基于simulink汽車速度控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真-文庫吧
2025-06-03 17:36 本頁面
【正文】 下幾個發(fā)展趨勢：（1)新控制理論的應(yīng)用 車輛的行駛狀況受到成員的多少、發(fā)動機輸出的變化因素等影響。駕駛者需要更平順的駕駛感覺和更自然的速度控制，以傳統(tǒng)的控制理論為基礎(chǔ)，又引入了新的控制理論。目前，模糊控制等新理論已不斷得到應(yīng)用。（2)走?？刂疲含F(xiàn)在對CCS的研制和開發(fā)主要是針對在高速公路上高速行駛的車輛，而不適用于城市中低速、高車流密度情況下使用，走?？刂普荂CS針對車速低、車距近的行駛情況所做的功能擴展，這要求CCS具有更好的近距離探測能力，更快的信號處理功能，更迅速的系統(tǒng)響應(yīng)，同時還向CCS提出了增加車輛的自動起步功能。這樣即使在堵車情況下也無須駕駛員參與，只需操縱車輛的轉(zhuǎn)向即可。駕駛員可以完全從煩瑣的駕駛操作中解放出來。（3)隨著近幾年智能公路概念的提出以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，未來的CCS將同其他的汽車電控系統(tǒng)相互融合，形成智能汽車電子控制系統(tǒng)，駕駛這種汽車只需在顯示器中指明所要到達的目的地，汽車就會在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的指引下，借助公路兩旁的電子標志牌無需人為參與就可安全駛達目的地，實現(xiàn)完全的自動駕駛功能。（4)集成化 隨著近幾年智能公路概念的提出以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，未來的汽車速度控制系統(tǒng)將同其它的汽車電控系統(tǒng)相互融合，形成智能汽車電子控制系統(tǒng)，例如它可同加速防滑系統(tǒng)以及發(fā)動機控制器等各種電控系統(tǒng)集成起來。還可以通過采用CAN總線技術(shù)，實現(xiàn)信號資源的共享，提高系統(tǒng)的靈活性。集成化有助于降低成本，增強各系統(tǒng)間的內(nèi)在聯(lián)系，充分利用各種車輛信息，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。目前，我國的道路和通訊網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施還落后于發(fā)達國家，智能速度控制系統(tǒng)等還不適合我國目前交通的發(fā)展情況。隨著我國高速公路建設(shè)規(guī)模的逐漸擴大，汽車產(chǎn)量的急劇上升和排放法規(guī)的建立，國內(nèi)汽車市場追切需要適合我國基本國情的汽車自動速度控制系統(tǒng)。 2速度控制系統(tǒng)的簡述現(xiàn)在許多轎車都有速度控制系統(tǒng)。速度控制系統(tǒng)（Speed Control System）又稱為巡航控制系統(tǒng)（Crusle Control System），縮寫為CCS。本文所設(shè)計自動巡航系統(tǒng)主要由決策模塊，ACC控制模塊和發(fā)動機模塊三個大部分構(gòu)成，：(1)決策模塊：帶有決策控制功能，能夠針對自動巡航系統(tǒng)的定速功能和跟車衡速行駛功能進行判斷及自動切換，對進入和退出該系統(tǒng)進行自動判斷。(2)ACC控制模塊：帶有PID控制器，通過反饋量對所輸入的車速進行微調(diào)，使其保持相對穩(wěn)定的輸出。該模塊的輸入量為車速，通過模塊轉(zhuǎn)換，使其輸出量變成控制節(jié)氣門開度和制動踏板的信號量。(3)發(fā)動機模塊：進行發(fā)動機部分的仿真，通過ACC模塊的輸出量進行工作，輸出速度、加速度、轉(zhuǎn)矩等一系列數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成波形直觀的對巡航系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，目前速度控制主要非為三大類： 1．機械拉線式速度控制器（適用于油門控制方式采用機械拉線式控制的車輛）。 