******************************************************************** ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************ ************************************************************************
************************************************************************ ************************************************************************ ****
汽车发动机冷却系统节温器的智能控制
袁慧彬 , 蒋开正 , 刘章棋 (四川职业技术学院汽车工程系 , 四川遂宁 629000 摘要 :分析汽车发动机冷却系统节温器的开度采用智能控制的必要性 , 并详细阐述发动机冷却系统节温器智能控制系统的设计 , 包括控制方式设计、模糊控制器设计、控制系统结构设计等。关键词 :发动机冷却系统 ; 节温器 ; 电子节温器 ; 模糊控制系统
中图分类号:TK413文献标识码:B 文章编号:1000-6494(2009 03-0015-03
Intelligence Control of Thermostat in
Automotive Engine Cooling System
YUAN Hui-bin, JIANG Kai-zheng, LIU Zhang-qi
(AutomotiveEngineering Dept., Sichuan Vocational College, Suining 629000, China
Abstract:This paper analyzes the necessity of intelligent opening control of thermostat in automotive engine cooling system and expounds in detail its designs including control mode, fuzzy controller and structure of control system. Key
words:engine cooling system; thermostat; electronic thermostat; fuzzy controller
1概述
汽车发动机冷却系统节温器的作用是改变冷却
液的循环路线和流量 , 根据冷却液温度自动调节冷却强度。当发动机冷却液温度较低时 , 节温器阀关闭 , 将冷却液流向散热器的通道关闭 , 使从发动机缸盖流
出来的冷却液经水泵入口直接流回发动机缸体水套 , 进行小循环。这时由于冷却液未流经散热器 , 散热量少 , 以便使冷却液能迅速升温 , 提高发动机工作性能和减少磨损。当冷却液温度升高到一定时 , 节温器阀开始打开 (并随冷却液温度升高 , 开度越大 , 控制部分冷却液进入散热器 , 并由散热器经水泵流回发动机。这时由于冷却液流经散热器 , 散热面积大 , 散热量多 , 冷却强度较大。当冷却液温度再升高到一定时 , 节温器阀全开 , 从发动机缸盖流出来的冷却液全部进入散热器 , 这时冷却强度达到最大 , 以防止发动机出现高温 , 保证发动机工作在正常的温度范围内。目前汽车发动机冷却系统广泛采用蜡式节温器 , 它是利用固态石蜡受热熔化体积膨胀的原理来控制节温器阀门的开度的 , 进而控制冷却液流经散热的流量 , 实现冷却强度的调节。从石蜡式节温器
的工作原理可知 , 当发动机冷却液温度变化时 , 节温器的执行动作较缓慢 , 冷却强度的调节未能根据发动机工作温度的变化而适时变化 , 故存在响应速度慢 , 滞后时间长 , 误差大 , 控制精度不高 , 不能保证发动机始终在最佳的温度下工作 , 发动机在工作过程将出现高温和低温的情况 , 这将造成发动机传热损失和磨损较严重 , 燃油消耗率增高 , 排放污染增大等缺点。
针对这些缺点 , 从灵敏性、可靠性以及发动机动力性、经济性和环境保护出发 , 非常有必要将传统的节温器改为电子式节温器 , 并采用先进的控制方式进行控制 , 以实现节温器能根据发动机冷却液温度的变化适时对发动机冷却强度进行调节 , 保证发动机工作在最适宜的温度下 , 达到提高汽车动力性和经济性 , 减小汽车的排放污染 , 从而实现节约能源 , 保护环境和提高发动机寿命的目的。
2
汽车发动机冷却系统节温器的控制模式设计
2.1
模糊控制方式的确定与设计
汽车发动机冷却系统节温器的开度大小主要由
发动机冷却液温度的高低决定 , 而发动机冷却液温度又受许多因素的影响 , 如发动机的负荷、汽车行驶速度、外界的气温、散热器结构形式、散热器的冷却液流量和风扇的转速等。这些影响因素大多是不断变化的 , 且与发动机冷却液温度呈非线性关系。因此
作者简介 :袁慧彬 (1971-, 男 , 四川遂宁人 , 讲师 , 主要从事汽车发动机设计。
收稿日期 :2009-01-31
内燃机
Internal Combustion Engines
第 3期 2009年 6月
No. 3Jun. 2009
内燃机 2009年 6月
发动机冷却液温度与节温器的开度之间的关系很难用数学方程进行准确描述。且发动机的水温的升高和降低是一个缓慢变化和大滞后过程。因此对节温器的开度控制 , 采用常规的 PID 控制 , 系统模型难以建立 , 且控制效果也不好。
由于模糊控制是模仿人工控制活动中人脑的模糊概念和成功的控制策略 , 运用模糊逻辑推理 , 把人工控制策略用计算机实现 , 其具有不依赖系统的精确数学模型 , 对系统参数的变化不敏感的特点 , 因此节温器的开度控制采用模糊控制 , 将达到令人满意的效果 , 故发动机冷却系统节温器的开度控制采用模糊控制方式。
节温器开度的模糊控制设计见图 1。为确保系统在不同工作条件下 , 始终处于最佳工作状态 , 并使系统的控制更加精细、更加稳定 , 系统采用温度偏差及其变化率作为输入参数 , 输出参数为节温器的开度 , 并实行闭环反馈控制。
2.2模糊控制器设计
模糊算法的种类很多 , 但由于被控对象的状况
不同 , 实现的硬件方法不同 , 控制精度、要求不同 , 所采用的模糊算法也各不相同。在此控制系统中采用直接查表法将能达到预期的控制目标 , 这种模糊算法结构简单 , 响应速度快 , 资源开支少。
2.2.1温度偏差 e 、偏差变化率△ e 的确定
在实际系统中偏差 e 、偏差变化率△ e 按下式计算 :
e (nT =△ T (nT -R (T (1△ e (nT =e (nT -e [(n -1 T ](2式中 , n 为第 n 次取样 ; T 为温度取样周期 , 通常取 T =6~15s ; △ T (nT 为 nT 时刻发动机冷却系统实际温度 ; R (T 为发动机冷却系统温度目标值。 2.2.2输入、输出变量论域
输入变量温度偏差 e 、偏差变化△ e 和输出变量 U 的变化范围通过实验确定 , 设它们分别为 X 、 Y 、 Z 。将 e /X , △ e /Y 在论域划分 13级 , 即 {-6,-5,-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5,+6}。偏差语言变量取七个 , 即 {负大 , 负中 , 负小 , 零 , 正
小 , 正中 , 正大 }, 用符号表示为 {NB , NM , NS , Z , PS , PM , PB }。从而获得偏差E 及偏差变化△ E 论域值。
将 u /Z 在论域划分 15级 , 即 {-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6,
+7}。输出语言变量取七个 , {负大 , 负中 , 负小 , 零 , 正小 , 正中 , 正大 },即
{NB , NM , NS , Z , PS , PM , PB }, 论域为 {-6,-5,-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5,+6}。偏差语言变量取七个 , 即 {负大 , 负中 , 负小 , 零 , 正小 , 正中 , 正大 }, 用
符号表示为 {NB , NM , NS , Z , PS , PM , PB }。 2.2.3隶属度确定
隶属函数有钟形、梯形、三角形等形状 , 一般认为钟形最好 , 但难于计算 , 三角形次之 , 最后是梯形。在这里 , 为了计算方便 , 选用的是三角形隶属函数。
2.2.
