CN106740775A - 一种液力缓速器的智能控制系统及其方法 - Google Patents

一种液力缓速器的智能控制系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液力缓速器的智能控制系统及其方法，系统包括：液力缓速器主动轮速度传感器，所述液力缓速器主动轮速度传感器与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；液力缓速器自身的模糊 PID 控制器，用于接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去。本发明缓速作用是连续的，这又提高了行驶的安全性。实践证明，液力缓速器具有令人满意的辅助制动效果，成为高等级和大吨位商用车辆的首选。

Description

一种液力缓速器的智能控制系统及其方法
技术领域
本发明属于缓速器控制技术领域，尤其涉及一种液力缓速器的智能控制系统及其方法。
背景技术
汽车的安全性一直以来都很重要，特别是在汽车运输业蓬勃发展的今天，要求车辆有更高的运营效率，因此车载质量增加，车速提高，车辆行驶的动能成指数曲线增加。行车制动器的制动能力由于受多种因素的限制不能同步提高，下长坡长时间持续制动和高速制动时，制动器遭受巨大动能转变成热能的强负荷，制动衬片和制动鼓的温度可高达1000℃。在这样高的温度下，不仅制动能力下降，而且制动鼓极易龟裂，制动衬片严重磨损或烧损。致使制动器寿命降低，早期损坏，增加维修成本，甚至威胁行车安全。先进的盘式制动器质量轻，性能好，维修费用低，但由于摩擦面积小，遭受制动时巨大动能产生的热负荷使其表面的温度比鼓式制动器还要高，磨损严重，同样不能满足坡路持续制动和高速强力制动的要求。
液力缓速器作为一种有效的车用制动辅助装置，其结构紧凑，质量轻，缓速力矩范围宽；液力缓速器与发动机缓速联合工作，可以获得最佳的缓速组合 ；由于液力缓速器自身有自己的供油系统，可以在最短的时间内使大量的车辆动能转变为热能，通过发动机的冷却系统散掉，不仅没有过热问题，而且还可以在车辆下长坡过程中保持发动机的热状态，既节省燃料又保护发动机；液力缓速器利用发动机的冷却系统散热，缓速产生的热量都能通过自身的热交换器和发动机冷却系统散掉，不会对周围的部件产生热影响，不会增加发动机的热负荷，缓速力矩不会随温度升高而下降，能保持稳定的缓速能力，液力缓速器在换挡的瞬间，仍保持缓速作用，缓速作用是连续的，这又提高了行驶的安全性。实践证明，液力缓速器具有令人满意的辅助制动效果，成为高等级商用车辆的首选。
液力缓速器是一种汽车辅助制动装置，主要应用于大型客车、城市公交车辆、重型卡车及军车，液力缓速器包括换热器、转子叶轮、定子叶轮和壳体，壳体上具有储油腔，转子叶轮和汽车传动系统固定在一起，汽车在行驶时，转子叶轮也会转动。液力缓速器工作时，压缩空气进入储油腔，将储油腔内的油压进定子叶轮和转子叶轮所围合成的工作腔，液力缓速器开始工作时，转子叶轮带动油液绕轴线旋转，油液在转子叶片和定子叶片之间形成涡流，从而使得油液对转子叶轮的转动形成阻力，从而实现对车辆的减速作用。
在液力缓速器的恒速制动控制模式中要求汽车在下长坡时既要保持稳定的车速还要具有良好的平顺性。汽车下坡过程中单独使用液力缓速器制动时，汽车的制动减速度与车速的平方、道路的坡度以及液力缓速器的充液量成正比。但是由于汽车下坡制动过程中车速是时刻变化的，而且道路的坡度也是时刻变化的，所以要使车速保持恒定就不能简单的使用比例的方式控制液力缓速器的充液量。另外汽车在下坡过程中还会遇到多种情况，如遇到会车、超车、急转弯等情况，这些都会导致驾驶员对车速进行调解，如何使液力缓速器能够快速的对上述情况作出反应，这是一个非常复杂的控制过程。
综上所述，目前的液力缓速器的控制系统及方法不能满足汽车下坡时的恒速制动控制要求，很难通过简单的控制方式控制液力缓速器的制动扭矩，同时也难以使系统获得较好的控制精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液力缓速器的智能控制系统及其方法，旨在解决目前的液力缓速器的控制系统及方法不能满足汽车下坡时的恒速制动控制要求，很难通过简单的控制方式控制液力缓速器的制动扭矩，同时也难以使系统获得较好的控制精度的问题。
本发明是这样实现的，一种液力缓速器的智能控制系统，所述液力缓速器的智能控制系统包括：
液力缓速器主动轮速度传感器，所述液力缓速器主动轮速度传感器与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；
液力缓速器自身的模糊 PID 控制器，用于接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去。
