【正文】 式為： (5–3) ：坡度阻力(N)，其公式為： (5–4)：汽車(chē)水平位移(m)；：汽車(chē)行駛速度(m/s)；：汽車(chē)行駛時(shí)間(s)； ：汽車(chē)質(zhì)量(kg)，我們?nèi)∫话阈∑?chē)的質(zhì)量為1500kg； ：計(jì)入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力偶矩后的汽車(chē)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)，取=；。MAT L A B的模糊邏輯工具箱拓展了MATLAB對(duì)模糊邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，己經(jīng)成為運(yùn)用模糊手段解決工程問(wèn)題的重要工具。 模糊邏輯仿真工具箱簡(jiǎn)介MATLAB的模糊邏輯工具箱有5個(gè)基本工具箱用于建立、編輯和觀察模糊推理系統(tǒng)(FLS)，它們分別是：模糊推理系統(tǒng)編輯器、隸屬度函數(shù)編輯器、規(guī)則編輯器、規(guī)則觀察器和曲面觀察器。從建模角度講，這既適合自上而下的設(shè)計(jì)流程(概念、功能、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、直至器件)，又適合自下而上逆程設(shè)計(jì)。對(duì)于建模，SMULINK提供了一個(gè)圖形化的用戶界面(GUI)，只要進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖拉模塊的圖標(biāo)就可構(gòu)造出復(fù)雜的仿真模型。SIMULINK中存儲(chǔ)了大量系統(tǒng)模型，用戶只要在模型庫(kù)窗口上調(diào)出各個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)，并用連線連接起來(lái)，便可利用SIMULINK 提供的功能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。MATLAB系統(tǒng)的強(qiáng)大功能是由其核心內(nèi)容(語(yǔ)言系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)環(huán)境、圖形系統(tǒng)、數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)、應(yīng)用程序接口等)和輔助工具箱(符號(hào)計(jì)算、圖象處理、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)和控制等工具箱)兩大部分構(gòu)成。MATLAB歷經(jīng)十幾年的發(fā)展，現(xiàn)己集科學(xué)計(jì)算、圖像處理、聲音處理于一身，是一個(gè)高度集成的系統(tǒng)，成為國(guó)際公認(rèn)的最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件。 模糊PID控制原理圖Figure Schematic of Fuzzy PID control5. 模糊PID控制系統(tǒng)的軟件仿真 仿真工具簡(jiǎn)介 MATLAB軟件簡(jiǎn)介MATLAB是MATrix LABoratory的縮寫(xiě)，1984年由美國(guó)MathWorks公司推向市場(chǎng)，由于MATLAB以矩陣作為基本編程單元，提供了各種矩陣的運(yùn)算與操作，因此早期主要用于現(xiàn)代控制中復(fù)雜的矩陣、向量的各種運(yùn)算。在實(shí)際PID控制器的應(yīng)用中需要乘以適當(dāng)?shù)谋壤蜃覩p、Gi、Gd以得到真正的PID參數(shù)Kp、Ti、Td。系統(tǒng)在線運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)模糊規(guī)則的結(jié)果處理、查表和運(yùn)算，完成對(duì)PID參數(shù)的修正。 規(guī)則表的建立自此模糊控制器有兩個(gè)輸入語(yǔ)言變量|E|和|EC|，三個(gè)輸出語(yǔ)言變量Kp′、Ti′和Td′，歸納出的模糊控制規(guī)則如表4表4表43所示。從而車(chē)速誤差不能為零，而要將其保持在一定的誤差范圍內(nèi)。[5]它們的變化范圍定義為模糊集上的域論：|E|={0，1，2，3，4，5}|EC|={0，1，2，3，4，5}它們的模糊子集為： |E|={零(Z)，小(S)，中(M)，大(B)} |EC|={零(Z)，小(S)，中(M)，大(B)}： 輸入語(yǔ)言變量隸屬函數(shù)Figure Membership function of input linguistic variables 定義輸出語(yǔ)言變量定義3個(gè)輸出語(yǔ)言變量：(1) Kp′比例系數(shù)修正參數(shù) (2) Ti′ 積分系數(shù)修正參數(shù) (3) Td′微分系數(shù)修正參數(shù)并分別定義它們的模糊子集為： 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)}： 