3.1变量偏差 E 和偏差变化率△ E 隶属度的确定
变量偏差 E 和偏差变化率△ E 隶属度采用图 2所示的等腰三角形曲线确定隶属度 , 图中μ1、μ2为变量偏差 E 和偏差变化率△ E 隶属度。模糊变量的
隶属度函数形状越瘦 , 相邻模糊变量的交点的隶属度值越低。
2.2.
3.2输出变量 U 隶属度的确定
输出 U 采用图 3所示的等腰三角形曲线确定
隶属度 , 图中μ3为变量 U 隶属度。模糊变量的隶属度函数形状越瘦 , 相邻模糊变量的交点的隶属度值越低。
2.2.4模糊控制规则库的建立
根据发动机冷却系统最佳的温度的控制特点 ,
如果偏差大且偏差变化率大 , 则控制作用加强 , 如果偏差小且偏差变化率小 , 则控制作用减弱 , 因此建立如下控制规则集 , 见表 1。
此控制规则集是实践经验的总结 , 它是由若干
图 1节温器开度模糊控制系统
给定温度 R +
-e
△ e d/dt
模糊控制器节温器开度 u
发动机冷
却系统
冷却液
温度
图 3
输出 U 模糊划分
表 1
控制规则表
E U △ E PB PM PS Z NS NM NB PB NB NB NB NM NB PM PB PM NB NB NS NM NM PM PB PS NB NM NS NS NS PM PB Z NB NM NS Z PS PM PB NS NB NM NS PS PS PM PB NM NB NM NM PM PS PB PB NB
NB
NM
NB
PM
PB
PB
PB
图 2
偏差 E 或偏差变体率△ E 模糊划分
μ1(μ2 NB NM NS Z
PS PM PB
-6-5-4-3-2-10123456E (ΔE
μ3
NB
NM
NS
Z
PS
PM
PB
-7-6-5-4-3-2-1012
34567
U
16··
前各项初始化。
4结论
笔者研制的以 AVR32位单片机为核心基于串
行总线的内燃机工况参数检测系统 , 可对所在工程装备内燃机的压力、温度、转速等工况参数进行检测 , 将这些参数上传至上位主控计算机 , 进行故障诊断和故障的趋势分析等处理 , 供操作维修人员了解掌握内燃机的工作状态。系统采用单片微机和串行总线模块技术设计 , 具有实时性好 , 控制精度高等特点。其
实现方法不但可用于常见的其他串行总线状态监测与故障诊断系统设计 , 也适用于一般单片机
与机械设备状态监测应用系统的开发 , 具有广泛的应用前景。
[参考文献 ]
[1]Bitcode, Inc. 王成明译 .BC7281A -128段 LED 显示及 64
键键盘控制芯片 [M].北京 :电子工业出版社 , 2001.
[2]徐英 , 王超 , 姜印平 . 热电阻测温电路设计 [J].工业仪表与
自动化装置 , 2000, (4:20-22.
[3]潘伟 , 王汉功 . 工程装备液压系统在线状态监测 [J].维修论
坛 , 2004, (7:32-34.
[4]王宏强 , 杨江天 , 赵明元 . 基于 CAN 总线的车载机车轴承
监测系统 [J].铁道机车车辆 , 2004, 24(4:31-33.
[5]赵丁选 , 马铸 , 杨力夫 , 等 . 工程车辆液力机械传动系统的
动力性分析 [J].中国机械工程 , 2001, 12(8:948-950.
(上接第 14页模糊条件语句组成 , 如 E =PB , 则不论 De 为何值 , 都应该使 E 迅速上升 , 故 U =NB ; 如 E =0, De =PS , 则取
U =NS , 以消除偏差。上述这些原则是既要消除偏差 ,
又要防止超调和振荡。
再依据模糊控制规则表 , 采用模糊推理方法 , 得出模糊的输出结果 , 最后进行反模糊化处理 (在这里使用的是重心法 , 得到模糊控制输出参数的精确值 , 建立控制表。在控制过程中 , 采用查表法来精确控制膨胀阀的开度。
2.3汽车发动机冷却系统节温器控制系统结构设计 2.
3.1系统组成
发动机冷却系统节温器电子控制系统结构设计见图 4。该控制系统由传感
器、 ECU(电子控制单元、执行器组成。传感器为温度传感器 , 是采用负温度系数的热敏电阻式 , 用以检测发动机冷却系统冷却液温度。电子控制单元的核心元件采用单片机 , 以对传感器检测到的信号进行分析处理 , 输出控制信号。执行器为电子节温器 , 由步进电机和阀体部件组成 , 转子部件封闭在阀体外罩内 , 步进电机转子的旋转 , 通过减速机构 , 带动旋转阀门转动 , 控制阀口的通流面
积 , 控制冷却液的流量。
2.3.2系统工作原理
工作时 , 温度传感器将发动机冷却系统温度检
测出送入给控制器 , 控制器将信号进行分析计算后 , 得出节温器的最佳开度 ,
随后输出指令控制电子节温器的步进电机 , 将阀开到需要的位置 , 控制好流经散热器的冷却液流量 , 调节好冷却强度 , 以保持发动机在最佳温度下工作。
3结论
将汽车发动机冷却系统传统的节温器改进为电
子节温器并采用模糊控制方式进行控制 , 在控制过程中 , 控制器根据传感器直接检测出的冷却温度 , 经分析处理 , 实时控制电子节温器的开度 , 具有响应速度快 , 控制准确的优点 , 能保证发动机工作在最适宜的温度下 , 能提高汽车动力性和经济性 , 减小汽车的排放污染 , 实现节约能源和保护环境。
[参考文献 ]
[1]庄继德 . 汽车电子控制系统工程 [M].北京 :北京理工大学出
版社 ,1998.
[2]李洪兴 , 王加银 . 模糊控制系统建模 [J].中国科学 ,2002,(9.[3]诸静 . 模糊控制原理与应用 [M].北京 :机械工业出版社 ,1995. [4]李世勇 . 模糊控制、神经控制和智能控制论 [M].哈尔滨 :哈尔
滨工业大学出版社 ,1996. [5]卢广锋 , 郭新民 . 汽车冷却系统水温对发动机性能影响 [J].山东内燃机 ,2002,(3.
[6]冷玉福 , 发动机冷却系统自动控制装置的开发 [J].汽车电
器 ,2002,(12.
[7]翟丽 , 郭新民 . 汽车发动机冷却系统的智能控制 [J].汽车电
器 ,2001, (1:14-15.
