【正文】 真空式執(zhí)行器的特點，分析了采用電動式執(zhí)行器的原因。在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID 控制。3. 微分環(huán)節(jié) 能反映偏差信號的變化趨勢(變化速率)，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)節(jié)時間。由(312) 可得式(314)為位置式PID 控制算法，圖35 為位置式PID 控制系統(tǒng)示意圖。但增量式算法的理想微分環(huán)節(jié)容易引進高頻干擾，導(dǎo)致調(diào)節(jié)性能不穩(wěn)。19 仿真語言簡介仿真語言采用目前國際流行的軟件包 MATLAB，它除了具有傳統(tǒng)的交互式編程之外，還提供了豐富可靠的矩陣運算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、方便的Windows 編程等便利工具，廣泛地應(yīng)用于自動控制、圖形信號處理、生物醫(yī)學(xué)工程、語言處理、雷達(dá)工程、信號分析、振動理論等領(lǐng)域，并表現(xiàn)出一般高級語言不可比擬的優(yōu)勢[48][49]。PID 控制器參數(shù)的選取通過不斷調(diào)試，得到了一組初始PID 參數(shù):KI=105，KP=，KD =30，如前所述，這三個參數(shù)不是恒定的，而是隨著跟隨誤差的不同作在線調(diào)整的。系統(tǒng)保持轎車爬坡時的勻速行駛，轎車行20駛狀況受到陣風(fēng)和路面起伏的影響。在幾種不同的車速下做出了基于PID控制方法的控制曲線。如果電源設(shè)計比較糟糕的話再好的系統(tǒng)也不能正常發(fā)揮作用。圖42 車速傳感器的輸出波形 wave of vehicle speed sensorPIC 單片機識別的高電平為5 V，低電平為0 V。圖 44 節(jié)氣門的濾波電路Fig 44 fliter circuit of throttle啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，可以把這個電壓量轉(zhuǎn)換成十位的數(shù)字量。離合器的驅(qū)動電路如圖48 所示。6. 工作溫度環(huán)境：40 ℃－150 ℃?？刂乒?jié)氣門開度的時間如果太大，節(jié)氣門容易達(dá)到開度滿值，控制節(jié)氣門開度的時間如果太小，節(jié)氣門開度變化隨之也會變地很小，系統(tǒng)誤差會變地很大，不宜于計算，經(jīng)過多次實驗，最終確定控制節(jié)氣門開度的時間以100ms 為標(biāo)準(zhǔn)。4. 在電路設(shè)計中，要充分考慮應(yīng)用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動能力。 系統(tǒng)軟件設(shè)計一個系統(tǒng)工作性能的好壞很大程度上取決于程序結(jié)構(gòu)的合理性。在適當(dāng)?shù)牡胤椒怄i某些中斷源，多個通道的相互封鎖，都是避免或減弱系統(tǒng)內(nèi)部件間相互干擾的有效方法。34結(jié)論通過對基于PIC16F873單片機汽車巡航控制系統(tǒng)的設(shè)計得出以下結(jié)論：1. 介紹國內(nèi)外汽車巡航控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，對汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和方向有一定的認(rèn)識，即集成電子化、模塊化，整車智能化、駕駛自動化是今后的主要研究發(fā)展方向。恩師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，淵博的知識、敏銳的思維、燃燒自己照亮他人的奉獻(xiàn)精神以及質(zhì)樸謙和的長者風(fēng)范，不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)期間受益終身，而且對學(xué)生今后的工作和生活也必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。參考文獻(xiàn)［1］ 劉希恭．國產(chǎn)汽車巡航控制、導(dǎo)航系統(tǒng)使用與故障檢修實用手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2022：194 ［2］ 李春明. 汽車車身電子技術(shù)［Ｍ］．北京：北京理工大學(xué)出版社，2022：268 ［3］ 李朝輝 楊新樺．汽車新技術(shù)［Ｍ］．北京：重慶出版社，2022：307 ［4］ 馮淵．汽車電子控制技術(shù)［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2022：341［4］ 戴冠軍 等．現(xiàn)代汽車新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)使用維修手冊［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社，2022：441［5］ 陶永華, 伊怡新, 葛蘆生. 新型PID 控制及其應(yīng)用. 