【正文】 統(tǒng)的優(yōu)點 1) 提高了汽車行駛的穩(wěn)定性和舒適性。 3) 可降低油耗和排氣污染。 [27] 3. 引入模糊控制的必要性 模糊控制的產(chǎn)生背景 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 9 頁 共 40 頁 模糊控制是近代控制理論中建立在模糊集合論基礎(chǔ)上的一種基于語言規(guī)則與模糊推理的控制理論，它是智能控制的一個重要分支。 1965年美國加利福尼亞大學(xué)的自動控制教授 “模糊集合”的概念，使人的經(jīng)驗參與控 制過程成為可能。 [2] 模糊控制的特點 1) 模糊工程的計算方法雖然是運用模糊集合理論進行的模糊算法，但最后得到的控制規(guī)律是確定性的、定量的條件語句。 模糊控制對汽車巡航控制系統(tǒng)的積極作用 汽車的巡航控制 系統(tǒng) 本身就是一個多變量、非線性、時變的系統(tǒng)，而且受到車輛行駛時各種復(fù)雜情況的影響，傳統(tǒng)的控制方法不能適應(yīng)復(fù)雜的變化。 控制器的比例部分根據(jù)偏差的大小輸出相應(yīng)的控制量以控制節(jié)氣門的開度 ， 使車速迅速趨近設(shè)定車速 。 [8] PID控制具有結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)整定方便的優(yōu)點 ， 在許多場合下都能獲得令人滿意的控制效果。 對實際的汽車巡航控制系統(tǒng)來說，誤差為零時容易產(chǎn)生游車，使駕駛員感到不適。 表 41 Kp′ 的規(guī)則表 Table 41 Rule table of Kp′ |E| |EC| Z S M B Z S B B B S B B B B M M M M S B B B B B 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 13 頁 共 40 頁 表 42 Ti′ 的規(guī)則表 Table 42 Rule table of Ti′ |E| |EC| Z S M B Z S M M M S B M M M M B M M S B B B B B 表 43 Td′ 的規(guī)則表 Table 43 Rule table of Td′ |E| |EC| Z S M B Z Z Z Z Z S Z M M S M B B S S B B M B B 將隸屬函 數(shù)與參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)則輸入 MATLAB的模糊邏輯工具箱中，完成模糊控制器的設(shè)計，可得到 PID參數(shù)的模糊矩陣表。 汽車巡航系統(tǒng)的模糊 PID控制原理 圖 如圖 。該軟件具有功能強大、界面友善、語言自然、開放性強等特點，使它獲得對應(yīng)用學(xué)科極強的適應(yīng)力，在線性代數(shù)、矩陣分析、數(shù)值計算及優(yōu)化、數(shù)理統(tǒng)計和隨機信號分析、信號和 圖象處理、控制理論分析和系統(tǒng)設(shè)計、過程控制、建模和仿真、通信系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域的理論研究和過程設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。 這種方框圖式的建模方法很容易將一個復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型輸入到計算機中，大大簡化了編程過程。從分析研究角度講，這種 SMULINK模型不僅能讓用戶知道具體環(huán)節(jié)的動態(tài)細節(jié)，而且能讓用戶清晰地了解各器件、各子系統(tǒng)、各系統(tǒng)間地信息交換，掌握各部分之間地交互影響。模糊邏輯工具箱使得工程設(shè)計人員可以采用多種途徑生成和編輯模糊推理系統(tǒng)，如手工、通過交互式圖形工具、通過命令行函數(shù)或基于模糊聚類或自適應(yīng)神經(jīng)模糊技術(shù)自動實現(xiàn)。 圖 PID 控制器仿真模型 Figure PID controller simulation model 實際車速和設(shè)定車速作為輸入量，經(jīng)過 PID控制器的比例，積分，微分環(huán)節(jié)輸出驅(qū)動力。 在模糊邏輯編輯器窗口中添加輸入輸出語言變量，并修改各自 的名稱 [2]。最后修改各模糊子集的名稱。 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 21 頁 共 40 頁 圖 規(guī)則觀察器 Figure Rule Viewer 輸入 語言 變量取不同的值時，系統(tǒng)依據(jù)重心法求出各輸出 語言 變量的控制量 。 圖 Kp′的控制曲面 Figure Control surfaces of Kp′ 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 23 頁 共 40 頁 圖 Ti′的控制曲面 Figure Control surfaces of Ti′ 圖 Td′的控制曲面 Figure Control surfaces of Td′ 輸出語言變量的控制曲面都成非線性，這說明模糊控制本身是非線性的。 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 24 頁 共 40 頁 圖 模糊 PID控制器仿真模型 Figure Simulation Model of Fuzzy PID Controller 仿真結(jié)果分析 我們將汽車動力仿真模型和模糊 PID控制器仿真模型，以及 PID控制器仿真模型制作成子系統(tǒng)，做最后的仿真連接， 得到總的仿真模型 如圖 。但我們也發(fā)現(xiàn)了明顯的區(qū)別，當(dāng)巡航車速設(shè)定為 40m/h、 60km/h和80km/h時，模糊 PID控制曲線的響應(yīng)時間快于單一的 PID控制，且超調(diào)量小，或幾乎沒有鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 27 頁 共 40 頁 超調(diào)，穩(wěn)定性好。 此次設(shè)計基本達到了利用模糊控制改善 PID控制的目的 。 [2] 圖 NLX230引腳 Figure NLX230 pin 各引腳功能簡要說明如下： DI0~DI7： 8位數(shù)據(jù)輸入端，由 MA0~MA2控制輸入選擇器選擇，由選通信號 STB進行同步。 SK： 串行時鐘。主方式中無效。 