图 4
汽车发动机冷却节温器电子控制系统结构图
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
散热器
水温传感器
发动机
水泵
电子节温器
ECU
袁慧彬等 :汽车发动机冷却系统节温器的智能控制第 3期 17··
电子节温器的国内外发展现状 概述 当前，汽车电子技术进入了人-汽车-环境的整体发展阶段，他向着超微型磁体、超高效电机以及集成电路的微型化方向发展，并为汽车的集中控制提供了基础（例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制）。汽车电子技术成就汽车的未来。 由于汽车电子控制系统的多样化，时期所需要的传感器类型和数量不断增加。为此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。未来的智能化集成传感器，不仅要能够提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号做放大和处理。同时，他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，具有较强的抵抗外部干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别严酷的使用条件下也能保持较高的精度。它还具有结构紧筹，方便安装的特点，从而免受机械特性的影响。 随着汽车工业的发展和汽车保有量的增加，汽车的能源消耗和环境污染问题越来越受到人们的重视，世界各国“节能减排”的相关法规円趋严格。为了进一步降低内燃机的能耗和排放，需要对内燃机的冷却系统进行精细的设计，智能化和电控化是未来内燃机冷却系统的发展方向。节温器是内燃机冷却系统中控制冷却液流动路径的关键零部件，但是目前绝大多数的节温器都釆用石蜡作为感温介质，其存在“响应延迟”和“滞回特性”，无法满足冷却系统精确控制的要求。电子节温器的工作原理 电子控制发动机冷却系统在日产很多发动机上已应用，该系统中的冷却液温度调节、冷却液的循环(节温控制)、冷却风扇的工作均由发动机负荷决定并由发动机控制单元控制，使之相对于装备传统冷却系统的发动机在部分负荷时具有更好的燃油经济性及较低的CO／HO排放。 一、冷却系统布局与冷却液分配单元 电子控制冷却系统以最小的更改改变了传统的冷却循环，完成了冷却循环的重新布置：冷却液分配法兰与节温器合成一个信号单元，发动机缸休上不需要任何温度调节装置。
捷达轿车发动机冷却系统的检修 目录 1绪论················错误！未定义书签。 2 冷却系统系统的结构和工作原理 (3) 2.1发动机冷却系统的功用和组成 (5) 2.2发动机冷却系统的类型 (6) 2.3捷达轿车冷却系统的组成 (4) 2.3.1散热器 (8) 2.3.2冷却风扇 (8) 2.3.3冷却水泵 (9) 2.3.4节温器 (9) 2.3.5冷却液介质 (10) 2.3.6冷却液温度传感器 (10) 2.4捷达轿车冷却系统工作原理11 3发动机冷却系统的故障分析及检修 (10) 3.1发动机过热. (10) 3.2发动机升温缓慢或工作温度过低 (13) 3.3冷却系主要部件故障检修 (11) 4捷达冷却系统的案例分析与维修 (14) 4.1实际案例分析与维修 (14)
4.2冷却系统的特点 (18) 5冷却系统的维护与保养 (16) 5.1使用防冻液注意事项 (17) 5.2冷却系统水垢形成原因与清除 (17) 结论 (19) 参考文献 (22) 致谢·················错误！未定义书签。 捷达轿车冷却系统常见故障检修 摘要：汽车冷却系统是发动机的重要组成部分，随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动机产生的废热密度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。保证冷却系统的正常工作，能避免因冷却系的故障造成的车辆问题。为了人们能了解冷却系常见故障及检修知识，本文列举冷却系统一些常见故障及检修方法。 关键词：捷达轿车，冷却系统，工作过程，常见故障 1.绪论 发动机的冷却系统可以分为两大类，一类是水冷系统，另一类是风冷系统。车用发动机大多采用水冷系统进行冷却。水冷系大都是强制循环式水冷系，利用
智能控制综述 摘要：本文首先介绍了智能控制的发展和智能控制系统的结构和特点以及与传统控制的关系。然后，综述几种智能控制研究的主要内容。 关键词：智能控制、自动控制、研究内容 1、智能控制的发展 任何一种科学技术的发展都由当时人们的生产发展需求和知识水平所决定和限制，控制科学也不例外。1948年，美国著名的控制论创始人维纳（N.Wiener）在它的著作《控制论》中首次将动物与机器相联系。1954年钱学森博士在《工程控制论》中系统的阐明了控制论对航空航天和电子通讯等领域的意义及影响，1965年傅京孙（K.S.Fu）教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统，又于1971论述了人工智能与自动控制的交集关系，成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人[1]。 20世纪60年代，随着航海技术，空间技术的发展，控制领域面临着人们对其性能要求愈来愈高和被控对象的复杂性和不确定性，被控对象的复杂性和不确定性主要表现在被控对象的非线性和不确定性，以及分散的传感元件与执行元件，复杂的信息网络和庞大的数据量。而传统控制在解决这些问题时存在三方面的问题：一、由于传统控制理论是建立在以微积分为工具的精确模型上，所以无法对高度复杂和不确定的被控对象进行描述；二、传统控制理论中的自适应控制和Robust控制虽可克服系统中所包含的的不确定性，达到优化控制的目的，但这些方法只适用于缓慢变化的情况。三、传统控制系统输入较单一，而面对海量信息（视觉的、听觉的、触觉的等）的复杂环境，智能控制应运而生。 智能控制是对传统控制的补充和发展，是自动控制发展的高级阶段，而传统控制是智能控制产生的基础。 国内对智能控制的研究今年来也十分活跃。从八十年代人工智能与系统科学相结合到863计划的实施，智能控制在我国的发展已有稳固的基础。 2、智能控制结构与特点 智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论、信息论、仿生学、和计算机等多种学科的高度结合，是一门新兴的边缘交叉学科。它不仅包含了自动控制、人工智能、系统理论和计算机科学，而且还涉及到生物学，正在成为自动化领域中最兴旺和发展最迅速的一个分支学科[2]。 （1）智能控制具有明显的跨学科、多元结构特点。至今，智能控制方面的专家已提出二元结构、三元结构、四元结构等三种结构，它们可分别以交集的形式表示如下： IC=AI∩AC (1) IC=AI∩CT∩OR (2) IC=AI∩CT∩ST∩OR (3) 上式中，各子集的含义为 AI——人工智能；AC——自动控制；CT——控制论； OR——运筹学；ST——系统论；IC——智能控制。 智能控制的二元交集结构、三元交集结构和四元交集结构分别由傅京孙、萨克迪斯（G.N.Saridis）和蔡自兴于1971,1977和1986年提出的[3]，以上的交集表达式也可表示成如下图1、2、3的形式：
一概述 智能控制器是框架式空气断路器的核心部件，适用于50~60Hz电网，主要用作配电、馈电或发电保护，使线路和电源设备免受过载、短路、接地/漏电、电流不平衡、过压、欠压、电压不平衡、过频、欠频、逆功率等故障的危害；通过负载监控，需量保护，区域连锁等功能实现电网的合理运行。同时也用作电网节点的电流、电压、功率、频率、电能、需量、谐波等电网参量的测量；故障、报警、操作、电流历史最大值、开关触头磨损情况等运行维护参数的记录；当电力网络进行通讯组网时，智能控制器可用为电力自动化网络的远程终端实现遥测，遥信，遥控，遥调等，智能控制器支持多种协议以适用不同的组网要求。 二基本功能 对于M型无任何可选功能（加*的项目）时其功能配置为基本功能，如表1所示： 表1 基本功能配置 2.1.3 通讯功能 通讯功能为可选项，对于M型没有通讯功能，对于H型通讯协议可根据需要选择为Modbus,Profibus-DP,Device net.
