基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究(17)

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

图3-1 输入语言变量隶属函数

3.4.2 定义输出语言变量

定义3个输出语言变量：

(1) Kp′比例系数修正参数

(2) Ti′ 积分系数修正参数

(3) Td′微分系数修正参数

并分别定义它们的模糊子集为：

Kp′={零(Z)，小(S)，中(M)，大(B)}

Ti′ ={零(Z)，小(S)，中(M)，大(B)}

Td′={零(Z)，小(S)，中(M)，大(B)}

其隶属函数如图3-2所示：

图3-2 输出语言变量隶属函数

3.4.3 提出模糊控制规则

常用的模糊控制规则生成方法有：

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

(1)根据专家经验或过程控制知识生成控制规则

模糊控制规则是基于手动控制策略而建立的，而手动控制策略又是人们通过学习、试验以及长期经验积累而形成的。手动控制过程一般是通过被控对象或过程的观测，操作者再根据已有的经验和技术知识，进行综合分析并做出控制决策，调整加到被控对象的控制作用，从而使系统达到预期目标。

(2)根据过程模糊模型生成控制规则

如果用语言去描述被控过程的动态特性，那么这种语言描述可以看作为过程的模糊模型。根据模糊模型，可以得到模糊控制规则集。

(3)根据对手工操作的系统观察和测量生成控制规则

在实际生产中，操作人员可以很好地操作控制系统，但有时却难以给出用于模糊控制所用的控制语句。为此，可通过对系统的输入、输出进行多次测量，再根据这些测量数据去生成模糊控制规则。推理是模糊控制器中，根据输入模糊量，由模糊控制规则完成模糊推理来求解模糊关系方程，并获得模糊控制量的功能部分。

从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面考虑提出以下三条控制规则：

(1) 当|E|较大时，系统响应具有较快的响应速度，应取较大的Kp；为防止出现较大的超调，避免开始时|E|的瞬间变大可能引起的微分过饱和，则应取较大的Ti和较小的Td；

(2) 当|E|和|EC|处于中等大时，为了使系统具有较小的超调，应取较小的Kp；为了避免对动态稳定性造成影响，应取适中的Ti；由于此时的调节特性对Td 的变化敏感，因此Td 应取得大一些；

(3) 当|E|较小时，为使系统具有较好的稳态性能，减小系统静态误差，增加系统对扰动的抑制能力，应增大Kp，减小Ti和Td。

对实际的汽车巡航控制系统来说，误差为零时容易产生游车，使驾驶员感到不适。从而车速误差不能为零，而要将其保持在一定的误差范围内。所以在设计汽车巡航控制系统的模糊规则时就要考虑到：当车速误差较小时，应减弱积分环节的作用、加大比例环节的作用，允许系统有一定的误差。