RST： 復(fù)位信號輸入端，低電平有效。 NLX230的工作原理及隸屬函數(shù)的表示方法 設(shè) y(k+1)是第 k+1時刻的輸出， x(k+1)是 k+1時刻的輸入， R是輸入輸出關(guān)系，其推理過程可用關(guān)系方程式表示如下： ( 1 ) ( ) ( 1 )y k y k x k R? ? ? (6–1) 當(dāng)不考慮單片機內(nèi)部的反饋信號 時，則有： ( 1) ( 1)y k x k R? ? ? (6–2) 在 NLX230中，模糊量的隸屬函數(shù)用項寄存器存放，每個項寄存器有 2個字節(jié)，第一個字節(jié)存放隸屬函數(shù)的中心值，第二個字節(jié)存放輸入端選擇信號和隸屬函數(shù)的底寬 。 電機驅(qū)動芯片的電壓是 12V， 微控制器 的電壓是 5V。 微控制器 識 別的高電平為 5V，低電平為 0V。電機的轉(zhuǎn)速就可以計算出來。 圖 腳制動開關(guān)信號處理電路 Figure Foot brake switch signal processing circuit 設(shè)定鍵 、 加速鍵 、 減速減 、 取消鍵的信號處理電路 如圖 。計算公式為： ( / 10 23 ) 10 0%D? ?? (7–1) 驅(qū)動電路設(shè)計 離合器驅(qū)動電路 離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，駕駛員通過踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱分離和接 合， 以切斷或傳遞發(fā)動機向變速箱輸入的動力 。其引腳與功能 如表 71所示。 模擬車速的電機控制電路 模擬車度的電機用 IRF3205來控制。 8. 控制系統(tǒng)的改進 影響模糊控制效果的因素 (1) 變量語言值的數(shù)目 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 36 頁 共 40 頁 描述 語言變量的模糊子集 安排得越多，模糊控制系統(tǒng)的分辨率就越高，系統(tǒng)響應(yīng)的結(jié)果越平滑；但模糊規(guī)則會明顯增多，計算時間增加。重疊率越大，模糊控制更具有模糊性。要根據(jù)實際運用的特點，選擇一個合適的隸屬度函數(shù)。 針對這些因素的系統(tǒng)改進方案 在巡航控制中為了得到更平滑細膩的控制效果，我們可以適當(dāng)增加 語言 變量 的模糊子集 ，選擇稍復(fù)雜的隸屬度函數(shù)，例如鐘形函數(shù)，梯形函數(shù)等。另外也可在通用單片機上運行模糊控制算法軟件來實現(xiàn)模糊控制，但又使軟件設(shè)計變得復(fù)雜 ，復(fù)雜軟件的運行 又會 增加對硬件資源的消耗，降低實時性 。 結(jié)合實際的控制效果，可以方便地修改控制表， 從而不斷優(yōu)化和完善巡航控制系統(tǒng)。甚至運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使巡航控制系統(tǒng)擁有一定的智能。 使巡航系統(tǒng)擁有更高的智能對于未來的汽車自動駕駛系統(tǒng)的成熟運用有很大的幫助。 Control， 1998： 487–492. The automobile cruise control system design which based on Fuzzy PID Cruise Control 【 Abstract】 : With the rapid development of economy, rising living standards, the number of private cars is also increasing. Driving fort and dynamic performance, and energysaving and environmental protection issues have bee the focus of attention. As a safety driver assistance systems, automotive cruise control system has a positive effect to solve the above problem in several areas of automotive engineering. Paper is based on the traditional automobile cruise control system, improved and optimized the PID control. Play to the advantages of fuzzy control to improve the existing vehicle cruise control system, so that the control process has some intelligence. Cruise control will help to improve the effectiveness and reduce the speed of change, the maximum fuel savings and reduce exhaust pollution, improve engine efficiency, improved vehicle power and fort. Finally, use the Fuzzy Logic Toolbox in MATLAB software to simulate the design of the system,to verify the feasibility of the system design, observe the effect of fuzzy control, and design some basic circuit. By 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 40 頁 共 40 頁 analysis the simulation results, the average cruise speed up response time of seconds, average response overshoot reduced %. Help of fuzzy control application in the automobile cruise control system in popularity. 【 Keywords】 : Cruise Control System Fuzzy control MATLAB Simulation