輸出語(yǔ)言變量隸屬函數(shù)Figure The output linguistic variable membership functions 提出模糊控制規(guī)則從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面考慮提出以下三條控制規(guī)則：(1) 當(dāng)|E|較大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)具有較快的響應(yīng)速度，應(yīng)取較大的Kp；為防止出現(xiàn)較大的超調(diào)，避免開(kāi)始時(shí)|E|的瞬間變大可能引起的微分過(guò)飽和，則應(yīng)取較大的Ti和較小的Td；(2) 當(dāng)|E|和|EC|處于中等大時(shí)，為了使系統(tǒng)具有較小的超調(diào)，應(yīng)取較小的Kp；為了避免對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性造成影響，應(yīng)取適中的Ti；由于此時(shí)的調(diào)節(jié)特性對(duì)Td 的變化敏感，因此Td 應(yīng)取得大一些；(3) 當(dāng)|E|較小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)性能，減小系統(tǒng)靜態(tài)誤差，增加系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力，應(yīng)增大Kp，減小Ti和Td。但是對(duì)于被控對(duì)象的特性比較復(fù)雜、具有非線性或時(shí)變性的過(guò)程，應(yīng)用常規(guī)PID控制，若參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，會(huì)使系統(tǒng)不停的振蕩，控制效果不甚理想。當(dāng)0 ，表示偏差在加大，就及時(shí)增加控制量，使減小；當(dāng)0，表示偏差在減小，則減小控制量，以避免當(dāng)趨近于零時(shí)又反方向發(fā)展而引起震蕩。考慮到偏差一直存在，控制器的積分部分就把偏差積累起來(lái)加大控制量以減小偏差，使車(chē)速保持恒定。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，駕駛員設(shè)定一個(gè)車(chē)速給控制器，同時(shí)車(chē)速傳感器測(cè)得的實(shí)際車(chē)速也輸入控制器，產(chǎn)生實(shí)際車(chē)速和設(shè)定車(chē)速的偏差設(shè)為。駕駛員對(duì)車(chē)速的控制就是一個(gè)典型的模糊控制過(guò)程，模糊控制可以在一定程度上滿足巡航控制的特性，從而得到更好的恒速控制效果。4) 模糊控制與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。2) 不需要根據(jù)機(jī)理與分析建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。這樣的控制系統(tǒng)避免了那種精密、反復(fù)、有錯(cuò)誤傾向的模型建造過(guò)程，又避免了精密地估計(jì)模型方程中各參數(shù)的過(guò)程。，給出了模糊推理的理論基礎(chǔ)。人的經(jīng)驗(yàn)參與控制過(guò)程的成功，激發(fā)了人們對(duì)控制原理的深入研究。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前研究的控制系統(tǒng)更多地涉及多變量、非線性、時(shí)變的大系統(tǒng)，建立數(shù)學(xué)模型是非常困難的，或者是根本不可能的，系統(tǒng)的復(fù)雜性與控制系統(tǒng)的精確性形成了尖銳的矛盾。穩(wěn)定恒速行駛使額外慣性力減少，所以機(jī)件磨損少使壽命增加，故障減少。巡航控制系統(tǒng)選擇在最有利的車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，可平均節(jié)省燃油15%，并使燃燒安全，熱效率高，排氣中的CO、NOx、CH 大量減少，有利于環(huán)保。巡航控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛，尤其是在上坡，下坡或平路行駛，司機(jī)只要掌握好轉(zhuǎn)向盤(pán)，不用踩加速踏板和換檔就能等速穩(wěn)定運(yùn)行，減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，可使精力集中確保行車(chē)安全。巡航控制系統(tǒng)保證了汽車(chē)在有利車(chē)速下恒速行駛，大大提高了其穩(wěn)定性和舒適性。