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尽力发扬模糊控制在 汽车智能化领域上作用
来源:陈光祖    作者:陈光祖   发布时间:2024/04/09   浏览:()次


  模糊控制具有美好、虚幻、梦境、实用的特色。却也是拥抱汽车产业高度智能化发展明眸的软内核之一。请参阅:


 
  当代全球汽车产业正处于强势的混沌化发展趋向。笔者想用乌卡时代(VUCA)简称“乌代”,努力来作评述。
 
  ●乌代是极具对现代化社会预见性和洞察力战略意义的深层思维和重要行动力的一种软体。这样全球汽车产业也正面临着乌代四大特征。易变性(V):指汽车市场不断变化,有好有差,体现在商业环境和条件上,但却难以精准预测;不确定性(U):汽车产业外部因素,如灾难环境,地缘变化,政治法律和经济运行状态,这些因素共同作用,导致汽车产业发展的不确定性;复杂性(C):在企业层面表现在全程化业务流程和技术创新等因素之间的相互影响和干扰,对企业的扩展性带来很大的影响力;模糊性(A):随着数字化科技和互联网、大数据、云计算等不断提升和发达,使汽车产业的边界变得十分模糊,同样促使汽车产品市场价值观也在不断的变化,而且变为一种模糊状态。当代汽车产业正面临着“以软件为中心”的形态在发展,促使当年被认为汽车是“改变世界的机器”,而现在正改变为“汽车成为被世界改变的机器”,这已成新时代全球汽车发展新格局。

  当代,中国汽车产业的发展也与乌代有不少关联。如用“喜与忧”来评价,肯定喜大于忧,而且不断深化喜的进程,这是具有现实意义的发展历程,但也不能放过我们汽车产业中的不平衡,欠缺的,甚至被卡脖子的痛点上,这主要表现在一些核心技术的追求和治理还需要极力跟上去,还有如内卷式同质化不正当的竞争造成相当大的危害和风险。

  当代,我们不忘初心,牢记使命,用好乌代,特别是处理好模糊性规律问题,这从软作用上,有利于推动汽车产业实体经济的良好发展,有利于推动科技创新向高质量方向驱动,有利于实施汽车强国方向迈进。

  ●模糊控制成为汽车智能化治理和实施的重要手段之一。1965年美国加州大学C·A·Zadeh提出模糊集合理论,为模糊控制奠定了基础,这已是六十年的经历。近代模糊控制已经在人类社会各个方面切入和应用,成为智能化领域非常活跃,常足进步,十分诱人的光明前景。我国在模糊控制理论研究也处于世界上先进水平,在建设工程上也得到广泛应用,特别是在汽车领域上的应用。

  模糊控制(又称FUZZY)理论和方法,是人类智能化集合体中新生事物,它是以一种模糊逻辑推理为基础的计算机控制方式,但与传统计算机控制方法有很大区别,模糊控制是从线性转向非线性控制,从定性控制转向变量化控制,从稳定控制转向自适应控制,从现实控制转向预测性控制上。这是我们应用计算机思维上一次很大变革和进步。

  作者只能简要的描述,模糊控制应用上思维方式和方法,大致有七个程序。定义变量:首先要思考被观察事态的目标和状况,及考虑控制可应用的程序。如当代汽车产业处于多元化年代,产业变量很大,所以要对各种车种作出不同类别的分析,以及涵盖其变量的定义;模糊化:将不同类别的汽车定义,输入可能转换变化的数值,以求不同汽车的价值,相对于隶属性,加以思考,形成系统化模糊集成效应;数据库:这包括有模糊知识库和规则库两个部分,知识库提供汽车已掌握的模糊数据的相关定义和推理,而规则库则是籍由一群语言控制的思想规则,去描述要控制汽车创新流程设计应用的策略;逻辑判断:对概念化汽车设计中进行模糊逻辑推理和判断,以便得到正确的模拟信号控制和推理,这是模糊控制器的精髓所在。解模糊化:将已经得到模糊推理和判断数据,转化为明确的控制讯号,形成汽车研发系统输入输出值;变量选择:将已确立的汽车研发控制讯号,进一步进行系统性,设定可能出现误差性的分析和选择,可以说是人的认知和控制器进行扮演数据正确性一种选择,使汽车的研发,得到更好的可靠性,以及鲁棒性。最终为领域分割:在所有模糊控制系统数据确定后,并断定其模糊变量的规律性后,将这种集成重叠的模糊讯号进行分割化处理,应用着模糊控制细分化,这是模糊控制分解化的特征,就如汽车分解为零部件化设计应用和链式效应应用。

  正如我国古代哲学家老子所说:“精确兮,模糊所伏,模糊兮,精确所依”。我们要很好应用这种模糊控制理论和方法,为汽车产业应用,为建设汽车强国搭建一座软体桥梁。

  ●模糊数学是研究和处理模糊控制为特征的数学理论和方法重要工具。模糊数学正在不断深化发展,并已成为模糊控制的主流工具,如汽车无论是在快速与慢行、天静与云雾、抓山与平地、开动与停止、高档与低档、阳光与雨雪这些不断变化的概念,都需要把模糊现象的数学工具来处理来解决。

  模糊数学是一种现代化实用性的专业性数学学科,这在近代按照模糊现象不断深化研究确立的一种处置模糊控制量化变动规律一种数学方法。

  在美、日、德等发达国家,都加紧车模糊数学上研讨和应用,并取得一些阶段性成果,在我国也是模糊数字研讨重要国度,并拥有一支专业研讨的队伍。1981年我们创办了《模糊数学》杂志,1987年又创办了《模糊数学系统与数学》杂志。2005年8月2日,中国运筹会信息与工程分会成立,并确立把模糊控制数学研究,称Fuzzy作为一个重要任务。