2．電子式速度控制器（適用于油門控制方式采用電子式控制的車輛）。 3．電子式多功能速度控制系統(tǒng)（適用于油門控制方式采用電子式控制的車輛）。1．車速設(shè)定：車速在30—180km/h范圍內(nèi)，當按下車速調(diào)置開關(guān)后，就能存儲該時間的行駛速度，并能保 持這速度行駛。 2．消除功能：當踩下制動踏板、離合器踏板或手動暫停后，巡航功能立即解除，但巡航速度值會暫存在控 制模塊中。 3．恢復(fù)功能：當按恢復(fù)開關(guān)，剛能恢復(fù)原來的車速。 4．手動調(diào)速功能：巡航狀態(tài)下，可通過巡航按鍵或手柄調(diào)整車速。由于汽車技術(shù)的發(fā)展，越來越多的拉線式節(jié)氣門控制方式快速的被電子式節(jié)氣門控制方式多代替。拉線式定速巡航器主要由控制開關(guān)、控制組件（巡航電腦）伺服器（機械執(zhí)行機構(gòu)）組成。定速巡航系統(tǒng)的工作原理，簡單地說就是由巡航控制組件讀取車速傳感器發(fā)來的脈沖信號與設(shè)定的速度進行比較，從而發(fā)出指令由伺服器機械的來調(diào)整節(jié)氣門開度的增大或減小，以使車輛始終保持所設(shè)定的速度。電子式多功能定速巡航系統(tǒng)摒除了拉線式定速巡航器的機械控制部分，完全采用精準電子控制，使控制更精確，避免了機械故障的風險。目前市場上電子式多功能定速巡航器主要有以下幾個功能： 定速巡航功能、電子節(jié)油功能 、油門加速功能、限速設(shè)定功能、剎車故障報警功能 。定速巡航功能，主要是通過巡航控制組件讀取車速傳感器發(fā)來的脈沖信號與設(shè)定的速度進行比較，通過精準的電子計算發(fā)出指令，保證車輛在設(shè)定速度下的最精準供油量。 電子節(jié)油功能，主要是通過智能優(yōu)化控制節(jié)氣門的開啟角度與開啟時間，有效屏蔽電子油門傳感器由于顛簸路段及不良駕駛習慣形成的雜亂信號，經(jīng)過精確計算噴油量，使燃油得到最充分燃燒，來實現(xiàn)節(jié)油。 油門加速功能，主要是通過提高節(jié)氣門響應(yīng)靈敏度實現(xiàn)的，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)司機有加速意愿時，會驅(qū)動節(jié)氣門盡可能快的打開，這樣就使油門響應(yīng)的敏感度得到了提高。在油門踏板被踩下時，控制器會根據(jù)踩下幅度、時間計算油門信號的變化率，變化越快，說明加速要求越強烈，最終實現(xiàn)油門響應(yīng)速度更快，整車的動力感會明顯增加，能夠讓司機感覺到整車動力大大提升。 限速設(shè)定功能，通過控制器，根據(jù)限定的速度值，設(shè)定輸出油門信號最大值，當油門輸出信號超不過設(shè)定的最大值，來實現(xiàn)限制速度的目的。 剎車故障報警功能，通過采取剎車電路的信號，當剎車電路或剎車保險故障時，會通過告警的方式對司機進行提示。 低速自動消除功能。當車速小于40km/h時，存儲的車速消失，并不能再恢復(fù)此速度?！≈苿犹ぐ逑δ堋Ｔ谥苿犹ぐ迳涎b有兩種開關(guān)，一個用于對ECU的信號消除；另一個是直接使執(zhí)行元件工作停止?！?3系統(tǒng)模型建立及性能分析汽車種類很多，不同汽車自身速度傳遞系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不盡相同，但總的來說是相似的。圖中，F(xiàn)e是引擎動力；θ是坡路與水平面的夾角；Fh為重力分量；Fr是空氣阻力；m為汽車的質(zhì)量；x為汽車的位移。 根據(jù)牛頓第二定律，汽車的運動方程為： mx``=FeFrFh （31）式中，各物理意義如下：m為汽車質(zhì)量，本文中取為100個質(zhì)量單位。Fe是引擎動力。最大驅(qū)動力為1000，最大制動力為2000，即2000=Fe=1000 (32) Fr是空氣阻力，它與轎車的速度平分成正比，其表達式為：Fr=(x`+20sin())^2 (33) 式中第二項是為近似考慮“陣風”而引入的，x`為行駛汽車的水平速度。Fh是重力
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