进一步，所述液力缓速器的智能控制系统还包括：
热交换器，用于降低液力缓速器的温度；
设置在热交换器的进油口上的油温传感器，用于检测流入热交换器的进油口的液压油的温度，该油温传感器的输出端与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输入端相耦合；
设置在热交换器的冷却液出口上的水温传感器，用于检测流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度，该水温传感器的输出端与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输入端相耦合；
液力缓速器分档开关，所述液力缓速器分档开关与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于向液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送工作指令；
电磁换向阀，所述电磁换向阀与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器电性连接，用于接收液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送的指令，并产生相应的指令动作。
压缩空气管道，所述压缩空气管道与电磁换向阀连接，用于传输压缩空气；
设置在车辆控制台上的指示灯，液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输出端与该指示灯的输入端相耦合；
设置在车辆尾部的刹车灯，液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输出端与该刹车灯的输入端相耦合。
进一步，所述压缩空气管道包括：
与车辆辅助负载空气室和电磁换向阀连接的第一压缩空气管道；
与电磁换向阀和液力缓速器油箱相连的第二压缩空气管道、液力缓速器回气管道；
与电磁换向阀连通的排气管道。
进一步，所述液力缓速器设有热交换器系统。
本发明另一目的在于提供一种液力缓速器的智能控制系统的控制方法，该液力缓速器的智能控制系统的控制方法包括：
液力缓速器分档开关打开，接通控制气路，电磁换向阀导通；
液力缓速器主动轮速度传感器检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；
液力缓速器自身的模糊 PID 控制器，接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去；
电磁换向阀接收液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送的在线自整定后的控制指令信号后，电磁换向阀通过压缩空气对油箱控制压力进行调节，油箱向液力缓速器工作腔提供油液，液力缓速器工作；对缓速器主动轮的速度进行控制；
液力缓速器分档开关关闭，断开控制气路，电磁换向阀处于中位，液力缓速器不工作。
进一步，液力缓速器工作时通过压力传感器采集工作腔内的压缩空气的压力信号，经液力缓速器自身的模糊 PID 控制器与预先设定的压力信号比较，比预先设定的压力低时，电磁换向阀持续开通，向液力缓速器油箱供压缩空气油箱向工作腔供油；
工作腔压力高于预设的压力值时，电磁换向阀断开，停止向油箱供压缩空气，同时，油箱停止向工作腔供油，通过缓速器自身的模糊 PID 控制器持续不断地调节，达到预先设定的压力值。
进一步，该液力缓速器的智能控制系统的控制方法还包括：
当液力缓速器工作时，指示灯常亮，刹车灯常亮；
当油温传感器检测到流入热交换器的进油口的液压油的温度达到 A 度，或者当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度达到 B 度时，指示灯闪烁报警，其中 150<A<180,95<B<115；
在车辆上还安装有风扇，使风扇的出风面正对汽车水箱，汽车水箱和液力缓速器的热交换器之间形成液体回路；当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度在不断上升，且当水温传感器检测到冷却液的温度上升到 C 摄氏度时，风扇开启 , 其中 85摄氏度<C<95摄氏度；
当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度在不断下降，且当第二温度传感器检测到冷却液的温度下降到 D 度时，风扇停止工作，其中 75摄氏度<D<85摄氏度。
