盧中德

0 引言

模糊控制是根據(jù)豐富的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和操縱經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的、經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)形成的用自然科學(xué)的語(yǔ)言所表述的一種控制策略[1]。通過(guò)電腦，可以把專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的模糊規(guī)則變成機(jī)器語(yǔ)言，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的控制，并且使用模糊控制的理論進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)時(shí)不需要清楚受控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型[5]。

1 模糊控制器的設(shè)計(jì)

模糊控制系統(tǒng)主要有控制器FC，受控對(duì)象G 和反饋傳感通道H 組成[2]，如圖1 所示。

圖1 模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

文章構(gòu)建以速度差和距離差為輸入，油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)力為輸出的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的模糊控制器。模糊控制規(guī)則是對(duì)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而形成的語(yǔ)句。模糊規(guī)則庫(kù)由IF-THEN 結(jié)構(gòu)組成[3]。

其中Ai為距離偏差比例量E1的模糊子集，Bi為相對(duì)速度比例量E2的模糊子集，Ci為踏板量的比例量U 的模糊子集[4]。

模糊規(guī)則庫(kù)的建立的原則是根據(jù)駕駛?cè)笋{駛習(xí)慣經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)及專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)來(lái)制定的[4]。文章中建立的兩個(gè)輸入量的隸屬度函數(shù)模糊子集是五個(gè)，可以得到二十五條模糊控制規(guī)則，如表1 所示。

圖2 為模糊規(guī)則輸出曲面，可以看出文章設(shè)計(jì)的模糊控制器輸出較為平滑連續(xù)，符合巡航系統(tǒng)的模糊控制器的使用要求。

圖3 為自適應(yīng)巡航系統(tǒng)仿真圖，主要由自適應(yīng)巡航控制器和車(chē)輛縱向動(dòng)力學(xué)模型組成。輸入信號(hào)是速度差和距離差，輸出信號(hào)為車(chē)速，縱向動(dòng)力學(xué)模型輸出車(chē)速反饋給自適應(yīng)巡航控制器形成閉環(huán)控制。

圖2 模糊曲面觀察窗口

表1 模糊控制規(guī)則表

圖3 自適應(yīng)巡航系統(tǒng)仿真圖

圖4 跟隨行駛工況仿真曲線(xiàn)圖

2 跟隨行駛工況仿真

跟隨行駛工況是指自適應(yīng)巡航車(chē)輛前方同一車(chē)道上有車(chē)輛切入本車(chē)道，而且切入行駛車(chē)輛的車(chē)速大于自適應(yīng)巡航車(chē)輛的行駛速度，當(dāng)自適應(yīng)巡航車(chē)輛檢測(cè)到前方有車(chē)輛時(shí)，根據(jù)控制器計(jì)算兩車(chē)的安全行駛距離及巡航車(chē)速，控制本車(chē)安全跟隨前車(chē)行駛。初始距離用Sr 表示、安全行駛距離用Sa 表示，前車(chē)車(chē)速用表示Vp，巡航車(chē)速用表示Va。

仿真情景為：初始時(shí)刻t=0 s 時(shí)，Sa＞Sr。這種行駛工況為巡航車(chē)輛速度小于本車(chē)道前方車(chē)輛的速度，初始時(shí)刻巡航車(chē)輛和前車(chē)之間實(shí)際距離小于安全距離。

仿真參數(shù)設(shè)定為：t=0 s 時(shí)，Vp=70 km/h，Va=60 km/h，Sr=26 m，Sa=27 m。仿真計(jì)算結(jié)果如圖4 所示。

3 小結(jié)

對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析可以看出，文章中設(shè)計(jì)的模糊控制器能對(duì)目標(biāo)車(chē)速進(jìn)行控制，車(chē)速?gòu)?0 km/h 到70 km/h 的控制過(guò)程中，速度變化平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)較大的超調(diào)量，控制效果較理想。在車(chē)距控制中，實(shí)際車(chē)距和理想車(chē)距沒(méi)有出現(xiàn)較大偏差，控制的距離較理想。綜述，本文設(shè)計(jì)的模糊控制器能夠較精確的控制車(chē)輛在跟隨行駛工況下的車(chē)速和車(chē)距。