  这里仅能简要介绍一下模糊数学的概念,明确用精确的数学手段对现实世界,当然包括汽车产业存在的大量模糊概念和现象进行描述、建模,以达到其进行恰当处理的目的。

  模糊数学主要研究内容在三个方面:一是研究模糊数学的理论,以及它的精确数学和随机数学的关系,以利于提升模糊数学的水平,能把相当复杂和不确定性的状况进行定量化的描述和处理方法,这是把众多因素集合起来给予指定集合的元素和数值。二是研究模糊语言和模糊逻辑。为了实现人们对计算机进行直接对话,就是要运用数学方法建立计算机模糊语言的模型,使人类语言数量化,形式化;三是研究模糊数学的应用。在越来越混沌化世界中,要求应用模糊集合的数学适应各种环境变化对象对应的确切化,把模糊现象,不确定对象与数学沟通起来,要求达到的集合关系及其矩阵式模糊传递关系,以更好进行数学模型的推理。力争从模糊量向精准量转化。

  现在模糊数学中,已研讨模糊拓扑学、模糊群论、模糊集论、模糊概率、模糊语言学、模糊逻辑学等分支。

  现在世界上发达国家正试制智能化的模糊计算机,1986年日本推出了模糊推理机,推理速度是1000万次/秒,1992年德国Siemens研制出Fuzzy166芯片,号称是第三代模拟处理器,1993年美国NS公司推出NeuFuzd神经网络模糊辑译器,这种单片机的模糊控制具有自学习功能。1988年,我国以汪培庞教授团队研发出模糊推理机,推理速度达1500万次/秒,比日本的还高出一筹。

  现在世界上已出现专为开拓模糊控制的芯片,在我们中科院计算机研究所和华南理工大学已推出F100模糊芯片,并在非线性的加工过程中进行仿真实验。日本、德国、美国也同时推出各种形式模糊芯片,这对深化模糊数字的发展,起到具有相当好推动力作用。

  这样可以说模糊控制已成为现代化社会广泛应用,特别是对汽车产业界上的人心日益深化。如汽车自动化工厂,一个大工厂可以不用一个人,我在国外看到自动化工厂确实是无人化,但在车间半层面构筑一个监视室,有一个工程师在那里工作,以防止万一出现问题,便于处理。在汽车自动驾驶方面,模糊控制也作为一个参与分支,起到应有的分阶段(L1-L5)的界入作用,还有混合动力汽车上也应用上。还参与交通信号实时决策应用,当前的道路交通信号灯时按时间确定,如应用模糊控制则可以利用网络监视该道路附近交通量的状况,而对信号灯的切换时间做出调整,这有助于减少交通事故和拥堵的行车效率。如对汽车的空调冷热效应进行改革,空调可按人体工程要求,自动的开启或关闭,更进一步对轿车上每个人员都有传感器对其皮肤进行监测,这样会按每一个人需求的温度给提供不同温度的空调。如先进的轿车已经实现线传动和空气悬架技术,当车辆开到山区时,悬架会自动升高,保证车辆的越野性提升,但开到高速路,汽车悬架要降低下来,这样可以做到车辆行驶安全,而且能降低风阻系数,能省油或省电耗。如推行堵车时停车自动调整技术,现在大城市常堵车,有时一堵上半小时甚至一小时,这时内燃机汽车处于怠速运行状态,对排放气体恶化,这不仅是对碳排放加重影响,而且上百辆车上众多乘员的吸气也产生很不好的影响,如采用停车的自动熄火,而到绿灯开动时,又自动的发动起来,这对当前车辆排放时段有很大的好处。如自动泊车,现在车辆泊车常使驾驶人员感到心烦问题,车辆太多太挤,又怕碰撞,而自动泊车则可以自行停靠,为驾驶人员省下不少心思。如汽车也像手机一样,实施OTA,即实施网络化无线升级解决方案和定制化服务,可以不断提升智能化远程诊断、自主开控,以及娱乐等服务,使人们驾车感到快乐。汽车自动制动和防撞技术,当你在道路上,前面车辆临时发生事故时,车辆会自动制动或研求避免冲撞的发生,这对驾车安全是一个生态的效应。……好了,汽车应用模糊控制效应相当多,这仅举这些让大家感到兴趣而已。

  ●模糊控制方法的新进展。

  当代模糊控制作为智能系统一个重要分支,起到良好作用,但作为一种软体产品绝不是停止不前,满足现状,而是要像摩尔定律一样或比摩尔定律更高要求进行冲击性改进。这种冲击性改革可能是应用一种复杂开放自组织理论,如应用耗散结构论、协同学、突变论及混沌理论等非线性科学,共同揭示物质系统中可逆与不可逆、有序与无序、平衡与不平衡、对称与非对称、演化与反演化,极为复杂状态模糊现象进行深入研究分析,实质是应用智能化控制大系统动态本质,达到不断求进的目的,同样对汽车产业的智能化水平也起到相当好的集成控制和应用。

  这样为更好提升模糊控制动态品质,主要是两大举措,一是模糊控制论自身的改进,二是界入工智能领域的神经网络控制,以及专家模糊控制科技相结合,相集合,实现完美的集成,把模糊控制理论与方法不断的提升到一个新水平上。

  
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