进一步，在线自整定方法包括：PID模糊自整定算法选择位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采样输出控制量；：分档开关位移设定值与测量值的第k次采样偏差值；：分档开关位移设定值与测量值的第i次采样偏差值；：第k次采样不完全微分输出量；：分档开关位移设定值与测量值的第k-1次采样偏差值；：微分增益；：采样周期；
在控制过程中，PID控制器的参数需根据当前的状态进行调整：
式中，和分别为通过模糊推理计算出的修正系数，，和分别为基本的比例、积分和微分系数。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述液力缓速器的智能控制系统的重型货物车控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述液力缓速器的智能控制系统的大型客运车控制系统。
本发明提供的液力缓速器的智能控制系统及其方法，缓速器开始工作时，由于液力缓速器的液力作用有一定的延时，缓速器的制动力矩的上升会有一定的延时，车速会继续增加，但是随着缓速器制动力矩的增加车速逐渐减小，并且最后会使车速稳定在目标车速 30km/h 附近。在缓速器的恒速制动过程中，当实际车速超过目标车速时，缓速器的制动力矩会自动增加；当实际车速低于目标车速时，缓速器的制动力矩会减小甚至不产生制动力矩，缓速器通过这种方式使车速最后稳定在目标车速附近。在液力缓速器的恒速制动中，车速的最大误差是 5km/h ；在恒速制动控制中，采用了仿人智能模糊控制技术，这样会使整个控制系统具有较小的超调量和较短的调节时间，系统不会发生不必要的振荡，系统具有良好的动态特性和稳态特性。通过试验证明本发明采用的液力缓速器恒速制动控制方法已经满足整车对缓速器的使用要求。
本发明的模糊控制是建立在模糊推理基础上的一种非线性控制方法，它通过模糊语言表达了人们的操作经验以及常识推理规则。模糊控制器是以模糊集理论为基础发展起来的，并已成为把人的控制经验及推理纳入自动控制之中的一条简洁的途径。
本发明控制方法根据输入的车速和目标车速，自动调节缓速器的充液量，使车速始终在目标车速上下一定范围内。
液力缓速器作为一种有效的车用制动辅助装置，其结构紧凑，质量轻，缓速力矩范围宽 ；液力缓速器与发动机缓速联合工作，可以获得最佳的缓速组合 ；由于液力缓速器自身有自己的供油系统，可以在最短的时间内使大量的车辆动能转变为热能，通过发动机的冷却系统散掉，不仅没有过热问题，而且还可以在车辆下长坡过程中保持发动机的热状态，既节省燃料又保护发动机；液力缓速器利用发动机的冷却系统散热，缓速产生的热量都能通过自身的热交换器和发动机冷却系统散掉，不会对周围的部件产生热影响，不会增加发动机的热负荷，缓速力矩不会随温度升高而下降，能保持稳定的缓速能力，液力缓速器在换挡的瞬间，仍保持缓速作用，缓速作用是连续的，这又提高了行驶的安全性。实践证明，液力缓速器具有令人满意的辅助制动效果，成为高等级和大吨位商用车辆的首选。
本发明的PID模糊自整定算法不仅保持了常规 PID 控制系统的原理简单、使用方便、鲁棒性较强等特点，而且具有更大的灵活性、适应性、精确性等特性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的液力缓速器的智能控制系统示意图。
图中：1、液力缓速器主动轮速度传感器；2、液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；3、热交换器；4、油温传感器；5、水温传感器；6、分档开关；7、电磁换向阀；8、压缩空气管道；9、刹车灯；10、压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供的液力缓速器的智能控制系统，所述液力缓速器的智能控制系统包括：
液力缓速器主动轮速度传感器1，所述液力缓速器主动轮速度传感器与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；
液力缓速器自身的模糊 PID 控制器2，用于接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去。
进一步，所述液力缓速器的智能控制系统还包括：
热交换器3，用于降低液力缓速器的温度；
设置在热交换器的进油口上的油温传感器4，用于检测流入热交换器的进油口的液压油的温度，该油温传感器的输出端与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输入端相耦合；
