基于模糊控制的汽车防撞自动刹车系统

              基于模糊控制的汽车防撞自动刹车系统

孙玉芳

(黑龙江工程学院 150080 黑龙江 哈尔滨 )

作者简介：孙玉芳(1972.4- ), 女, 汉族,,黑龙江工程学院教师,硕士,多年从事自控原理和单片机原理的教学工作,研究方向为机械电子.

摘要：文章提出了基于模糊控制的汽车防撞自动刹车系统。通过传感器获得车速和车与障碍物的距离，根据模糊控制的原理建立模糊控制器。主控器采用单片机89C52，对数据进行及时的运算和处理。发出相应的信号，使汽车在前进的行驶过程中对出现的各种状况做出及时的处理，避免意外发生。

关键词：单片机；传感器；模糊控制；自动刹车

1、 引言

随着我国经济的高速发展，汽车的拥有量大幅增加。交通事故频发，给人们的生命财产造成了巨大的损失。车祸的发生往往是由于车速过快、车与车之间的距离过短造成的。驾驶员的反应速度是有限的，针对这一情况，设计一种响应快、提前预警或在驾驶员反应之前自动操作的系统势在必行。汽车防撞分为前进和倒车两种情况。一般情况下倒车时车速较低，只要能报警提醒驾驶员就可以了。本系统主要研究前进的过程中如何防撞的自动刹车系统。本系统采用89C52单片机作为主控器。利用超声波测距根据速度与距离的关系采用模糊控制，实现防撞的自动刹车。

2、 数据采集

数据采集系统分为距离的采集和速度采集。

（1） 距离的采集

本系统采用电压式超声波传感器，超声波是一种频率超过20KHZ的波。是在测距中常用的一种方法。采用脉冲反射式。根据传播时间来计算出汽车与障碍物的距离。

（2） 速度的采集

汽车本身一般都有测速装置，现在的测速装置多采用霍尔传感器。只要将这个测速装置利用A/D转换将测量的数据传递给中控器就可以得到汽车的实时速度。

3、 数学模型的建立

本系统采用模糊控制器加以实现，模糊控制器的基本结构如图1所示。由此可见，设计一个模糊控制器主要需解决以下三方面问题：精确量的模糊化、模糊推理、输出变量的反模糊化。

(1) 精确量的模糊化

由于输入数据是精确值，而模糊控制中的控制规则用到的都是模糊的语言量，这就需要对输入数据进行模糊化，用相应的模糊集合来表示。

(2) 模糊推理

模糊控制算法的设计。通过一组模糊条件语句构成模糊控制规则，利用模糊推理合成原则和经模糊化的输入集合，计算出模糊关系。

(3) 输出信息的反模糊化

将模糊推理得到的模糊控制量变换为实际用于控制的精确量。

本系统为双输入单输出模糊控制器其控制规则用条件语句表示为

If A and B then C。这是模糊控制中应用最多的一种控制规则。

根据模糊控制理论是将得到的具体数据模糊化，然后经过计算反模糊化。交通系统中由于数据量很大并且具有很强的不确定性。这里采用将不确定因素值缩小。两个不确定因素间存在一定的关系。利用这一关系使问题简化。

此系统有两个输入和一个输出，我们根据经验设计其模糊规则， 根据以上模糊规则图，可以得出9条模糊规则，我们把它记为9种状态。如表1所示。

表1  9种模糊状态

其中K0为正常行驶，K1距离过近报警，K2启动自动刹车装置。

4、 系统的实现

本系统采用89C52单片机作为主控制器，用LCD实现与障碍物距离的显示。超声波发射和接收装置用来测量汽车与障碍物的距离。霍尔传感器测车速。蜂鸣器实现报警。自动刹车系统信号的输出。结构如图1所示。

图1系统结构框图

5、 结论

该汽车防撞自动刹车系统，硬件电路简单，成本低。采用模糊控制解决了数学模型难于建立的难题。结合现有系统易于实现。不必改变现有车体结构。大大增强了驾车的安全性，减少交通事故的发生。使驾驶更轻松。向民用自动驾驶系统又迈进了一步。

参考文献转

[1 谢兴盛,方勇文,吴云峰,叶玉堂,陈昌彬,李长成,王兵学. 汽车自适应驰控装置中的红外激光测距[J]激光技术, 2004,(05) [5] 陆化普.基于TOD的城市综合交通规划及其研究课题［J］.中国科学基金,2005,? 

[2] 王宏,何克忠,张钹. 智能车辆的自主驾驶与辅助导航[J]机器人, 1997,(02) [7] 胡汉才．单片机原理及其接口技术[M] .清华大学出版社，2003

[3] 王荣本,李斌,储江伟,郭克友. 世界智能车辆行驶安全保障技术的研究进展[J]公路交通科技, 2002,(02)

[4] 胡汉才．单片机原理及其接口技术[M] .清华大学出版社，2003

[5]鲍吉龙,应延治.基于DSP技术的汽车防撞雷达[J].微计算机信息,2006,22(11).