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1摘要提出了一种基于模糊模型的自动雨刷控制系统设计方法。该系统通过红外雨量传感器检测雨量大小，使用模糊控制算法和脉宽调制技术调节雨刷器的速度；给出了系统的总体结构和具体设计方法。实验表明，本文所提出的自动雨刷控制系统性能可靠、反应灵敏、控制效果良好。Abstract:Thispaperpresentsafuzzymodel-basedautomaticwipercontrolsystemdesignmethod.Thesystemthroughtheinfraredsensorsdetectrainrainfallsize,theuseoffuzzycontrolalgorithmandpulsewidthmodulationspeedwipersregulation;giventheoverallstructureofthesystemandthespecificdesignmethods.Experimentsshowthattheproposedcontrolsystemforautomaticwipersreliable,responsive,effectivecontrol.关键字：雨量传感器、PLC2目录摘要···················································11绪论·················································32简介···················································52.1、说明···········································52.2、内容···········································52.3、目的·············································72.4、组成部分·········································73控制部分···············································73.1智能雨刷工作循环流程······························73.2智能雨刷电器设备清单······························83.3电器元件传感器····································83.4可编程控制器······································143.5智能雨刷的机械结构·······························144智能雨刷电气控制原理···································175刮水器常见故障分析与检测………………………………………196小结···················································207参考文献···············································228附图（表）…………………………………………………………2331绪论随着社会的不断发展，在当今科学技术不断变化的时代，各种新技术、新工艺、新材料、新设备的不断出现，已不再是单纯某一门学科技术的发展，而是各门相关学科、多种先进技术的互相渗透和相辅相成的结果。机电一体化技术就是这样的一种新技术，它是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的综合技术。其实质是从系统观点出发，运用过程控制原理，将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合，实现整体最佳化。机电一体化技术从根本上改变了工业生产的面貌。在现代各种工业生产中，微机作为机电一体化技术的大脑，取代了常规的控制系统。机械结构是其主体和躯干，各种仪器、仪表、传感器是其感官，它们感受各种信号的变化，并反馈到大脑(微机)中，各种执行机构则是它的手足，用以完成生产加工所必需的动作。一个完整的机电一体化系统，一般包括微机、传感器、动力源、传动系统、执行机构等部分。机电一体化的实质是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能4复合的最佳功能价值系统工程技术。机电一体化技术在现代生产中的运用使机械结构大为简化，并逐步取代了过去传统的继电器、接触器控制电路，对于继电器、接触器控制电路，其复杂程度随着执行机构的增多，以及调整部位的增加而加大，使得机器也越来越复杂，给制造、调整、使用和维修均带来不便。而机电一体化，可用微机、传感技术、新型传动技术取代笨重的电气控制柜和驱动装置，使零部件数量剧减，结构大为简化，体积也随之缩小。智能雨刷系统是机电一体化技术在汽车上的综合运用。雨刷系统是汽车的重要安全设备之一。在传统机械雨刷系统中，驾驶者手动控制雨刷器速度转换开关，通过改变雨刷器摆动速度，以求快速清除附着在挡风玻璃上的雨水；然而，手动切换雨刷器转换开关，必然影响行车注意力，造成不必要的危险，据统计，全世界雨天行车有7％的事故是由于驾驶员手动操作雨刷系统引起的。针对机械雨刷系统的缺点，工程技术人员提出了自动雨刷系统。在自动雨刷系统中，控制器通过雨量传感器检测降雨量大小，进而控制雨刷器摆动速度。