设置在热交换器的冷却液出口上的水温传感器5，用于检测流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度，该水温传感器的输出端与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输入端相耦合；
液力缓速器分档开关6，所述液力缓速器分档开关与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于向液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送工作指令；
电磁换向阀7，所述电磁换向阀与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器电性连接，用于接收液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送的指令，并产生相应的指令动作。
压缩空气管道8，所述压缩空气管道与电磁换向阀连接，用于传输压缩空气；
设置在车辆控制台上的指示灯，液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输出端与该指示灯的输入端相耦合；
设置在车辆尾部的刹车灯9，液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输出端与该刹车灯的输入端相耦合。
进一步，所述压缩空气管道包括：
与车辆辅助负载空气室和电磁换向阀连接的第一压缩空气管道；
与电磁换向阀和液力缓速器油箱相连的第二压缩空气管道、液力缓速器回气管道；
与电磁换向阀连通的排气管道。
进一步，所述液力缓速器设有热交换器系统。液力缓速器工作时通过压力传感器10采集工作腔内的压缩空气的压力信号。
本发明另一目的在于提供一种液力缓速器的智能控制系统的控制方法，该液力缓速器的智能控制系统的控制方法包括：
液力缓速器分档开关打开，接通控制气路，电磁换向阀导通；
液力缓速器主动轮速度传感器检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；
液力缓速器自身的模糊 PID 控制器，接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去；
电磁换向阀接收液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送的在线自整定后的控制指令信号后，电磁换向阀通过压缩空气对油箱控制压力进行调节，油箱向液力缓速器工作腔提供油液，液力缓速器工作；对缓速器主动轮的速度进行控制；
液力缓速器分档开关关闭，断开控制气路，电磁换向阀处于中位，液力缓速器不工作。
进一步，液力缓速器工作时通过压力传感器10采集工作腔内的压缩空气的压力信号，经液力缓速器自身的模糊 PID 控制器与预先设定的压力信号比较，比预先设定的压力低时，电磁换向阀持续开通，向液力缓速器油箱供压缩空气油箱向工作腔供油；
工作腔压力高于预设的压力值时，电磁换向阀断开，停止向油箱供压缩空气，同时，油箱停止向工作腔供油，通过缓速器自身的模糊 PID 控制器持续不断地调节，达到预先设定的压力值。
进一步，该液力缓速器的智能控制系统的控制方法还包括：
当液力缓速器工作时，指示灯常亮，刹车灯常亮；
当油温传感器检测到流入热交换器的进油口的液压油的温度达到 A 度，或者当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度达到 B 度时，指示灯闪烁报警，其中 150<A<180,95<B<115；
在车辆上还安装有风扇，使风扇的出风面正对汽车水箱，汽车水箱和液力缓速器的热交换器之间形成液体回路；当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度在不断上升，且当水温传感器检测到冷却液的温度上升到 C 摄氏度时，风扇开启 , 其中 85摄氏度<C<95摄氏度；
当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度在不断下降，且当第二温度传感器检测到冷却液的温度下降到 D 度时，风扇停止工作，其中 75摄氏度<D<85摄氏度。
进一步，在线自整定方法包括：PID模糊自整定算法选择位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采样输出控制量；：分档开关位移设定值与测量值的第k次采样偏差值；：分档开关位移设定值与测量值的第i次采样偏差值；：第k次采样不完全微分输出量；：分档开关位移设定值与测量值的第k-1次采样偏差值；：微分增益；：采样周期；
在控制过程中，PID控制器的参数需根据当前的状态进行调整：