當(dāng)巡航設(shè)定車(chē)速信號(hào)和實(shí)際車(chē)速反饋信號(hào)輸入CCS ECU后，CCS ECU經(jīng)過(guò)比較運(yùn)算可得速度偏差變化E和偏差變化率EC，經(jīng)過(guò)處理后，再結(jié)合當(dāng)前節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度信號(hào)，可得到控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度大小的控制信號(hào)，CCS ECU將控制指令發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)拉索調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的大小，將實(shí)際車(chē)速迅速調(diào)節(jié)到駕駛員設(shè)定的車(chē)速值，從而實(shí)現(xiàn)恒速控制。 巡航控制原理汽車(chē)巡航系統(tǒng)是一個(gè)典型的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。(a) (b)(a)結(jié)構(gòu)；(b)工作原理Figure Vacuum Pump(a) Structure。由電動(dòng)機(jī)、連桿、單向閥和膜片組成。(a) (b)(a)結(jié)構(gòu)；(b)工作特性Figure release valve(a) Structure。如果控制閥安裝在真空引入位置，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，釋放閥相當(dāng)于一個(gè)安全閥。用于取消巡航控制時(shí)，使大氣壓狀態(tài)下的空氣進(jìn)入執(zhí)行器，以便在較短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉節(jié)氣門(mén)。(a) (b) 控制閥(a)電磁線圈通電；(b)電磁線圈不通電Figure Control Valve(a) Electromagnetic coils energized。當(dāng)電磁線圈不通電時(shí)，大氣壓狀態(tài)下的空氣充滿控制閥，回位彈簧將膜片推回，節(jié)氣門(mén)關(guān)小，車(chē)速降低。用于將大氣壓狀態(tài)下的空氣或真空吸入執(zhí)行器。(a) (b) 真空驅(qū)動(dòng)型執(zhí)行器控制方法(a)僅從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管施加負(fù)壓；(b)用真空泵提高負(fù)壓Figure Vacuumdriven actuator control methods(a) Exert negative pressure from the intake manifold。1) 真空驅(qū)動(dòng)型執(zhí)行器施加負(fù)壓的方法有兩種：一種是僅從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管施加負(fù)壓；另一種是當(dāng)進(jìn)氣歧管負(fù)壓太低時(shí)，用真空泵提高負(fù)壓。目前使用的執(zhí)行器有兩種類(lèi)型，一種是真空驅(qū)動(dòng)型，由負(fù)壓操縱節(jié)氣門(mén)；另一種是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型，由電動(dòng)機(jī)操縱節(jié)氣門(mén)。CCS 。3) 節(jié)氣門(mén)控制搖臂傳感器節(jié)氣門(mén)控制搖臂傳感器對(duì)CCS ECU提供節(jié)氣門(mén)控制搖臂位置信號(hào)，目前采用較多的是滑線電位計(jì)式，當(dāng)節(jié)氣門(mén)控制搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電位計(jì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，便輸出一個(gè)與控制搖臂位置成正比例且連續(xù)變化的電信號(hào)。 傳感器1) VSSVSS提供一個(gè)與汽車(chē)實(shí)際車(chē)速成比例的交變振蕩脈沖信號(hào)，CCS ECU將此信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算得出當(dāng)前車(chē)速。開(kāi)關(guān)A閉合，電流經(jīng)其流過(guò)停車(chē)燈開(kāi)關(guān)，使停車(chē)燈亮。由兩個(gè)開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)踩下離合器踏板時(shí)，離合器開(kāi)關(guān)接通，將取消信號(hào)傳至CCS ECU。當(dāng)自動(dòng)變速器換擋桿設(shè)置在P擋或N擋時(shí)，空擋啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，將取消信號(hào)傳至CCS ECU。同時(shí)駐車(chē)制動(dòng)指示燈亮。(1) 駐車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)。當(dāng)CCS取消的瞬間的車(chē)速不低于40 km/h時(shí)，該車(chē)速存儲(chǔ)于CCS ECU中。3) 退出巡航開(kāi)關(guān)退出巡航開(kāi)關(guān)包