自动档车辆换档品质评价系统

技术创新

《微计算机信息》2011年第27卷第8期

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《现场总线技术应用200例》

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孔慧芳:博士硕导教授

基金项目:基金申请人:孔慧芳;项目名称:AMT 关键技术的研究;基金颁发部门:国家科技部(2009BAG12B03);基金申请人:孔慧芳;项目名称:自动挡车辆电控单元的研究;基金颁发部门:安徽省科技部(08040102001);项目名称:合肥工业大学博士专项基金;基金颁发部门:合肥工业大学(GDBJ2008-051)

自动档车辆换档品质评价系统

The Design of Evaluation System for Automobile Shift Quality

(合肥工业大学)

孔慧芳王霄冰

KONG Hui-fang WANG Xiao-bing

摘要:应用MATLAB 和C++设计了基于BP 神经网络的汽车换档品质评价系统。对换档过程中的客观评价指标构成的样本

向量进行学习和训练,建立换档品质客观评价系统,训练后的BP 神经网络嵌入C++中,并实时显示客观评价指标曲线。试验结果表明,该系统可以客观有效地评价换档品质。关键词:实时显示;换档品质评价;BP 神经网络中图分类号:TU 411.01文献标识码:A

Abstract:Based on BP fuzzy neural network an evaluation system for automobile shift quality was developed by using software MAT -LAB vs C++.The objective evaluation index from different drivers during the process of shift were studied and trained ,and the ob -jective and subjective evaluation index was built .The trained BP fuzzy neural network is embedded in visual C++,Consequently the established method can achieve the evaluation for shift quality effectively and objectively.Key words:real-time;evaluation of shift quality;BP fuzzy neural network

文章编号:1008-0570(2011)08-0006-03

引言

换档品质是指在保证汽车动力性与动力传动系统寿命的前提下,能够迅速而平稳换档的程度,对汽车性能影响极大。换档品质评价方法分为主观评价和客观评价两种。目前,对换档品质评价方法大多采用依靠驾驶员进行简单打分来实现主观评价,这种评价方法具有不确定性、不精确性和主观性;而由于影响车辆换档品质的因素之间是非线性关系使得单纯利用采集到的车辆运行数据判断换档品质的客观评价也不准确。

本文中设计的系统是基于BP 神经网络的车辆换档品质评价,并实时显示换档品质1评价指标,对研发人员改进车辆换档品质,改善车辆性能有很大帮助。

1系统组成

图1系统结构图

换档品质评价系统由上位机和下位机组成。上位机进行换档品质评价,同时对换档品质评价指标实时显示;下位机采集车辆数据并将数据传至上位机;上位机与下位机之间通过串口进

行通讯;下位机与车辆通过CAN 进行数据采集传输。

1.1上位机设计

换档品质评价系统的上位机设计主要是软件设计,上位机由C++与MATLAB 两种语言混合编程,其中串口以及车辆速度、加速度、换档时间、输入轴转速差的实时曲线显示模块由

C++编写;换档评价模块由MATLAB 编写。

系统上位机界面如图2所示,上位机软件流程如图3所示。

图2系统上位机界面

AMT 车辆换挡过程是指离合器分离到离合器再次结合的过程,当离合器分离时发动机转速和发动机输入轴转速是不同的,主从动盘再次结合完成后发动机转速与输入轴转速相等,车辆换挡过程结束这个过程体现在图2中为,换挡过程中蓝色速度曲线会出现微小波动,而绿色加速度曲线、红色冲击度曲线及黑色摩擦力扭距曲线都会发生明显振荡。

图3上位机软件流程图

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1.1.1串口程序

C++中利用MFC 编写串口程序,将其串口1初始化设置为:波特率9600、校验位N 、数据位8、停止位1位;程序设置如下所示:

m_nBaud=9600;m_nCom=1;m_cParity='N';m_nDatabits=8;m_nStopbits=1;

m_bOpenPort=TRUE;

m_dwCommEvents =EV_RXFLAG |EV_RXCHAR;//串口

事件

程序可以通过串口接收并保存下位机发送的数据,用于下面过程中上位机对数据的处理显示等。

1.1.2数据实时显示

串口接收到的数据放入数组指针Buffer 内后对数据进行处理,由于单片机只可以发送八位数据,对于车辆运行中采集到的数据,需要按高低位发送到上位机经预处理后,进行实时曲线绘制。

pDC =pWnd->GetDC();//获得对话框上picture 的设备指针CBitmap memBitmap;//定义一个位图对象memDC.CreateCompatibleDC(pDC);

memBitmap.CreateCompatibleBitmap (pDC,rect.right,rect.bot －tom);//将位图选入到内存显示设备中

pOldBmp=memDC.SelectObject(&memBitmap);

memDC.BitBlt (rect.left,rect.top,rect.right,rect.bottom,pDC,0,0,SRCCOPY);