北京：北京機械工業(yè)出版社，1998：1~1736致 謝本文的選題、課題研究及撰寫工作是在恩師教授的悉心指導(dǎo)下完成的。33圖 414 是目標(biāo)速度小于當(dāng)前速度的巡航波形 cruise ware of object speed is less than current speed圖 415 是目標(biāo)速度大于當(dāng)前速度的巡航波形 cruise ware of object speed is more than current speed 本章小結(jié)本章對汽車巡航控制系統(tǒng)中所用到的微控制器及電源芯片和驅(qū)動控制芯片進行了詳細(xì)地介紹，最后根據(jù)提出的設(shè)計方案及選用的芯片，設(shè)計了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖及應(yīng)用電路圖。圖413 巡航控制主程序流程32 Main flowchart of cruise control 軟件可靠性措施為了提高系統(tǒng)的可靠性，采取了如下措施：1. “封鎖” 由于在實際的系統(tǒng)中強干擾的來源主要是來自系統(tǒng)本身，例如，被控負(fù)載電機的通斷、狀態(tài)變化等，這些干擾是可預(yù)知的，在軟件的設(shè)計中，可采取適當(dāng)措施避開。MAPLAB 通過 6 針的扁平電纜燒寫入微控制器內(nèi)，進行在線或者離線調(diào)試都可以。其優(yōu)點是：一旦某種元器件無法獲得，也能用其它元器件直接替換或?qū)﹄娐飞宰鞲膭雍?，用其它器件代替。TLE5205 輸入的邏輯真值表如表42 所列。4. 輸出開路檢測。 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)，用螺釘將離合器固定在左飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸，在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速箱輸入的動力。 節(jié)氣門電壓信號采集節(jié)氣門位置傳感器相當(dāng)于一個電位器，如果正負(fù)兩端加上5 V 電壓，由于其內(nèi)部的原因， V，當(dāng)節(jié)氣門打開一定的開度，其輸出端將輸出一個和節(jié)氣門開度成正比的電壓量，這個量經(jīng)濾波電路送入單片機的模擬通道引腳RA0。開關(guān)霍爾傳感器選用的是Allegro 公司的A3144，此芯片的特點是：241. 抗高溫；2. 高穩(wěn)定度；3. 反相電壓保護；4. 需求電壓范圍廣， V24 V；5. 集成數(shù)字邏輯電路。 其他輔助芯片介紹及應(yīng)用 電源芯片電源系統(tǒng)是任何汽車系統(tǒng)設(shè)計中最重要的子系統(tǒng)之一。主要利用軟件MATLAB/Simulink建立了行駛汽車、 PID控制器以及整個系統(tǒng)的仿真模型，詳述了模型建立過程。其特點是在不改變系統(tǒng)的前提下可以更改各個子系統(tǒng)。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統(tǒng)直接進行仿真，這種做法使得一個很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當(dāng)?shù)娜菀?。比例和積分環(huán)節(jié)則采用增量式算法，可避免位置式算法中積分環(huán)節(jié)的累加計算，以減少計算機運算工作量。而且，計算機的任何故障都會引起執(zhí)行機構(gòu)大幅度的變化。根據(jù)遞推原理可得：式(310)減式(311)，可得式(313)稱為增量式PID 控制算法。2. 積分環(huán)節(jié) 主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。圖 32 汽車仿真模型Fig. 32 Simulation model of automobile 控制器模型的建立 控制方法的選擇為了使汽車巡航控制系統(tǒng)達(dá)到車速控制的要求，選擇哪種控制原理和采用什么控制算法是非常重要的問題。s speed and throttle39。ECU設(shè)置了輸出控制線，輸出控制線斜率應(yīng)盡量使車速變化小，且斜率還可以調(diào)整。3. 如果設(shè)置開關(guān)、恢復(fù)開關(guān)、制動器或離合器開關(guān)、或線路出現(xiàn)問題，系統(tǒng)失效，斷開功能將使巡航系統(tǒng)關(guān)閉。這就比直接測出機電式系統(tǒng)所產(chǎn)生的速度變化而做出較大的修正，具有更大的控制力。當(dāng)汽車減速時，空氣電磁閥電磁線圈斷路，又恢復(fù)為打開狀態(tài)，此時空氣進入密封圓筒，10膜片彈簧把膜片壓回原位，節(jié)氣門開度減小，汽車減速。真空電磁閥內(nèi)部有一個真空管接頭，通過一根橡皮管與進氣歧管相連。電動機轉(zhuǎn)動時可帶動執(zhí)行元件控制臂轉(zhuǎn)動，控制臂通過控制拉索改變節(jié)氣門開度。8圖 23 模擬電子控制器電路原理圖 The circuit diagram of analog electrocontroller圖 24 采樣及保持電路原理圖Fig. 