基于K-means的汽车天窗防夹控制系统设计与研究
随着汽车工业发展，全景天窗不再是豪华车型专属，正逐渐向中低端车型下沉。特别是近几年，越来越多的汽车配置了全景天窗。根据国标GB11552的要求，电动窗应具备防夹功能。而当前全景天窗防夹控制策略仍沿用的是车门窗的防夹控制方法，但全景天窗相较于车门窗，因要实现起翘功能，其机械结构更加复杂，因此运行过程中受到的机构阻力也不再像车门窗那样波动平缓，而是呈现出剧烈波动的态势，若仍沿用车门窗防夹控制策略，常常出现误防夹现象。针对全景天窗关闭过程机构阻力剧烈波动引起的误防夹问题，研究并优化防夹控制策略具有重要意义。 本文对当前主流的防夹控制策略进行了对比分析，研究了其优缺点，又对当前防夹控制的自适应策略进行了研究。结合全景天窗防夹控制难点，设计了一种采用霍尔信号作为防夹判断依据，基于K-means聚类的防夹控制策略。又根据防夹功能失效原因，及K-means聚类和本防夹控制策略特点，设计了相应的防夹控制自适应功能。 防夹控制策略首先对霍尔传感器采集到的车窗状态信息进行修复和电压补偿。经过修复后的数据可用于进行防夹判断，采用K-means聚类对未遇障碍物正常关闭情况的霍尔脉宽分析，获取其特征值，再以此为依据对比实际运行待测数据，进行夹紧力大小评估值计算，最后与设定阈值比较，判断是否触发防夹。然后根据防夹功能失效原因，设计防夹控制的自适应功能，对于运行阻力变化和信息漂移引起的防夹失效问题，分别通过K-means聚类算法不断重新计算匹配防夹参数和循环自学习功能不断匹配天窗位置信息进行解决。最后进行了MTALAB模型验证，验证了本防夹控制策略的可行性；又通过MATLAB建模将本防夹控制策略和传统防夹控制策略进行了对比，结果表明本策略在应对全景天窗防夹时具有一定优势。 为天窗控制系统设计了硬件电路和软件系统，经过硬件软件调试后，搭建了天窗控制系统试验平台。根据国标GB11552的要求选择防夹力测试仪并设计了防夹测试试验，试验结果表明，本防夹控制策略能够有效应对全景天窗防夹。对防夹控制的自适应功能进行测试，结果表明自适应功能能够解决运行阻力变化和位置信息漂移引起的防夹失效问题。
汽车天窗防夹控制系统;K-means聚类;霍尔信号
大连理工大学
硕士
测试计量技术及仪器
张元良
2022
中文
TP273;U461.91
2023-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）