DrawWave(&memDC);

pDC ->BitBlt (rect.left,rect.top,rect.right,rect.bottom,&memDC,0,0,SRCCOPY);//绘图完成后的清理/创建内存绘图设备,使内存位图的DC 与控件的DC 关联

在OnTimer()函数中加入上面代码,可以利用双缓存解决数据实时显示中屏幕闪烁的问题,基本原理是开辟两个缓存A 、B,在缓存A 中画图,而后将A 中绘制好的图形复制到B 中,在屏幕中进行显示。

1.1.3换档品质评价

换档品质评价模块将接收到的换档时车辆加速度a 、冲击度j 、换档时间t 以及输入轴转速差△w 四个量作为输入信号输入到BP 网络中进行等级评价,输出评价等级为1~10间数字。BP 网络评价模型在MATLAB 中进行学习训练达到评价系统要求精度后,保存所建网络。然后利用MATLAB 引擎将保存的网络嵌入到C++主程序中,BP 网络主程序如下:

P=[];T=[];P=P';T=T';%网络训练样本及期望输出

[Pn,minP,maxP,Tn,minT,maxT]=premnmx(P,T);对数据进

行预处理

net=newff (minmax (Pn),[9,1],{'tansig','logsig'},'traingdx',

'learngdm','msereg');

系统所构建的BP 网络具有一个隐层和一个输出,其中隐层有9个神经元,,隐层和输出层的传递函数分别为tansig 和logsig,采用的训练函数为traingdx,其他均采用BP 网络的默认设置,网络结构图如图4所示。调用该网络程序时,对所有作为输入单元的数据均要过premnmx()函数进行归一化预处理,因此输出要经过postmnmx()处理后输出。

图4BP 网络结构图

1.2下位机设计

换档品质评价系统下位机设计主要包括硬件设计和软件设计,完成对车辆数据的采集并将采集到的数据传输到上位机。

1.2.1下位机硬件设计

换档品质评价系统的硬件是一个数据采集器。数据采集器以飞思卡尔的16位双核心处理器MC9S12XET256为核心构建,数据采集器采集反映车辆运行状况的必要传感器信号,并进行相应的滤波处理。同时与ECU 和TCU 进行CAN 总线通讯,采集无法通过传感器获得的信号(如发动机扭矩,摩擦扭矩和TCU 扭矩请求信号等),数据采集器的硬件结构如图5所示。

图5数据采集器硬件结构图

1.2.2下位机软件设计单片机的数据采集、滤波软件主要功能是,采集必要的传感器信号,对不同类型的信号进行有针对性的软件滤波,同时对各

种传感器信号的准确性、

有效性进行判断,具有一定的故障诊断功能,同时建立与上位机之间的基于RS232总线的通讯以及与ECU 和TCU 得基于CAN 总线的通讯。

由于实验条件和实验仪器的影响,在试验中获得的实车采集数据会存在大量噪声,在处理实验数据之前必须首先对速度信号进行滤波去噪处理,去噪后的信号由串口发送给上位机。

2实验结果与分析

选取300组数据作为训练样本对BP 评价网络进行学习和训练,如图6所示。当隐层神经元个数为9,网络达到规定的训练目标0.001,需要训练379次误差曲线收敛。

选取7组数据对本文所设计的换档品质评价系统准确性进行检测,专家组由国产某汽车厂家提供。客观评价等级结果与专家组评价结果度比如表1所示。

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博士论坛图6误差性能曲线

表1客观与专家组等级评价表

通过实验数据的对比,可以得出系统误差在[+20%,-20%]间,客观评价结果与专家组评价结果基本一致,可以达到正确评定换档品质的目的。

4结论

该换挡品质系统具有界面友好、易于使用、功能丰富等优点,通过大量随车试验表明该系统软硬件工作稳定可靠,满足车辆在正常行驶过程中的使用要求,能够客观有效地评价换档品质。可以为改进车辆控制策略、提高车辆换档品提供直观、快捷、

精确量化的依据。参考文献

[1]张建国.基于神经网络的AMT 换挡品质评价方法研究[D].吉林:吉林大学汽车学院,2007.11-28.