式中，和分别为通过模糊推理计算出的修正系数，，和分别为基本的比例、积分和微分系数。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
由于目前已有的液力缓速器的操作方式主要是依靠手动操作方式，尤其是在缓速器的固定档位上制动时只能固定的给出制动扭矩，制动扭矩不能够根据驾驶员的驾驶意图进行适当的调节。为此本发明控制系统还设置了能够实现适应外界道路环境情况、适应驾驶员主观驾驶意图和车辆运动状态的智能化最佳无级减速制动控制的脚动控制模式。
缓速器的制动扭矩不仅仅和缓速器的充液量有关，还与汽车的速度有关，并且是一种非线性关系。通过模糊控制方法对 PID 控制器的参数进行在线自动整定，从而实现了液力缓速器的智能控制。PID 控制理论PID 控制器是一种比例、积分、微分并联控制器。
PID 控制算法由于其结构简单、物理意义明确、鲁棒性强等显著的优点，使它在工业控制中处于主导地位，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。然而实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定性，难以建立精确的数学模型，应用常规 PID 控制器不能达到理想的控制效果；在实际生产现场中，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规 PID 控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差。因此，常规 PID控制的应用受到限制和挑战。
PID 参数模糊自整定控制：
常规 PID 控制器是过程控制中最为广泛的最为基本的一种控制方式，它具有简单、稳定性好、可靠性高的特点。然而 PID 控制器不能在线整定参数，并且常规 PID 控制器对于非线性、时变的复杂系统和不清楚的系统就不能很好的控制，其 PID 参数不是整定非常困难就是无法整定，因而不能达到预期的效果。而简单的模糊控制器由于不具积分环节，因而在模糊控制系统中又很难消除稳态误差，而且在变量分级不够多的情况下，常常就会在平衡点附近产生较小的震荡现象。但是模糊控制器对复杂的和模型不清楚的系统却能进行简单的控制，所以把两种方法结合起来，就可以构成兼有这两者优点的模糊 PID 控制器。本发明主要分析了 PID 参数模糊自整定技术在液力缓速器智能控制上的应用。
PID 参数模糊自整定控制系统能在控制过程中对不确定的条件、参数、延迟和干扰等因素进行检测分析，采用模糊推理的方法实现 PID 参数KP、KI 和KD在线自整定。
PID模糊自整定算法选择位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采样输出控制量；：脚踏板制动位移设定值与测量值的第k次采样偏差值；：脚踏板制动位移设定值与测量值的第i次采样偏差值；：第k次采样不完全微分输出量；：脚踏板制动位移设定值与测量值的第k-1次采样偏差值；：微分增益；：采样周期；
在控制过程中，PID控制器的参数需根据当前的状态进行调整：
式中，和分别为通过模糊推理计算出的修正系数，，和分别为基本的比例、积分和微分系数。
PID模糊自整定算法不仅保持了常规 PID 控制系统的原理简单、使用方便、鲁棒性较强等特点，而且具有更大的灵活性、适应性、精确性等特性。
典型的 PID 参数模糊自整定控制系统的结构，系统包括一个常规 PID控制器和一个模糊控制器。偏差和偏差的变化率作为模糊系统的输入，三个 PID 参数的变化值作为输出，根据事先确定好的模糊控制规则做出模糊推理在线改变 PID 参数的值，从而实现PID 参数的自整定。使得被控对象有良好的动、静态性能，而且计算量小，易于用单片机实现基于模糊逻辑推理的 PID 控制器是以控制专家整定 PID 控制器参数的经验和知识为基础，通过对系统过渡过程模式的在线识别，对 PID 参数进行自整定。
PID 参数的模糊化自动调整是依据被控对象的响应在采样时刻的误差 E 和误差的变化率 CE 两个因素来确定参数调整量的极性和大小的。本质上同时兼顾了被控对象响应的“静态性能” ( 是高于还是低于给定位 ) 和响应的“动态性能” ( 是靠拢还是偏离给定位 ) 两个因素，既看现状，也看动向。其算法过程是利用对应的规则集将控制指标 (条件下模糊化，然后将它与知识库中的模糊规则进行匹配，如有规则被匹配，则执行该规则的结果部分，就可得到相应的参数调整量。因此有实际控制系统的响应值 ( 精确值 ) 到模糊规则集的条件 ( 模糊量 ) 的转化过程 ( 即模糊化 ) 和其规则的操作值 ( 模糊量) 到实际的调整系数 ( 精确量 ) 的转化 ( 判决 ) 过程。