自动雨刷系统在使用过程中不需要驾驶员干预，可自动保持挡风玻璃清晰，增加了行车安全；但是，对于这种自动雨刷系统来说，挡风玻璃是否清晰的判定完全由雨刷系统生产厂家确定，驾驶者不能根据自身需要进行改变；没有考虑与汽车中控制单元的接口，不符合现代汽车采用CAN、LIN总线式车身通讯系统的发展趋势；挡风玻璃上附着有较大的固体物时，由于缺少适当系统保护措施，可能因用力刮除该固体物而引起雨刷系统的损坏；另外，除了机械部件外，现有自动雨刷控制系统的核心电子控制模块多数依赖进口，与我国汽车工业倡导的汽车电子零部件国产化的发展趋势不符。基于上述考虑，本文提出一种基于模糊模型的改进自动雨刷控制系。该系统使用红外光发射和接收器来构成雨量传感器，采用LIN总5线与汽车中控单元接收口，来自汽车中控单元的用户输入信息和来自雨量传感器的检测信号作为系统输入，通过构建模糊控制计算法，实现对雨刷器摆动速度的控制。2简介2.1汽车智能雨刷的说明：该设计为汽车智能雨刷，其主要功能是挡风玻璃在雨天、雾天或模糊时，雨刷能够自动清理挡风玻璃上的雨露、杂物等，能够使挡风玻璃清洁、干净、透明度好。智能雨刷不仅能提高驾驶安全系数，而且使驾驶充满乐趣。本产品是机电一体化技术在生活、生产中的有效利用。本产品将机、电、有效的结合在一起，通过控制，实现自动化生产。本产品不仅结构简单，使用方便，而且成本较低，容易进行操作控制。实现了自动化生产，因而大大的减少了手工劳作，不仅有效的提高了工作质量，而且大大的提高了工作的生产效率。2.2汽车智能雨刷的内容：该智能雨刷主要有以下几个部分组成：2.2.1雨刷清洁器雨刷清洁器的基本功能：该挡风玻璃在雨天、雾天或模糊时，雨刷能够自动清理挡风玻璃上的雨露、杂物等，采用体积小、移动方便的台式结构，有利于提高工作效率；2.2.2雨量传感器雨量传感器的基本功能：雨量传感器用来检测挡风玻璃上是否有雨水。根据雨量传感器输出信号。62.2.3直流电动机直流电动机的基本功能：直流电动机是机械能和直流电能互相转换的旋转机械装置。作电动机时，将直流电能转化为机械能。2.2.4电气控制部分电气控制部分：是该产品的核心，是各个系统的基础，通过信号的传递和传输实现工作的自动进行。2.2.5可编程序控制器它是该产品的核心，是各个系统的基础，通过信号输入和输出实现工作的自动进行。2.2.6机械机构其中每一个工作单元都可以自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统，各个单元的执行机构基本上都是电执行机构。2.2..7轿车风窗刮水与清洗系统。其中[刮水器开关]分五个档位：（1）关闭档（2）间歇档（3）低档（4）高档（5）自动档A:低档、高档、关闭档：可采用手动控制.调到相应的档位，通过中央处理器中的线路联系给予相应的档位变换。B:间歇控制档：在毛毛雨时，雨量稀少，如果刮水器仍按原来样子不断的工作，不仅会引起刮片震动，而且会损坏玻璃。其工作开关点火减荷继电器刮水继电器中央线路板洗涤器电动机刮水器与洗涤器开关刮水器电动机7方式也是利用电子间歇刮水器实现动作。分为可调式和不可调式。例：可采用无稳态方波发生器控制的间歇刮水器。C:自动档：所谓自动档，就是指雨刷的摆动速度会随雨量的大小进行相应的变化，即雨量的大小会影响光电强度，从而通过中央处理器来改变雨刷的动作快慢2.3智能雨刷的研究目的智能雨刷控制系统综合应用到多种技术知识，如：技术、机传感器应用技术、PLC控制技术等。通过该系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，以便于更清晰、更明了的让工作人员熟悉其工作原理，并通过此项设计熟练的掌握各项技术。2.4智能雨刷的组成部分：该说明书主要包括以下几个部分：Ⅰ、智能雨刷工作循环流程Ⅱ、智能雨刷电气设备清单Ⅲ、部分电器元件Ⅳ、可编程序控制器对上述几部分内容将一一介绍如下3控制系统3.1智能雨刷工作循环流程基于模糊模型的自动雨刷控制系统的基本结构如图1所示，主要由雨量传感器、雨刷器机构、挡风玻璃、LIN总线接口等主要部件构成。其中。雨量传感器用来检测挡风玻璃上是否有雨水。根据雨量伟感器的输出信号，控制器判断当前雨量大小，结合自LIN总线的用户设定等信息，输出PLC信号控制雨刷器电机的摆动速度，驱动雨刷器8机构快速扫除挡风玻璃上的雨水。3.2智能雨刷电器设备清单（见附表1）3.3电器元件传感器：在当今科学技术不断发展的社会，自动化控制技术的普及，使传感器应用技术得到广泛的应用，在自动化检测与自动控制系统中，传感器是感受外界信息的关键部件，相当于人的感觉器官，因而有极其重要的作用，对整个系统的性能有决定性的影响。任何自动化系统都离不开和外界的信息交换，没有传感器，这些系统将无法实现任何功能。1）实际上雨量传感器也就是运用的光电传感器的原理，其主要的工作原理也就是通过雨量的大小影响光线的强弱变化来控制雨刷动作的；利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。传感器主要有敏感元件、转换元件、信号调节电路三部分组成。下面将详细介绍智能雨刷控制系统中运用到的雨量传感器。雨量传感器：雨量传感器与光电传感器原理相似如图3-1所示，光电传感器是将被测量的变化转换成光的变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，它的转换原理是基于物质的光电效应。图3-1雨量传感器的实物模拟图2）光电传感器是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管9（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。光电式接近开关广泛应用于自动计数、安全保护、自动报警和限位控制等方面。结构如图3-2所示：图3-2接近式开关实物模拟图其图3-2所示的光电传感器也就是漫射式光电开关。其内部的主要光学元件是光敏二极管和光