2.1.4增选功能选择 增选功能为可选项，M型，H型都可以选择增选功能配置，不同增选功能代号与增选功能容如表2所示。 2.1.5 区域连锁及信号单元的选择 “区域连锁及信号单元”为可选项，M型、H型都可以选择信号单元的功能配置，当信号单元选择为S2，S3时，控制器具备区域连锁功能。 2.2 技术性能 2.2.1 适用环境 工作温度：－10℃～＋70℃（24h?平均值不超过+35℃） 储存温度：－25℃～＋85℃ 安装地点最湿月的月平均最大相对湿度不超过90%，同时该月的月平均最低温度不超过+25℃，允许由于温度变化产生在产品表面的凝露。 污染等级：3级。 (在和断路器装配在一起的情况下) 安装类别：Ⅲ。 (在和断路器装配在一起的情况下) 2.2.2工作电源 由辅助电源和电源互感器同时供电，保证负载很小和短路情况下控制都可以可靠工作。控制器的供电方式有下面3种方式：
发动机节温器的原理和保养 前几天，几个朋友在一起吃饭聊天。其中的一个朋友说他的汽车节温器坏了，正好天气也热了，预备秋后再换一新的。而另一有起重机的朋友说，他每到夏季来临就会把节温器拆下，到天冷的时候再装上。我的朋友们这样做是不是正确的呢？今天我们就来分析一下。 分析我的朋友们这样做是不是正确，我们就先要明白节温器的原理，那么节温器是什么呢？我们先来看一看节温器是什么样的吧。 蜡式节温器外观 节温器一般由弹簧、胶管、感温体、节温器阀、阀座、推杆、上下支座等组成。它的功能是根据冷却液温度的高低变化而对进入散热器的水量进行自动调节，同时也会改变水的循环范围，也就是我们常说的“大循环”和“小循环”。这样就达到了调节冷却系统的散热能力，从而保证了发动机工作在合适的温度范围内。 蜡式节温器内部结构
目前市场上销售的有蜡式节温器及电子节温器，但是大部分消费者使用的还是蜡式节温器。蜡式节温器是利用了石蜡在高低温的状态下会形变的原理，简单而言就是利用了石蜡的热胀冷缩原理。发动机冷启动时，冷却液的温度较低，当冷却液的温度低于规定值时，感温体内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下处于关闭状态。此时冷却液经水泵返回发动机，冷却系统进行“小循环”。 当冷却液的温度达到规定值时，石蜡开始融化，此时石蜡的体积也会随之增大。体积增大的石蜡会压迫胶管，胶管就会收缩，胶管收缩的同时会推动中心杆，而推杆则会对阀门进行一个反向推力，从而使得阀门开启，使得冷却系统进入“大循环”。 不同循环过程下节温器的开启方式 电子节温器的工作原理与蜡式节温器的工作原理大体上是相同的。只不过电子节温器是电子节温器内置了热敏电阻，当水温升高时，热敏电阻会将信号传输给控制单元，然后控制单元再发出信号给执行单元，执行单元根据传感器信号得出的计算值对温度调节单元加载电压，接通加热电阻，然后再根据电阻温升特性图对石蜡进行加热，使石蜡膨胀，从而实现冷却系统的“大循环”。电子节温器的优点是精确度比较高，缺点是成本较高，维修起来比较麻烦。
摘要：在此我综述智能控制技术的现状及发展,首先简述智能控制的性能特点及主要方法;然后介绍智能控制在各行各业中的应用现状;接着论述智能控制的发展。智能控制技术的主要方法，介绍了智能控制在各行各业中的应用。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。 关键词：智能控制应用自动化 浅谈智能控制技术现状及发展 在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。此外，智能控制的核心在高层控制，即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。 一、智能控制的性能特点及主要方法 1.1根据智能控制的基本控制对象的开放性，复杂性，不确定性的特点，一个理想的智能控制系统具有如下性能： （1）系统对一个未知环境提供的信息进行识别、记忆、学习，并利用 积累的经验进一步改善自身性能的能力，即在经历某种变化后，变化后的
题目：论述汽车发动机冷却系统有几种形式，各有什么特点 汽车冷却系统 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为风冷系及水冷系，风冷系是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷系则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 水冷系 水冷系是以冷却液为冷却介质，通过冷却液将高温零件的热量带走，再以一定的方式散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置。通常，冷却液在水冷系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条是小循环，两者由冷却液是否流经散热器而进行区别，冷却强度也不同。小循环是指冷却水仅在引擎内循环，而大循环则是冷却水在引擎与热交换器 (水箱) 间循环。 冷却系统的循环汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。其工作过程为：水泵将冷却液由机外吸人并加压，使之经分水管流入发动机缸体水套。这样，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高；流到气缸盖水套，再次受热升温后，沿水管进入散热器内。经风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。最终使受热后的冷却水在流经散热器的过程中，其热量不断地通过散热器，散发到大气中去。同时，使水本身得到冷却。冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又在水泵的加压下，经水管再压入水套，如此不断地循环。从而使得发动机在高温条件下工作的零件不断地得到冷却，从而确保发动机的正常工作。因此水冷却形式具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。 风冷系 这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。 风冷系以空气为冷却介质，利用汽车行驶时的高速空气流，将高温零件表面的热量吹散到大气中去。风冷系的汽车发动机一般采用由传热性能较好的铝合金铸成的汽缸和汽缸盖，为了增大散热面积，各汽缸一般都分开制造，并且在汽缸和汽缸盖表面分布许多均匀的散热片，以增大散热面积。为了有效地利用空气流和保证各汽缸冷却均匀，有的发动机上装有导流罩及分流板等部件。风冷系具有结构简单、重量轻、故障少、无需特殊保养、维护简便、对地理环境和气候环境
内蒙古科技大学 智能控制概论结课报告 题目：一级倒立摆板模糊控制 学生姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 班级： 指导教师：刘慧博
目录 第1章概述 (3) 1.1 一阶倒立摆的概述 (3) 1.2 倒立摆系统的组成 (4) 1.3 倒立摆的控制方法 (4) 第二章倒立摆的建模 (5) 2.1 一级倒立摆的物理模型 (5) 2.2 数学模型的建立 (5) 2.3 模糊控制器的设计 (7) 第三章一级倒立摆系统的Simulink模型及系统仿真 (8) 3.1 MATLAB及Simulink (8) 3.2 一级倒立摆系统的Simulink的模型 (8) 3.3 仿真结果 (9) 第四章总结 (10) 参考文献 (11)