[2]余志生.汽车理论.[M]北京:机械工业出版社,2000.136-186.[3]洪涛,刘钊液力.自动变速器换档品质控制的研究,[D]上海同济大学机械工程学院2003.

[4]郭立书,葛安林,张泰,岳英杰.电控机械式自动变速器换挡过程控制[J].农业机械学报,2003.1-3.

[5]张泰,葛安林.改善车辆起步换档品质提高乘坐舒适性的研究[J].农业机械学报2003.01.24-28

[6]雷雨龙,葛安林.电控机械式自动变速车辆起步控制品质的实验研究[J].农业工程学报1999.0213-17

[7]白志强,程秀生.用于汽车驾驶员考核的模糊综合评价方法[J].吉林大学学报(工学版)2003.01.21-25

作者简介:孔慧芳(1964-),女,安徽芜湖人,博士,硕导,合肥工业大学教授。

Biography:Kong Huifang (1964-),female,Anhui Province,Hefei University of Technology,Doctor,Research area:Motion control theory and application.

(230009安徽合肥合肥工业大学电气与自动化工程学院)

孔慧芳王霄冰

(School of Electric Engineering and Automation,Hefei Uni -versity of Technology,Hefei 230009,China)KONG Hui-fang WANG Xiao-bing

通讯地址:(230009安徽合肥合肥工业大学电气与自动化工程学院)王霄冰

(收稿日期:2010.11.20)(修稿日期:2011.02.20)

(上接第5页)

·任意时间段的数据查询

图3SLA ECHO 状态统计图

图3为本系统展示的某条网络链路某天24小时的SLA ECHO 参数状态统计图(统计周期粒度为15分钟),反应了在工作时间段(08:00-18:00)网络正常业务流量的变化对ECHO 值的影响变化情况。

5总结

本文在企业网需要根据流量异常情况分析员工远程行为的背景下,研究了SLA 参数的选取、高效SNMP 采集平台、参数处理和运行报告生成等问题,并且结合以上问题的解决方法,给出了基于SLA 流量异常监测系统的设计与实现过程。

目前在SLA 实施过程中经常由于监测方法没有统一的标准,导致SLA 品质难以有效.因此网络流量异常监测结果的客观性和公信度经常受到怀疑,而且由于监测主体的不同,监测结果出现分歧在所难免,这些问题都有待于客户和网络服务商之间进一步的协商。

本文作者创新点是本文应用SLA 相关参数指标于流量异常监测分析,对企业网流量情况进行管控,提高了企业网应用管理效率。

本文无抄袭,作者全权负责版权事宜。参考文献

[1]王胜航,毕永军,代永杰,等.IT 服务管理白皮书[M].北京:IBM 公司,2003.

[2]甘苹,钱松荣.支持用户SLA 的高效DBA 算法设计原则[J].微计算机信息,2009,6-3,158-160.

[3]刘海峰,连一峰.基于ITIL 体系的安全服务级别管理研究[J].计算机工程与设计,2007,2(4),780-784.

[4]郭强,王文东,阙喜戎.基于SLS 的业务服务质量监测机制[J].北京邮电大学学报,2006,29(1):92-95.

作者简介:李德勤(1981-),男(苗族),湖南邵阳人,东华大学计算机科学与技术学院,硕士研究生,研究方向为网络管理与网络安全;曹奇英,教授,主要研究方向为普适计算、信息处理、计算机网络。Biography:LI De-qin (1981-),Male(Miao minority),Hunan Province ,Donghua University ,Master ,Major:computer architecture ,Net －work management and security;Cao qiying,professor.Research:Pervasive Computing,Information processing,Computer network.(201620上海东华大学计算机科学与技术学院)李德勤曹奇英(School of Computer Science and Technology,Donghua Uni -versity,Shanghai,201620,China)LI De-qin,CAO Qi-ying 通讯地址:(201620上海东华大学计算机科学与技术学院)

李德勤

(收稿日期:2010.11.20)(修稿日期:2011.02.20)

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