根据模糊控制的专家经验可知，在不确定系统的常规控制下，误差 E 和误差变化率 C E 越大，系统中不确定量就越大。相反，误差 E 和误差变化率 C E 越小，系统中不确定量就越小。利用这种 E 和 CE 对系统不确定量的估计，就可实现对 PID 三参数KP、KI 和KD的调整估计，显然这是由人的经验形成的直觉推理，用 IF-THEN 产生式语句规则所表达的调整模型。在判定控制规则模型时，既要兼顾减小超调、提高系统响应速度，同时系统稳定性的提高更为重要。
PID 参数的整定必须考虑到在不同时刻三个参数的作用以及相互之间的互联关系。根据参数KP、KI 和KD对系统输出特性能够的影响情况，在不同的 E 和 C E 时，被控过程对参数KP、KI 和KD的自整定原则为：
(1) 当 |E| 较大时，为了加快系统的响应速度，并避免因为开始时偏差 E 的瞬间变大，可能引起微分过饱和而使控制作用超出许可范围，因此应取较大的KP和较小的KD，同时为了防止积分饱和，避免系统响应出现较大的超调，此时应去掉积分作用，KI=0 。
(2) 当 |E|和 |EC|中等大小时，为了使系统响应超调减小，KP、KI 和KD
都不能取大，应取较小的KP 值，KI 和KD值的大小要适中，以保证系统的响应速度。
(3) 当 |E|较小时，为使系统具有良好的稳定性能，应增大KP、和KI
值，同时为避免系统在设定值附近出现振荡，并考虑系统的抗干扰性能，应适当地选取KD 值。其原则是：当 |EC| 较小时，KD 可以取大些，通常取为中等大小；当|EC|较大时，KD 应取小。
液力缓速器模糊 PID 智能控制器的设计：
在液力缓速器的智能控制系统中，采用脚动控制操纵方式，在汽车的制动踏板处安装脚踏板制动位移传感器与制动踏板联动。液力缓速器和制动器同时工作，这样可以克服液力缓速器反应缓慢的缺陷。液力缓速器的制动扭矩随着制动踏板位移的变化而变化，本发明采用的是 PID 控制方式控制液力缓速器的制动扭矩。为了能够实现根据驾驶员的意图以及路面条件对液力缓速器进行智能控制，采用了模糊推理规则对 PID 控制器的参数进行在线自动整定。
本发明选用制动踏板位移量和制动踏板位移变化率作为模糊控制的输入参数。驾驶员制动时驾驶意图以及路面状况可以根据驾驶员制动踏板的动作来决定，制动踏板位移量较大，即制动踏板踏的深，说明驾驶员需要车辆较快的减速制动，制动系统要产生较大的制动力矩；反之则需要汽车较轻的减速制动，制动系统需要的制动力矩较小。位移的变化率也是反映汽车减速制动时驾驶员意图的重要参数，制动踏板力度的大小和急缓说明驾驶员是否需要紧急制动，汽车制动时驾驶员所需要的力矩也与路面状况相对应。因此选择制动踏板位移量和位移变化率作为模糊控制的 2 个输入参数。在液力缓速器的智能控制模式中，其控制方法是通过测量制动踏板位移量及其变化率，根据模糊控制逻辑算法进行逻辑推理和计算，对 PID 控制器的参数进行自动整定。根据 PID 控制算法计算出相应液力缓速器制动力矩，最后由电控单元发出相应的脉宽调制信号来控制比例阀的开度，进而控制进入液力缓速器里面的高压气体的进气量，以此来控制液力缓速器工作腔内工作液的充液量，从而达到控制液力缓速器的制动扭矩的目的。当制动过程结束后，电控单元还要控制比例电磁阀使工作液从工作腔中迅速排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液力缓速器的智能控制系统，其特征在于，所述液力缓速器的智能控制系统包括：
液力缓速器主动轮速度传感器，所述液力缓速器主动轮速度传感器与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；
液力缓速器自身的模糊 PID 控制器，用于接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去。
2.权利要求 1 所述的液力缓速器的智能控制系统，其特征在于，所述液力缓速器的智能控制系统还包括：
热交换器，用于降低液力缓速器的温度；
设置在热交换器的进油口上的油温传感器，用于检测流入热交换器的进油口的液压油的温度，该油温传感器的输出端与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输入端相耦合；
设置在热交换器的冷却液出口上的水温传感器，用于检测流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度，该水温传感器的输出端与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输入端相耦合；
