tài)時，汽車的換擋過程還會造成另一種沖擊，從而讓人們感受到一種不適之感，通常會通過換擋沖擊度進行判斷和評價。沖擊度其實就是汽車在縱向加速過程中所產(chǎn)生的變化狀況。具體試驗過程如下，首先是啟動測控系統(tǒng)電源以及風冷、油冷、排氣系統(tǒng)，并進入測控系統(tǒng)控制界面。其次是將自動變速箱中的換擋手柄調(diào)到N擋左右，開啟發(fā)動機，把換擋手柄調(diào)到D擋，隨后汽車傳動試驗臺就會正式開始運行，并提高試驗臺中的測控機負載。接著啟動測控程序，啟動手動控制子程序，讓試驗臺中的加速踏板提升負載百分之四十，在試驗臺中的車速超過每小時三十千米的時候，讓試驗臺中的加速踏板快速增加或釋放，并等待試驗臺中車速測量值達到目標值[4-5]。最后在試結(jié)束后將試驗臺中的測功機負載卸去，并將發(fā)動機關(guān)閉，等到試驗臺停止運行后將換擋桿調(diào)到P擋，并將其中的冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)等全部關(guān)閉，最后試驗完成。

2.3 車速控制試驗

在試驗臺中可以根據(jù)具體的試驗要求，進行扭矩加載，從而將汽車實際運行過程中所受到的阻力狀況模擬出來。測控系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)ζ嚨膭恿偝蛇M行有效控制，從而讓汽車能夠?qū)崿F(xiàn)加速、減速或是勻速等動作。通過模糊控制來操控加速踏板，能夠掌握踏板的開度，從而讓汽車實現(xiàn)加速、減速和勻速運動[6]。想要汽車減速，可以將加速踏板設(shè)置到零，由于此次的汽車傳動試驗臺中并不具備剎車系統(tǒng)，因此測功機對于道路阻力負載只能進行加載活動，無法根據(jù)現(xiàn)實要求額外增加負載。為了證明測控系統(tǒng)能夠操控汽車進行勻速和加速運動，文章中制定了勻加速和階躍加速試驗。

具體試驗過程如下，首先是啟動測控系統(tǒng)電源以及風冷、油冷、排氣系統(tǒng)，并進入測控系統(tǒng)的控制界面，隨后將自動變速箱中的換擋手柄調(diào)到N擋，并開啟發(fā)動機，把換擋手柄調(diào)到D擋，在汽車傳動試驗臺開始運轉(zhuǎn)后，增加試驗臺中測功機的整體負載[7]。接著啟動測控程序和控制板塊，開始勻加速試驗和階躍加速試驗。最后是在結(jié)束后，卸去試驗臺中測功機的整體負載，并將發(fā)動機關(guān)閉，等到試驗臺停止運轉(zhuǎn)后，將其中的換擋桿調(diào)整到P擋，并將冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等全部關(guān)閉。最后結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在進行階躍加速試驗時，擁有較強的模糊控制超調(diào)量，同時還存在比較大的穩(wěn)態(tài)誤差[8-9]。假如所進行的是穩(wěn)態(tài)勻速試驗，和模糊控制狀態(tài)下所產(chǎn)生的誤差相比，手動調(diào)節(jié)狀態(tài)下的加速踏板中的開度值就會保持一個平穩(wěn)的誤差[10]。

3 結(jié)論

綜上所述，本文主要將汽車傳動試驗臺作為主要對象進行研究，介紹了模糊控制相關(guān)理論，重點描述了傳動試驗臺的幾種試驗，并對其中車速控制試驗?zāi)：刂菩ЧM行了具體分析[11]。通過傳動試驗臺對汽車進行科學的測控，得出準確的數(shù)據(jù)，對于汽車行業(yè)具有很大實際意義。