24 Principle of sample and holding circuit與模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字系統(tǒng)的突出特點是系統(tǒng)的信號以數(shù)字量表示，受工作溫度和濕度變化的影響小，因此數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性。整個電子控制器采用了4 個放大器，每個放大器都有特定的作用，運算放大器1 是誤差信號放大器，它的輸出與指令車速和實際車速之差成正比，誤差信號UE 用作運算放大器 2 和3 的輸入，運算放大器2 是一個放大倍數(shù)為KP 的線性放大器，由于 R1 是可變電阻，因此放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，運算放大器3 是一個積分放大器，其放大倍數(shù)為：KI = 1/R3 C (21)因R3 為可變電阻，因而KI 亦可調(diào)節(jié)。4. 車速傳感器 車速傳感器通常和車速里程表相連接。安裝在轉(zhuǎn)向柱上駕駛員容易接近的地方。本文將以轎車為對象，分析汽車行駛過程中受到的各種外力，在合理假設(shè)的前提下建立起汽車動力學(xué)模型。如南方和北方的冬季溫差特別大，汽車各零部件工作溫度也相差較多，溫度對電氣零部件的額定工作電流是有影響的；同時濕度較高的環(huán)境容易造成電子器件絕緣損壞或腐蝕機件；當(dāng)汽車行駛在崎嶇不平的山路時，又會產(chǎn)生很大的振蕩，這對電控系統(tǒng)來講就要求較高；另外，汽車的供電系統(tǒng)有蓄電池和發(fā)動機兩個電源，蓄電池由于發(fā)電程度不同，使其輸出電壓變化較大，同時發(fā)動機調(diào)節(jié)器一般是用通斷方式控制發(fā)動機激勵電流，所以汽車上的電源波動及瞬時過電壓形成的電氣環(huán)境也較惡劣；這些環(huán)境對汽車的保養(yǎng)與控制系統(tǒng)的可靠性等都是一些不利的因素。微電腦系統(tǒng)隨時自動監(jiān)測并顯示系統(tǒng)的故障，自動及時地中止系統(tǒng)的工作，降低最低限速，增加智能系統(tǒng)，采用跟蹤技術(shù)和增加鄰車警告系統(tǒng)，提高行車安全性，使之被大眾汽車所接受。其不足之處是模糊控制規(guī)則的獲取和模糊隸屬度函數(shù)形狀的確定是一項費力的工作；而且系統(tǒng)一旦確定，其規(guī)則和隸屬度就確定了，不能隨外界和車輛參數(shù)變化進行調(diào)整。結(jié)果表明：由于車速變化的非線性，此種控制方法難以滿足不同車速時的控制要求。歐洲的奔馳(BENZ)、寶馬 (BMW)以及我國的紅旗轎車等均裝有巡航控制系統(tǒng)。如果前方車輛從測量范圍內(nèi)消失，ACC 將自動恢復(fù)原先的車速，如果前方車輛減速，ACC便操縱制動器來維持一定的時間間隔，從而避免了汽車的追尾。從安全上考慮，將制動開關(guān)與節(jié)氣門執(zhí)行器直接相連，這樣，當(dāng)踩下制動踏板時，在斷開巡航控制的同時，將執(zhí)行器的動力源斷開，從而使節(jié)氣門安全關(guān)閉。之后，德國的VDO 公司也研制出了氣動機械式巡航控制系統(tǒng)。裝有巡航控制系統(tǒng)的汽車有如下優(yōu)點：1. 保持車速穩(wěn)定 無論是上坡、下坡還是在平直的路面上行駛，只要在發(fā)動機功率允許的范圍內(nèi)，車速均可保持勻速行駛。實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)的超調(diào)量較小，響應(yīng)時間快，所采用的控制方法簡單易行。由車速傳感器采集的車速信號和設(shè)定車速的差值作為輸入量，實際車速作為輸出量。人們對駕駛的安全性和舒適性的要求越來越高,巡航控制恰好滿足了人們的這種需求。所以將位置式、增量式算法結(jié)合起來,取長補短, 組成PID 綜合算法。 PIC MCU。3. 可最大限度地節(jié)省燃油及降低排氣污染 汽車以恒定車速行駛時，可使燃油消耗與發(fā)動機輸出功率處于最佳配合狀態(tài)，既能降低燃油消耗，又減少排氣污染。隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路及微機的應(yīng)用。當(dāng)汽車上其它系統(tǒng)已有微機控制時，只要修改一下程序便可將此功能附加上去，因而可節(jié)省昂貴的控制硬件。其研究的理論結(jié)果表明，此種控制具有更高的控制精度和更強的控制魯棒性[17]。例如：由江蘇省儀征式巡航設(shè)備廠生產(chǎn)的XD1 型汽車定速系統(tǒng)是一種機電式汽車巡航控制系統(tǒng)。國內(nèi)也有人將模糊控制算法應(yīng)用于巡航控制系統(tǒng)，其前提是認(rèn)為司機對汽車的控制，從本質(zhì)上來說是一個模糊控制的過程。4 巡航控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢汽車巡航控制自 70 年代起各大汽車廠家都爭相研制并裝在較高級的轎車上，到了80 年代中末期，由于微電腦在汽車上的廣泛應(yīng)用和高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展，使得它更加完善。它會受到路面滾動阻力、汽車行駛時風(fēng)的阻力、以及道路坡度等時變因素的影響而變化[40]。 課題的來源及研究內(nèi)容本課題是由指導(dǎo)老師提供。4. 利用軟件MATLAB/Simulink 建