第1章概述 1.1 一阶倒立摆的概述 倒立摆系统是典型的自不稳定的非线性系统，由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多抽象的控制概念如控制系统的稳定性、可控性、快速性和抗干扰能力，都可以通过倒立摆系统直观地表示出来。 早在20世纪60年代，人们就开始了对倒立摆系统的研究。1966年Schacfer 和Cannon应用Bang-Bang控制理论，将一个曲轴稳定于倒置位置。到了20世纪60年代后期，倒立摆作为一个典型不稳定、非线性的例证被提出。自此，对于倒立摆系统的研究便成了控制界关注的焦点。 倒立摆的种类很多，有悬挂式倒立摆、平行倒立摆、环形倒立摆、平面倒立摆；倒立摆的级数可以是一级、二级、三级、四级乃至多级；倒立摆的运动轨道可以是水平的，还可以是倾斜的(这对实际机器人的步行稳定控制研究更有意义)；控制电机可以是单电机，也可以是多级电机。 目前有关倒立摆的研究主要集中在亚洲，如中国的北京师范大学、北京航空航天大学、中国科技大学；日本的东京工业大学、东京电机大学、东京大学；韩国的釜山大学、忠南大学，此外，俄罗斯的圣彼得堡大学、美国的东佛罗里达大学、俄罗斯科学院、波兰的波兹南技术大学、意大利的佛罗伦萨大学也对这个领域有持续的研究。近年来，虽然各种新型倒立摆不断问世，但是可自主研发并生产倒立摆装置的厂家并不多。目前，国内各高校基本上都采用香港固高公司和加拿大Quanser公司生产的系统；其它一些生产厂家还包括（韩国）奥格斯科技发展有限公司（FT-4820型倒立摆）、保定航空技术实业有限公司；最近，郑州微纳科技有限公司的微纳科技直线电机倒立摆的研制取得了成功。
节温器结构及工作原理 常温下石蜡呈固态,水温低于76℃时,主阀门完全关闭,旁通阀完全开启,由气缸盖出来的水经旁通管直接进入水泵,故称为小循环。由于水只就是在水泵与水套之间流动,不经过散热器,且流量小,所以冷
却强度弱。 当发动机水温达76℃以上时,石蜡逐渐变成液态,体积随之增大,迫使橡胶管收缩,从而对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定,故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力,克服弹簧张力使主阀门逐渐打开,旁通阀开度逐渐减小。
当发动机水温升高到88℃,主阀门完全开启,旁通阀完全关闭,冷却水全部流经散热器,称为大循环。由于此时冷却水流动线路长,流量大,冷却强度强。 节温器的作用 柴油机的冷却系统中装有调温器,调温器可以随着柴油机水温与负荷的改变而改变冷却液循环的强度,改变冷却液的循环路线与流量,保持柴油机的温度,缩短柴油机热起动的时间,减少柴油机燃料的消耗,减少摩擦副机件磨损。 1、冷却液小循环 冷却液小循环为不经过散热器的冷却水循环。柴油机在热起动之前,冷却液温度低于约76℃时,调温器主阀门关闭、旁通阀打开,冷却液经旁通阀流入冷却水泵进水口,又被水泵加压后流回冷却水套。此时冷却液流不经过散热器,只在水套与水泵之间进行小循环。在小循环
中,冷却强度较小,可使柴油机水温迅速上升,从而保证柴油机各个部位均匀迅速地热起来,达到正常工作温度。 2、冷却液大循环 冷却液大循环为经过散热器的冷却水循环。当冷却液温度升高到约为88℃时,调温器主阀门全开,旁通阀关闭,冷却液全部从水泵流经散热器。此时冷却强度大,促使水温快速下降与水温不至于过高,冷却水流动路线长,流量大,称为大循环。水的流经路线就是:冷却水套-调温器-水泵-旁通机油散热器-散热器-调温器-冷却水套。 3、冷却液混合循环 当柴油机冷却液温度处于上述两个温度之间时,调温器的主阀门与旁通阀均处于部分开启状态,冷却液的小循环与大循环同时存在,故此时冷却水的循环称为混合循环,在柴油机实际工作中冷却水的循环处于混合循环的时间不就是很长。 冷却系统中的膨胀水箱起冷却液的补偿作用,水套与散热器的上部用水管与补偿膨胀水箱相连,使上部的空气与水蒸气可导入膨胀水箱中而与水分离,水蒸气又可冷凝为水通过水管进入水泵的进水口,可使水泵的进水口保持较高的水压,增大泵水量。膨胀水箱又可起到冷却液面高度指示作用,液面过低添加冷却液。
网络高等教育 本科生毕业论文（设计）需要完整版请点击屏幕右上的“文档贡献者” 题目：智能控制技术综述
20世纪20年代,在建立了以频域法为主的经典控制理论的基础上,智能控制技术逐步发展。随着信息技术的进步,许多新方法和新技术进入工程化、产品化阶段。这对自动控制理论技术提出了新的挑战,促进了智能理论在控制技术中的应用。在智能控制技术比较的基础上,较详细地阐述了智能控制技术主要方式的特点及优化算法,并举例说明。智能控制技术将不断地发展和充实。 关键词：自动化；智能控制；应用
摘要............................................................. I 1 绪论.. (1) 1.1 智能控制技术简介 (1) 1.2 智能控制技术研究的领域及应用 (1) 1.2.1模糊逻辑控制 (1) 1.2.2神经网络控制 (1) 1.3 智能控制技术的应用现状 (1) 1.4 本论文的主要工作 (1) 2 智能控制理论概述 (2) 2.1 智能控制的基本概念 (2) 2.2 智能控制技术的主要方法 (2) 2.2.1 模糊控制 (2) 2.2.2 专家控制 (2) 2.2.3 神经网络控制 (3) 2.2.4 集成智能控制 (3) 2.3 智能控制技术常用的优化算法 (3) 2.3.1 遗传算法 (3) 2.3.2 蚁群算法 (3) 3 模糊控制及其应用 (4) 3.1 模糊控制理论提出 (4) 3.1.1 模糊控制理论的概念 (4) 3.1.2 模糊控制理论与传统控制相比的优势 (4) 3.2 模糊控制理论在制冷领域的应用情况 (4) 3.3 模糊控制理论在磨煤机控制系统领域的应用情况 (4) 4 神经网络控制及其应用 (5) 4.1 神经网络控制理论提出 (5) 4.1.1 神经网络控制理论的概念 (5) 4.1.2 神经网络控制理论与传统控制相比的优势 (5)
《智能控制技术》实验报告书 学院： 专业： 学号： 姓名：
实验一：模糊控制与传统PID控制的性能比较 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生了解传统PID控制、模糊控制等基本知识，掌握传统PID控制器设计、模糊控制器设计等知识，训练学生设计控制器的能力，培养他们利用MATLAB进行仿真的技能，为今后继续模糊控制理论研究以及控制仿真等学习奠定基础。 二、实验内容 本实验主要是设计一个典型环节的传统PID控制器以及模糊控制器，并对他们的控制性能进行比较。主要涉及自控原理、计算机仿真、智能控制、模糊控制等知识。 通常的工业过程可以等效成二阶系统加上一些典型的非线性环节，如死区、饱和、纯延迟等。这里，我们假设系统为：H(s)=20e0.02s/(1.6s2+4.4s+1) 控制执行机构具有0.07的死区和0.7的饱和区，取样时间间隔T=0.01。 设计系统的模糊控制，并与传统的PID控制的性能进行比较。 三、实验原理、方法和手段 1.实验原理： 1)对典型二阶环节，根据传统PID控制，设计PID控制器，选择合适的PID 控制器参数k p、k i、k d； 2)根据模糊控制规则，编写模糊控制器。 2.实验方法和手段：
