基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究(13)

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

图2-2 CCS ECU组成框图

2.3 巡航控制原理

汽车巡航系统是一个典型的闭环负反馈控制系统，其原理如图2-3所示

图2-3 汽车巡航控制原理图

CCS ECU的信号有2个，一是驾驶员根据行驶条件，通过巡航开关设定的巡航车速信号；二是车速传感器输入的实际车速反馈信号。当巡航设定车速信号和实际车速反馈信号输入CCS ECU后，CCS ECU经过比较运算可得速度偏差变化E和偏差变化率EC，经过处理后，再结合当前节气门的开度信号，可得到控制节气门开度大小的控制信号，CCS ECU将控制指令发送给执行机

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

构，执行机构就可驱动节气门拉索调节发动机节气门开度的大小，将实际车速迅速调节到驾驶员设定的车速值，从而实现恒速控制。

3 巡航控制系统的建模仿真

3.1 采用模糊控制的原因

模糊控制是近代控制理论中建立在模糊集合论基础上的一种基于语言规则与模糊推理的控制理论，它是智能控制的一个重要分支。

随着科学技术的迅猛发展，目前研究的控制系统更多地涉及多变量、非线性、时变的大系统，建立数学模型是非常困难的，或者是根本不可能的，系统的复杂性与控制系统的精确性形成了尖锐的矛盾。人们注意到对于很多复杂的、多因素影响的生产过程，即使不知道该过程的数学模型，有经验的操作人员也能够根据长期的实践观察和操作经验进行有效的控制，而采用传统的自动控制方法效果并不理想。人的经验参与控制过程的成功，激发了人们对控制原理的深入研究。

1965年美国加利福尼亚大学的自动控制教授L.A.Zadeh首次提出“模糊集合”的概念，使人的经验参与控制过程成为可能。1973年L.A.Zadeh进一步研究了模糊语言处理，给出了模糊推理的理论基础。不少车辆，特别是中高级轿车已经把巡航控制系统作为配属设备或被选设备。例如：日本的皇冠(CRWON)、凌志(LEXUS)、佳美(CAMN)、陆地巡洋舰、美国的纽约人(NEW YORKER)、别克(BUICK)、凯迪拉克(CADILLAC)、福特天((TEMPO)、德国的奔驰(BENZ)、宝马(BMW)以及我国的红旗轿车等均装有巡航控制系统。

由于国内汽车工业起步较晚，技术相对落后，并且就目前我国公路状况和实际应用来说，对汽车巡航控制系统的研究应该主要是以单车定速控制为主。目前，模拟汽车恒速控制器在我国已经投入生产和使用。例如，由江苏省仪征式巡航设备厂生产的XD-I型汽车定速系统是一种机电式汽车巡航控制系统。该系统用汽车发动机工作时产生的真空度做动力，通过系统简单的机电结构来稳定发动机的转速，使其产生的真空度保持最小的变化。由于其自动对发动机的油门进行控制，使驾驶员在驾驶时不用踩油门，换档减速时发动机自动变速，能节省燃油5%以上，减轻驾驶员驾驶疲劳度。然而该机电式巡航控制装置虽然结构简单，却有控制精度不高，稳定性不强等缺点。