毕业设计（论文）-基于模糊pid控制的汽车巡航系统的设计

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1、盐城师范学院毕业论文(设计)基于模糊PID控制的汽车巡航系统的设计电子信息工程专业指导教师【摘要】：随着社会经济的快速发展，人民生活水平的日益提高，私家车的数量也不断增多。汽车驾驶的舒适性和动力性，以及节能环保等方面的问题也成为了人们关注的焦点。作为一种安全性辅助驾驶系统，汽车巡航控制系统对于解决上述几个汽车工程领域问题有着积极的作用。论文的内容是基于传统的汽车巡航控制系统，对现有的PID控制进行完善和优化。发挥模糊控制的优势对现有的汽车巡航控制系统进行改进，令控制过程具有一定的智能水平。有助于提

2、高巡航控制的效果，减少车速变化，最大限度节省燃料，降低排气污染，提高发动机的使用效率，改善汽车动力性和乘坐舒适性。最后利用MATLAB软件中的模糊逻辑工具箱对系统的设计进行仿真，验证系统设计的可行性，观察模糊控制的效果，并对部分基础电路进行设计。通过仿真结果分析得出平均巡航响应时间加快了15.9秒，响应超调量平均减小了15.02%。有助于模糊控制在汽车巡航系统中应用的普及。【关键词】：汽车巡航控制系统模糊控制MATLAB仿真1.前言1.1选题意义巡航控制系统(CRUISECONTROLSYSTEM

3、，缩写为CCS)。在巡航控制期间，随着道路坡度的变化以及汽车行驶阻力变化，车辆自动变换节气门开度或自动进行档位转换，按照存储在微机内的最佳燃料经济性规律或动力性规律稳定行驶。汽车巡航控制系统可以减轻驾驶员的负担，减少不必要的车速变化，最大限度地节省燃料，降低排气污染，提高发动机的使用效率，并可在一定程度上提高汽车的动力性能和乘坐的舒适性。在传统的PID控制中第40页共40页盐城师范学院毕业论文(设计)加入模糊控制对控制效果进行优化，对于汽车的智能化发展和自动化水平的提高有着积极的作用。1.2系统概

4、述ECU接受驾驶员控制开关信息和各钟传感器信号，通过运算处理，其输出信号经过补偿电路，执行部件，发动机和变速器后就可以变换驱动力。CCSECU由专用的单片机和专用的IC等模块构成，单片机完成车速运算、记忆、比较、补偿、保持和故障诊断等信息的处理，专用的IC模块具有处理计算机的再启动、输入、输出与电源通断和自诊断等功能[1]。由于汽车巡航控制具有强非线性、时变不确定性、并受到外界扰动、复杂的运行工况等影响，传统的PID控制有时不能满足实际的需求。利用模糊控制的优势对现有的控制系统进行完善，从而得到更

5、好的控制效果。最后利用MATLAB软件对所设计的模糊PID控制系统进行仿真，观察改进后系统对车速控制的效果。2.汽车巡航控制系统的组成与工作原理CCS由信号输入装置、CCSECU和执行器等组成，如图2.1所示。图2.1CCS的组成Figure2.1CCScomposition第40页共40页盐城师范学院毕业论文(设计)2.1CCS的组成部件2.1.1操作开关操作开关用于设置巡航车速或将其重新设置为另一车速，以及取消巡航控制等，包括主开关、控制开关和退出巡航开关。1)主开关主开关(MAIN)是CCS

6、的电源开关，采用按键方式。每次推入，系统电源接通或关闭。2)控制开关手柄式控制开关有5种控制功能，即SET(设置)、COAST(减速)、RES(恢复)、ACC(加速)和CANCEL(取消)。SET和COAST共用一个开关，RES和ACC共用另一个开关。3)退出巡航开关退出巡航开关包括取消开关、停车灯开关、驻车制动开关、离合器开关和空挡启动开关。任一开关接通时，自动取消巡航控制。当CCS取消的瞬间的车速不低于40km/h时，该车速存储于CCSECU中。当RES接通时，自动恢复最后存储的车速。(1)驻

7、车制动开关。当拉起驻车制动操纵杆时，驻车制动开关接通，将取消信号传至CCSECU。同时驻车制动指示灯亮。(2)空挡启动开关。当自动变速器换挡杆设置在P挡或N挡时，空挡启动开关接通，将取消信号传至CCSECU。(3)离合器开关。当踩下离合器踏板时，离合器开关接通，将取消信号传至CCSECU。(4)停车灯开关。由两个开关组成。踩下制动踏板时，两个开关同时工作。开关A闭合，电流经其流过停车灯开关，使停车灯亮。同时，蓄电池电压经过停车灯开关施加在CCSECU上，使其判断制动器处于工作状态，ECU取消CCS

8、工作，开关B断开，执行器得不到CCSECU的信号，停止工作。2.1.2传感器1)VSSVSS提供一个与汽车实际车速成比例的交变振荡脉冲信号，CCSECU第40页共40页盐城师范学院毕业论文(设计)将此信号进行处理，计算得出当前车速。2)TPSTPS对CCSECU提供一个与节气门位置成正比的电信号。3)节气门控制摇臂传感器节气门控制摇臂传感器对CCSECU提供节气门控制摇臂位置信号，目前采用较多的是滑线电位计式，当节气门控制摇臂转动时，电位计随之转动，便输出一个与控制摇臂位置成正比例