1)在PID控制仿真中，经过仔细选择，我们取k p=5，k i=0.1，k d=0.001； 2)在模糊控制仿真中，我们取k e=60，k i=0.01，k d=2.5，k u=0.8； 3)模糊控制器的输出为：u= k u×fuzzy(k e×e, k d×e’)－k i×∫edt 其中积分项用于消除控制系统的稳态误差。 4)模糊控制规则如表1-1所示： 在MATLAB程序中，Nd用于表示系统的纯延迟（Nd=t d/T）,umin用于表示控制的死区电平，umax用于表示饱和电平。当Nd=0时，表示系统不存在纯延迟。 5)根据上述给定内容，编写PID控制器、模糊控制器的MATLAB仿真程序，并记录仿真结果，对结果进行分析。 表1-1 FC的模糊推理规则表 四、实验组织运行要求 根据本实验的综合性、设计性特点以及要求学生自主设计MATLAB仿真程序的要求以及我们实验室的具体实验条件，本实验采用以学生自主训练为主的开
汽车发动机冷却系
汽车发动机冷却系系统维护摘要：汽车的发动机是动力的来源，它的出现给汽车带来了强劲的动 力，它就像人的心脏一样那样重要，但是人不只是有心脏，还有别的器官，心脏在这些器官的辅助下，才能发挥它原本的能力。这器官就是冷却系。它让工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。本文论述了冷却系的作用、组成、主要结构、工作原理、日常维护、故障检测步骤和排除方法。 关键词：冷却系统；过热、过冷的危害；冷却系统维护； 如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。 一、冷却系的组成与作用 （一）作用 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 （二）组成 水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。 1.水泵和节温器 发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液
智能控制技术的发展现状及心得体会 摘要： 在此综述了智能控制技术的现状及发展，首先简述智能控制的性能特点及主要方法，然后介绍智能控制在各行各业中的应用现状，接着论述智能控制的国内外发展和现状。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出创新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。 关键词：智能控制模糊控制神经网络遗传算法 一、引言 智能控制作为当今的一种交叉前沿学科，其研究中心始终是解决传统控制理论、方法（包括经典控制、现代控制、自适应控制、鲁棒控制、大系统方法等）所难以解决的不确定性问题。自智能控制概念的提出，自动控制界纷纷仿效，主流是人工智能技术引入到自动控制系统中，寻求难以精确建模的复杂系统的自动控制(自治)。 在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。此外，智能控制的核心在高层控制，即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。 二、智能控制的性能特点 智能控制是自动控制发展的新的阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂、非线性和不确定的系统控制问题。智能控制系统具有以下几个特点：(1)较强的学习能力： 能对未知环境提供的信息进行识别、记忆、学习、融合、分析、推理，并利用积累的知识和经验不断优化、改进和提高自身的控制能力； (2)较强的自适应能力： 具有适应受控对象动力学特性变化、环境特性变化和运行条件变化的能力； (3)较强的容错能力： 系统对各类故障具有自诊断、屏蔽和自恢复能力； (4)较强的鲁棒性： 系统性能对环境干扰和不确定性因素不敏感； (5)较强的组织功能： 对于复杂任务和分散的传感信息具有自组织和协调功能，使系统具有主动性和灵活性； (6)实时性好：
1、已知某一炉温控制系统，要求温度保持在600度恒定。针对该控制系统有以下控制经验： （1）若炉温低于600度，则升压；低的越多升压越高。（2）若炉温高于600度，则降压；高的越多降压越低。（3）若炉温等于600度，则保持电压不变。 设模糊控制器为一维控制器，输入语言变量为误差，输出为控制电压。输入、输出变量的量化等级为7级，取5个模糊集。试设计隶属度函数误差变化划分表、控制电压变化划分表和模糊控制规则表。 解：1）确定变量 定义理想温度为600℃，实际温度为T，则温度误差为E=600-T。 将温度误差E作为输入变量 2）输入量和输出量的模糊化 将偏差E分为5个模糊集：NB、NS、ZO、PS、PB，分别为负小、负大、零、正小、正大。将偏差E的变化分为7个等级：-3 -2 -1 0 1 2 3，从而得到温度模糊表如表1所示。
表1 温度变化E划分表 控制电压u也分为5个模糊集：NB、NS、ZO、PS、PB，分别为负小、负大、零、正小、正大。将电压u的变化分为7个等级：-3 -2 -1 0 1 2 3，从而得到电压变化模糊表如表2所示。 表2 电压变化u划分表
表3 模糊控制规则表
2、利用MATLAB,为下列两个系统设计模糊控制器使其稳态误差为零，超调量不大于1%，输出上升时间≤0.3s 。假定被控对象的传递函数分别为： 2 55.01)1()(+= -s e s G s ) 456.864.1)(5.0(228 .4)(2+++= s s s s G 解： 在matlab 窗口命令中键入fuzzy ，得到如下键面： 设e 的论域范围为[-1 1]，de 的论域范围为[-0.1 0.1]，u 的论域范围为[0 2]。 将e 分为8个模糊集，分别为NB ,NM, NS, NZ, PZ, PS, PM, PB; de 分为7个模糊集，分别为NB ,NM ,NS, Z ,PS ,PM ,PB; u 分为7个模糊集，分别为 NB ,NM ,NS, Z ,PS ,PM ,PB;
节温器的原理与故障 节温器是装在发动机冷却系统中发动机缸内与缸外水箱之间的一个开关阀（冷缩热涨原理），冷车时时关闭的，当车子启动时由于节温器时关闭，使发动机缸内水温迅速上升致发动机最佳工作温度，缸内温度继续上升，此时节温器打开与缸外冷却连通循环，达到发动机冷却功能。 节温器故障是开关阀失灵，缸内、外冷却循环断路，发动机只靠缸内的水冷却，发动机水温迅速升高。 判断节温器故障方法很简单：发动机启动后，水温表迅速上升，此时副水箱的水只是微温的。如果这样，十有八九是节温器出了问题。所以我们驾车要经常注意水温表，尤其启动后的5分钟。 节温器的作用 拆节温器是很严重的错误！节温器并不是只保持温度，更重要的是它其实是切换水循环的重要阀门，我们的发动机冷却分为大循环。小循环和大小循环同时开启。而拆掉节温器的大循环是水路直接有水泵出发通过管路流向散热片，之后在被水泵抽回再流向散热片。这时最重要的路径就是流经发动机缸体的水路由于水泵和水箱的直接畅通而变的很少！也就是说只有少量的散热水流经发动机缸体！这样就会使缸体得不到有效的散热而高温！小循环是节温器关闭，水路直接在水泵和发动机缸体间流动，不流经散热片。这样就会保持发动机的温度，这在北方的冬天显得由为重要。但是南方也同样重要，因为发
