汽車定速巡航控制探究范文
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《汽車與駕駛維修》2018年第4期
汽車巡航控制系統(tǒng)（CRUISECONTROLSYSTEM縮寫為CCS）又稱為“巡航控制系統(tǒng)”“車速控制系統(tǒng)”“恒速控制系統(tǒng)”等，是一種汽車輔助控制系統(tǒng)。在裝有汽車巡航控制系統(tǒng)的車輛上，司機不用控制加速踏板就可以自動控制發(fā)動機的油門開度。
當駕駛員松開加速踏板時，自動巡航控制系統(tǒng)會保持所設(shè)定的速度行駛，汽車定速巡航控制系統(tǒng)主要是控制汽車的速度按照駕駛員設(shè)定的速度行駛。根據(jù)圖1可知，電子控制單元（ECU）有四個輸入信號和一個輸出信號。駕駛員通過人機交互界面（HMI）設(shè)定的期望巡航車速信號、車載速度傳感器實時采集的汽車實時車速信號、發(fā)動機節(jié)氣門傳感器采集的節(jié)氣門位置信號和其他測量狀態(tài)傳感器采集的車輛狀態(tài)信號。輸出信號為節(jié)氣門電控執(zhí)行機構(gòu)的控制脈沖信號。
2定速巡航控制機理
當汽車駕駛員設(shè)定好巡航車速時，就可以不用踩加速踏板從而使汽車保持一定的車速。如果長時間駕駛車輛，采用這種裝置，就可以減少不必要的車速變化，節(jié)約燃油消耗量。定速巡航控制系統(tǒng)主要通過接收車傳感器所采集到的實時信號，與所設(shè)定的巡航車速進行對比分析，將結(jié)果輸入到電機控制中，通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)矩從而改變速度，達到所設(shè)定的巡航車速。
3定速巡航系統(tǒng)控制器設(shè)計
汽車自動巡航系統(tǒng)應(yīng)用最早的控制方法是PID控制，它的操作簡單，不需要復雜的模型并且易于理解，因此成為使用最多的控制器。PID控制由三部分組成，分別為比例單元（P）、積分單元（I）、微分單元（D）。（1）比例系數(shù)P會影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、響應(yīng)速度以及調(diào)節(jié)的精度。增大P，可以提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)速度。但是P過大會出現(xiàn)超調(diào)情況，有的時候會導致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。同樣的道理，減少P，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)速度將會降低，影響系統(tǒng)的控制效果，不能滿足實際要求。（2）積分系數(shù)I會影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。增大I，能夠短時間消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，如果I太大會產(chǎn)生積分飽和的現(xiàn)象，系統(tǒng)會出現(xiàn)很大的超調(diào)現(xiàn)象。相反，如果I太小，就不容易消除誤差，也就無法實現(xiàn)理想的控制效果。（3）微分系數(shù)D會影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，增大D，系統(tǒng)超調(diào)量也會減小，但穩(wěn)定性會提高。如果D過大，會使控制強度提前降低，增加調(diào)節(jié)的時間，抗干擾能力也會降低；相反，如果D較小，則會降低控制效果。
4模糊控制基本原理
如圖2所示，將速度差值和加速度作為輸入量，變成控制器能夠識別的語言。該模糊語言經(jīng)過模糊控制規(guī)則，得到輸出量，對該輸出量進行去模糊化處理，就可以得到比例參數(shù)調(diào)整系數(shù)Kp’，積分參數(shù)調(diào)整系數(shù)Ki’和微分參數(shù)調(diào)整系數(shù)Kd’。然后將它們傳給PID控制器，通過控制系統(tǒng)分析，作用在被控對象上，從而調(diào)整汽車的速度。模糊控制大致分為五個步驟：（1）定義變量電機控制過程中，速度誤差和加速度以及這兩個變量得出的U都叫做模糊變量。（2）模糊化模糊化就是將變量轉(zhuǎn)換到論域，然后根據(jù)一定的方法得出隸屬度[5]。（3）知識庫知識庫包括兩個部分，一個是規(guī)則庫，主要功能是描述控制策略和控制目標，另一個是數(shù)據(jù)庫，它的主要功能是處理一些模糊數(shù)據(jù)。（4）邏輯判斷根據(jù)從知識庫得到的信息，通過模糊邏輯以及推論的方法進行分析從而得到模糊控制信號。（5）反模糊化通過反順序進行推理，將推論值反向推理得到控制信號，即為模糊系統(tǒng)的輸出值，也可以作為后面一個系統(tǒng)的輸入值信號。
參考文獻：
[1]田雷.汽車自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的模糊自校正控制算法研究[D].吉林大學,2006.
[2]梁媛媛.開關(guān)磁阻電機直接轉(zhuǎn)矩模糊PI控制系統(tǒng)研究[D].西安：西安科技大學,2008.
作者：任建立；閆江川 單位：河北省科技工程學校