液力缓速器分档开关，所述液力缓速器分档开关与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器连接，用于向液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送工作指令；
电磁换向阀，所述电磁换向阀与液力缓速器自身的模糊 PID 控制器电性连接，用于接收液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送的指令，并产生相应的指令动作;
压缩空气管道，所述压缩空气管道与电磁换向阀连接，用于传输压缩空气；
设置在车辆控制台上的指示灯，液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输出端与该指示灯的输入端相耦合；
设置在车辆尾部的刹车灯，液力缓速器自身的模糊 PID 控制器的输出端与该刹车灯的输入端相耦合。
3.如权利要求 2所述的液力缓速器的智能控制系统，其特征在于，所述压缩空气管道包括：
与车辆辅助负载空气室和电磁换向阀连接的第一压缩空气管道；
与电磁换向阀和液力缓速器油箱相连的第二压缩空气管道、液力缓速器回气管道；
与电磁换向阀连通的排气管道。
4.如权利要求2所述的液力缓速器的智能控制系统，其特征在于，所述液力缓速器设有热交换器系统。
5.一种如权利要求1所述的液力缓速器的智能控制系统的控制方法，其特征在于，该液力缓速器的智能控制系统的控制方法包括：
液力缓速器分档开关打开，接通控制气路，电磁换向阀导通；
液力缓速器主动轮速度传感器检测液力缓速器主动轮的速度并将检测的液力缓速器主动轮的速度信号传输给液力缓速器自身的模糊 PID 控制器；
液力缓速器自身的模糊 PID 控制器，接收液力缓速器主动轮速度传感器传输的速度信号，并对该速度信号进行在线自整定；将在线自整定后的控制指令信号发送出去；
电磁换向阀接收液力缓速器自身的模糊 PID 控制器发送的在线自整定后的控制指令信号后，电磁换向阀通过压缩空气对油箱控制压力进行调节，油箱向液力缓速器工作腔提供油液，液力缓速器工作；对缓速器主动轮的速度进行控制；
液力缓速器分档开关关闭，断开控制气路，电磁换向阀处于中位，液力缓速器不工作。
6.如权利要求5所述的液力缓速器的智能控制系统的控制方法，其特征在于，液力缓速器工作时通过压力传感器采集工作腔内的压缩空气的压力信号，经液力缓速器自身的模糊PID 控制器与预先设定的压力信号比较，比预先设定的压力低时，电磁换向阀持续开通，向液力缓速器油箱供压缩空气油箱向工作腔供油；
工作腔压力高于预设的压力值时，电磁换向阀断开，停止向油箱供压缩空气，同时，油箱停止向工作腔供油，通过缓速器自身的模糊 PID 控制器持续不断地调节，达到预先设定的压力值。
7.如权利要求5所述的液力缓速器的智能控制系统的控制方法，其特征在于，该液力缓速器的智能控制系统的控制方法还包括：
当液力缓速器工作时，指示灯常亮，刹车灯常亮；
当油温传感器检测到流入热交换器的进油口的液压油的温度达到 A 度，或者当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度达到 B 度时，指示灯闪烁报警，其中 150<A<180,95<B<115；
在车辆上还安装有风扇，使风扇的出风面正对汽车水箱，汽车水箱和液力缓速器的热交换器之间形成液体回路；当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度在不断上升，且当水温传感器检测到冷却液的温度上升到 C 摄氏度时，风扇开启 , 其中 85摄氏度<C<95摄氏度；
当水温传感器检测到流出热交换器的冷却液出口的冷却液的温度在不断下降，且当第二温度传感器检测到冷却液的温度下降到 D 度时，风扇停止工作，其中 75摄氏度<D<85摄氏度。
8.如权利要求1所述的液力缓速器的智能控制系统的控制方法，其特征在于，在线自整定方法包括：PID模糊自整定算法选择位置式不完全微分形式：
其中，：PID算法的第k次采样输出控制量；：分档开关位移设定值与测量值的第k次采样偏差值；：分档开关位移设定值与测量值的第i次采样偏差值；：第k次采样不完全微分输出量；：分档开关位移设定值与测量值的第k-1次采样偏差值；：微分增益；：采样周期；
在控制过程中，PID控制器的参数需根据当前的状态进行调整：
式中，和分别为通过模糊推理计算出的修正系数，，和分别为基本的比例、积分和微分系数。
9.一种利用权利要求1所述液力缓速器的智能控制系统的重型货物车控制系统。
10.一种利用权利要求1所述液力缓速器的智能控制系统的大型客运车控制系统。
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