动机正常工作的温度是90度，拆掉节温器就会使发动机的工作温度无法保持正常，从而会增大油耗减小功率。节温器的最大作用也是最重要的作用是它会使发动机的大小循环同时打开，当水温高时节温器开启！注意只是开启，它的开启是有限度的，并不是拆除是的状态，这样就会使冷却水既流向大循环又流经小循环。水流充分地流经发动机缸体而又流向散热片。这样才是最有效的散热。拆掉节温器后由于大循环的水路畅通所以很少流向小循环！这样我们就明白了一个重要的问题，就是节温器还有减少大循环的流量，从而平衡大小循环流量的作用！所以拆掉节温器反而不利于散热，拆掉节温器的发动机就会冬天不热夏天高温！
智能控制的发展，应用及展望 周杰 21225062 摘要：智能控制是当今控制学领域研究和发展的热点之一。本文论述了智能控制的发展过程，相比传统控制的优势，在低压电器中的应用，并对其未来发展做了展望。 关键词：发展历史；智能控制；低压电器技术；模糊控制；人工智能；展望 1.智能控制的发展历史 从20世纪60年代起，由于空间技术、计算机技术及人工智能技术的发展，控制界学者在研究自组织、自学习控制的基础上，为了提高控制系统的自学习能力，开始注意将人工智能技术与方法应用于控制系统。 1965年，美国著名控制论专家Zadeh 创立了模糊集合论，为解决复杂系统的控制问题提供了强有力的数学工具；同年，美国著名科学家Feigenbaum着手研制世界上第一个专家系统；就在同年，傅京孙首先提出把人工智能中的直觉推理方法用于学习控制系统。1996年，Mendl进一步在空间飞行器的学习控制系统中应用了人工智能技术，并提出了“人工智能控制”的概念。直到1967年，Leondes和Mendel才首先正式使用“智能控制”一词，并把记忆、目标分解等一些简单的人工智能技术用于学习控制系统、提高了系统处理不确定性问题的能力。 从20世纪70年代开始，傅京孙、Glorios 和Saridis等人从控制论角度进一步总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习控制的关系，正式提出了智能控制就是人工智能技术与控制理论的交叉，并创立了人—机交互式分级递阶智能控制的系统结构。在70年代中后期，以模糊集合论为基础，从模仿人的控制决策思想出发，智能控制在另一个方向—规则控制上也取得了重要的进展。进入80年代以来，由于微机的迅速发展以及人工智能的重要领域—专家系统技术的逐渐成熟，使得智能控制和决策的研究及应用领域逐步扩大，并取得了一批应用成果。80年代后期，神经网络的研究获得了重要进展，为智能控制的研究起到了重要的促进作用。 2.智能控制的分支 目前关于智能控制的研究和应用沿着几个主要的分支发展，主要有专家控制、模糊控制、神经网控制、学习控制、基于知识的控制、复合智能控制、基于进化机制的控制、自适应控制等等。有的已在现代工业生产过程与智能自动化方面投入应用。主要介绍如下：专家控制是由K.J.Astrom将人工智能中的专家系统技术引入到控制系统。组成的一种类型的智能控制。借助专家系统技术，将常规的RLS 控制、最小方差控制等不同方法有机结合起来P 能根据不同的情况分别采取不同的控制策略。 模糊控制自1965年Zadeh 教授创建模糊集理论和1974年英国的Mamdani成功地将模糊控制应用于蒸汽机控制以来，模糊控制得到了很大的发展和广泛的应用。模糊控制是基于模糊推理、模仿人的思维方式、对难以建立精确数学模型的对象实施的一种控制，成为处理推理系统和控制系统中不精确和不确定性的一种有效方法，构成了智能控制的重要组成部分。 神经网络控制是另一类智能控制的重要形式。神经网络模拟人的大脑神经结构和功能，
节温器结构及工作原理
常温下石蜡呈固态，水温低于76℃时，主阀门完全关闭，旁通阀完全开启，由气缸盖出来的水经旁通管直接进入水泵，故称为小循环。由于水只是在水泵和水套之间流动，不经过散热器，且流量小，所以冷却强度弱。 当发动机水温达76℃以上时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。
当发动机水温升高到88℃，主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大循环。由于此时冷却水流动线路长，流量大，冷却强度强。 节温器的作用 柴油机的冷却系统中装有调温器，调温器可以随着柴油机水温和负荷的改变而改变冷却液循环的强度，改变冷却液的循环路线和流量，保持柴油机的温度，缩短柴油机热起动的时间，减少柴油机燃料的消耗，减少摩擦副机件磨损。 1.冷却液小循环 冷却液小循环为不经过散热器的冷却水循环。柴油机在热起动之前，冷却液温度低于约76℃时，调温器主阀门关闭、旁通阀打开，冷却液经旁通阀流入冷却水泵进水口，又被水泵加压后流回冷却水套。此时冷却液流不经过散热器，只在水套和水泵之间进行小循环。
在小循环中，冷却强度较小，可使柴油机水温迅速上升，从而保证柴油机各个部位均匀迅速地热起来，达到正常工作温度。 2.冷却液大循环 冷却液大循环为经过散热器的冷却水循环。当冷却液温度升高到约为88℃时，调温器主阀门全开，旁通阀关闭，冷却液全部从水泵流经散热器。此时冷却强度大，促使水温快速下降和水温不至于过高，冷却水流动路线长，流量大，称为大循环。水的流经路线是：冷却水套-调温器-水泵-旁通机油散热器-散热器-调温器-冷却水套。 3.冷却液混合循环 当柴油机冷却液温度处于上述两个温度之间时，调温器的主阀门和旁通阀均处于部分开启状态，冷却液的小循环和大循环同时存在，故此时冷却水的循环称为混合循环，在柴油机实际工作中冷却水的循环处于混合循环的时间不是很长。 冷却系统中的膨胀水箱起冷却液的补偿作用，水套和散热器的上部用水管与补偿膨胀水箱相连，使上部的空气和水蒸气可导入膨胀水箱中而与水分离，水蒸气又可冷凝为水通过水管进入水泵的进水口，可使水泵的进水口保持较高的水压，增大泵水量。膨胀水箱又可起到冷却液面高度指示作用，液面过低添加冷却液。
3-1 模糊逻辑控制器由哪几部分组成？各完成什么功能？ 答：模糊控制系统的主要部件是模糊化过程、知识库（数据库和规则库）、推理决策和精确化计算。 1、模糊化过程 模糊化过程主要完成：测量输入变量的值，并将数字表示形式的输入量转化为通常用语言值表示的某一限定码的序数。 2、知识库 知识库包括数据库和规则库。 1）、数据库 数据库提供必要的定义，包含了语言控制规则论域的离散化、量化和正规化以及输入空间的分区、隶属度函数的定义等。 2）、规则库 规则库根据控制目的和控制策略给出了一套由语言变量描述的并由专家或自学习产生的控制规则的集合。它包括：过程状态输入变量和控制输出变量的选择，模糊控制系统的建立。 3、推理决策逻辑 推理决策逻辑是利用知识库的信息模拟人类的推理决策过程，给出适合的控制量。（它是模糊控制的核心）。 4、精确化过程 在推理得到的模糊集合中取一个能最佳代表这个模糊推理结果可能性的精确值的过程称为精确化过程。 {模糊控制器采用数字计算机。它具有三个重要功能： 1） 把系统的偏差从数字量转化为模糊量（模糊化过程、数据库两块）； 2） 对模糊量由给定的规则进行模糊推理（规则库、推理决策完成）； 3）把推理结果的模糊输出量转化为实际系统能够接受的精确数字量或模拟量（精确化接口）。 