自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(Adaptive Front-lighting Systern,AFS)是使近光燈光軸在水平方向上與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角聯(lián)動(dòng)進(jìn)行左右轉(zhuǎn)動(dòng),在垂直方向上與車(chē)高聯(lián)動(dòng)進(jìn)行上下擺動(dòng)的燈光隨動(dòng)系統(tǒng)。它使得近光燈的照射光線能轉(zhuǎn)向車(chē)輛的前進(jìn)方向,在夜間行駛時(shí),前方的交叉路口、彎道處的可視性能得到提高,能夠有效地降低駕駛員在夜晚彎路上行車(chē)的疲勞程度,使駕駛者能夠看清轉(zhuǎn)彎處的實(shí)際路況,進(jìn)而有充分的時(shí)間來(lái)應(yīng)付緊急情況,從而明顯提升夜晚彎路上行車(chē)的安全性。
1 汽車(chē)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)的工作原理
汽車(chē)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。汽車(chē)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)共由四部分組成:傳感器、ECU、車(chē)燈控制系統(tǒng)和前照燈。汽車(chē)車(chē)速傳感器和方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器不斷地把檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給ECU,ECU根據(jù)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理,把處理完后的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,輸出前照燈轉(zhuǎn)角指令,使前照燈轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度。
汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí),重點(diǎn)是要提前看到所轉(zhuǎn)方向的障礙物,根據(jù)現(xiàn)實(shí)駕駛的經(jīng)驗(yàn),車(chē)燈一般只需轉(zhuǎn)過(guò)O~15°即可,只需要所轉(zhuǎn)方向側(cè)的那只前照燈實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)向就可,另一側(cè)前照燈還是保持原來(lái)的方向。雖簡(jiǎn)化了控制,仍然能夠達(dá)到預(yù)期的效果。
2 模糊控制系統(tǒng)的組成和實(shí)現(xiàn)過(guò)程
一個(gè)模糊控制系統(tǒng)必須包含一些必要的部件。模糊控制屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的一種形式,它的組成類(lèi)似于一般的數(shù)字控制系統(tǒng),如圖2所示。
模糊控制器的組成如圖3所示,它主要包括輸入量的模糊化、模糊推理和逆模糊化(或稱(chēng)模糊判決)三部分。模糊控制器的實(shí)現(xiàn)可由模糊控制通用芯片實(shí)現(xiàn)或由計(jì)算機(jī)(或微處理機(jī))的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3 燈光隨動(dòng)系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計(jì)原理
如圖4所示:當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)過(guò)很小的角度時(shí),其轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R近似地等于L和轉(zhuǎn)動(dòng)角度δ的比值,通過(guò)車(chē)速傳感器的數(shù)據(jù)很容易計(jì)算出行駛的距離L,通過(guò)方向盤(pán)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)也容易得出δ的值,這樣就很容易求出轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R的值。而且,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知,燈的轉(zhuǎn)向和汽車(chē)行駛的半徑R的關(guān)系最大。因此,可根據(jù)R值的變化對(duì)汽車(chē)車(chē)燈的轉(zhuǎn)向進(jìn)行模糊控制。首先定義R,如果為正值,說(shuō)明為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),負(fù)值為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);另外定義θ為正,說(shuō)明為左邊燈向左轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù),負(fù)值為右邊燈向右轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)。
[$page] 4 汽車(chē)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)仿真及結(jié)果
本系統(tǒng)的模糊設(shè)計(jì)器采用Matlab模糊工具箱設(shè)計(jì)模糊控制器。
在Madab中鍵入FUZZY,進(jìn)入模糊邏輯編輯窗口FIS Editor,如圖5所示?梢詫(duì)輸入和輸出的隸屬函數(shù)進(jìn)行編輯。
如圖6所示,R的論域?yàn)閇0,1],有三個(gè)語(yǔ)言變量,三角形隸屬度函數(shù)。
如圖7所示,△R的論域?yàn)閇0,1],有一個(gè)語(yǔ)言變量,三角形隸屬度函數(shù)。
如圖8所示,輸出θ的論域?yàn)閇O,1],有三個(gè)語(yǔ)言變量,三角形隸屬度函數(shù)。
在Rulers Editor窗口中輸入控制前照燈轉(zhuǎn)向的3條模糊控制規(guī)則:
[$page] 5 仿真結(jié)果與分析
為了準(zhǔn)確建立系統(tǒng)模型和進(jìn)行仿真分析,通常的工業(yè)過(guò)程可以等效成二階系統(tǒng),不失一般性,取G(s)=作為汽車(chē)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)的模型。在Matlab中建立的模糊控制系統(tǒng)模型如圖9所示,基于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及量化因子和比例因子的選取規(guī)則,經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇,取K1=0.0 5,K2=0.25,K3=1,仿真結(jié)果如圖10所示。
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