3-2 模糊逻辑控制器常规设计的步骤怎样？应该注意哪些问题？ 答：常规设计方法设计步骤如下： 1、 确定模糊控制器的输入、输出变量 2、 确定各输入、输出变量的变化范围、量化等级和量化因子 3、 在各输入和输出语言变量的量化域内定义模糊子集。 4、 模糊控制规则的确定 5、 求模糊控制表 3-3 已知由极大极小推理法得到输出模糊集为： 0.30.810.50.1 12345 C =++++-----.试用重心法计算出此推理结果的精确值z 。 重心法 重心法 是取模糊隶属度函数的曲线与横坐标围城面积的重心为模糊推理最终输出值。 连续：0()()v V v V v v dv v v dv μμ= ?? 离散：101 () () m k v k k m v k k v v v v μμ=== ∑∑ 采用离散重心法： 101 () () 0.3(1)0.8(2)1(3)0.5(4)0.1(5)0.30.810.50.1 0.3(1)0.8(2)1(3)0.5(4)0.1(5)2.7 =-2.7407 m k v k k m v k k v v v v μμ=== ?-+?-+?-+?-+?-= ++++?-+?-+?-+?-+?-= ∑∑
汽车发动机冷却系统的发展与现状 发表时间：2017-10-20T14:00:13.917Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：刘洋[导读] 汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 摘要：早期的发动机冷却系统虽能满足汽车的基本使用要求，但在满载或者恶劣的环境中容易出现问题。在当今日益重视环境保护、提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构、性能和汽车整体性能都有很大的发展，冷却系统正朝着轻型化、紧凑化和智能化的方向发展。为此，重点介绍了国内外汽车发动机冷却系统的研究及发展情况，并做了简要分析。 关键词：冷却系统；冷却介质；冷却机理 １发动机冷却系统向智能化方向发展 发动机冷却系统是汽车的重要构件。汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却调节的灵敏度不高，功率损失也很大。为解决这个问题，就出现了自控电动冷却风扇。２冷却系统的冷却介质 目前，发动机广泛采用液态水作冷却液。水作为内燃机冷却系统的冷却介质具有很多优点：在性能方面，它性能稳定、热容量大、导热性好、沸点较高；在经济性能方面，它资源丰富、容易获取。但另一方面，水作为冷却介质也存在着两个较大的缺点：一是冰点高，在０℃时结冰，造成冬季使用困难；二是水具有一定的腐蚀性，对发动机冷却系统有损害作用。另外，水做冷却液的冷却系统，体积较庞大，不利于汽车内部结构的优化和整体质量的减少，增加了发动机功率的额外消耗。天然水中一般都含有部分矿物盐类（ＭｇＣｌ２、Ｃａ（ＨＣＯ３）２等），当水在发动机冷却系统内受热时，碳酸盐会在冷却系的壁上形成很难除去的水垢。导热性能很差。当水垢聚积过多时，会使发动机冷却性能恶化而导致过热。另外，溶解在水中的某些盐类（如ＭｇＣｌ２）在受热时产生水解作用，生成Ｍｇ（ＯＨ）２和ＨＣｌ。其中ＨＣｌ是一种腐蚀性很强的酸。因此，当水中含矿物盐类过多时，对发动机的冷却系统是很不利的。为了防止水垢的产生和水的腐蚀作用，在冷却水中加入了防腐蚀剂（重铬酸钾Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）；为了解决水在０℃时结冰的问题，一般采用防冻液来作冷却液，常见的有丙稀二醇、甘醇、硅酸盐、有机酸等。３冷却系统向高效低能耗方向发展 发动机冷却系统效率的提高主要从两个方面来实现：其一，新材料的应用及部件结构的新设计；其二，部件的智能驱动方式。传统冷却系统中，风扇和水泵的效率普遍不高，造成大量能源的浪费。为提高冷却风扇的效率，用塑料翼形风扇取代圆弧型直叶片冷却风扇。从气体动力学的角度分析，翼形风扇能够改善风扇流场，提高风扇的效率和静压，使风扇高效区变宽；另外，塑料表面的光洁度较高。传统的冷却风扇由发动机驱动，装风扇的发动机与装有风罩的散热器必须分别用弹性支座固定在车架。为避免在汽车运行中因振动而引起风扇与风罩相碰，风扇叶轮与风罩的径向间隙的设计数值大于２０ｍｍ，这必然大幅度降低风扇的容积效率。风扇的总效率取决于容积效率、机械效率和液力效率的乘积，即 η总 ??η机 ??η容 ??η液。传统风扇叶片采用薄钢板冲压而成，其液力效率 η液较低，又加上皮带传动存在打滑损失，其机械效率 η杨也不高，从而导致传统冷却风扇的总效率只有３０％左右。采用电控风扇，由电机直接驱动风扇，与原来的皮带传动相比，机械效率 η机提高了。电控冷却风扇完全脱离发动机，与风罩、散热器安装为一体，保证了风扇与风罩的同心度，进一步减小了径向间隙，导致风扇容积效率 η容大幅度提高；另外，采用翼形端面塑料和流线型风罩，使风扇气流入口形成良好的流线型气流，可提高风扇的液力效率 η液，综合各项措施最终使电动风扇的效率达到７８％。４冷却系统新的冷却机理 上世纪７０年代，美国、日本和英国等国家提出了“绝热发动机”，其基本思路是对组成发动机燃烧室的零部件表面，喷涂耐高温的陶瓷覆层或使用陶瓷零部件，从而大大减少散热损失。经过２０年的研制，绝热发动机在高温陶瓷零件（镶块或涂层）方面取得了较大的成功［７、８］。绝热发动机（无外部冷却装置）的整机热效率接近４０％，复合式绝热发动机的整机热效率达到了４０％以上［９］。这种以高度隔热层为主要手段的绝热发动机的有效热效率，较同类常规发动机（水冷或风冷）高出５％～１５％。虽然绝热发动机提高了整机热效率和功率，同时降低了成本，但受材料和镶涂工艺的限制，还不能在普通车辆上使用，而且在高温条件下，发动机的润滑机油粘度降低，润滑效果变差，需要安装专门的散热装置；另外，气缸的充气效率会降低５％～１０％。因此，还需要进一步研究新的冷却技术。 上世纪８０年代，德国的Ｅｌｓｂｅｔｔ公司研制了一种新型车用发动机［１０］，它采用新的燃烧系统与新的冷却系统相结合的方式，以传热系数低的普通金属材料和巧妙的结构设计，大幅度减少了散热损失，取消了外部冷却装置。该机新的燃烧系统减少散热的原理是在球型燃烧室中有强烈的空气涡流，在离心力的作用下，沿燃烧室壁形成一层相对较冷的空气区，“旋流式喷油器”喷出一股雾化锥角很大、射程近、射速慢的空心涡流雾锥［１１～１３］。这股油雾随空气涡流旋转，不与燃烧室壁接触，在燃烧室中心混合燃烧，形成了热的燃烧中心—“热区”和周边温度较低的冷却空气层—“冷区” 这种燃烧系统。有“冷区”包围着“热区”，从而使燃烧室壁接受和传出的燃烧热量大为减少。Ｅｌｓｂｅｔｔ发动机在此基础上进行了进一步减少传热损失的设计［１４］，选用铸铁做活塞顶；将活塞环按内腔设置隔热槽，以截断热流通道，减少传向环槽的热量。上述３项措施使燃烧经活塞传到气缸壁的热量下降了一个数量级；加上以机油循环冷却气缸盖内腔和缸体上部的油道，用机油喷射冷却活塞内腔，实现了无水冷强制风冷的新的冷却机理。目前，还出现了发动机常规冷却机理中的强化冷却措施，如活塞的“内油冷”、排气门的“钠冷”以及喷油嘴的“内油冷”等内冷技术［１５］。另外，采用的一些节油技术也具有内部冷却的功能［１５］，如乳化柴油、进气喷水、进气引汽、代用燃料冷却和过量空气冷却等。 ５结论 （１）冷却系统实现智能化，工作协调性增强。