汽车速度控制系统的设计与仿真

汽车速度控制系统的设计与仿真学生姓名：班级：指导老师：摘要：目前许多汽车把汽车速度控制系统作为配属设备或选配设备。汽车装有汽车速度控制系统后，当驾驶员启动这一装置并进行一些简单的设置后，该装置可自动保持某一恒定速度行驶，而不踩油门。由于电子系统能准确地控制车辆的速度，从而使高速行驶的车辆更加安全、平稳。在文中，首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统简化模型，根据研究对象的物理特性建立起汽车速度控制控制系统的微分方程，再将该微分方程进行线性化处理，运用PID控制理论的方法对汽车速度控制控制系统进行分析和控制。然后对汽车速度控制系统进行设计分析，在已有的模型下，对设计的汽车速度控制系统进行Matlab语言仿真。关键词：速度控制系统PID控制仿真指导老师签名:DesignandSimulationofthevehiclespeedcontrolsystemStudentnameClass:Supervisor:Abstract:Atpresent,manycarsmakecarspeedcontrolsystemasanattachmentdeviceoroptionalequipment.Thecarisfittedwiththemotorspeedcontrolsystem,whenthedriverstartthedeviceandmakesomesimplesettings,thedevicecanautomaticallymaintainaconstantspeed,anddonotstepontheaccelerator.Becausetheelectronicsystemcanaccuratelycontrolthespeedofthevehicle,sothatthehigh-speedvehiclesmoresecure,stable.Inthispaper,thefirstprincipleofthemovementofautomobileisanalyzed,establishingcontrolsystemissimplifiedmodel,basedonphysicalcharacteristicsoftheresearchobjecttoestablishthevehiclespeedcontroldifferentialequationofthecontrolsystem,thenthedifferentialequationislinearizedbyusingthemethodofcontroltheory,analyzeandcontrolthemotorspeedcontrolsystem.Thenthedesignofthevehiclespeedcontrolsystem,theexistingmodel,todesignvehiclespeedcontrolsystemsimulationlanguageMatlab.Keyword：SpeedcontrolsystemPIDcontrolsimulationSignatureofSupervisor:目录1绪论.................................................................................................11.1选题的依据及课题意义...................................................................................11.2汽车速度控制研究概况及发展趋势...............................................................12速度控制系统的简述.....................................................................32.1汽车速度控制系统原理...................................................................................32.2速度控制系统的分类.......................................................................................32.3速度控制系统的基本用途...............................................................................42.4电子式多功能速度控制系统功能...................................................................43系统模型建立及性能分析.............................................................63.1汽车受力分析...................................................................................................63.2行驶汽车仿真模型...........................................................................................73.3动态性能和稳态性能指标..............................................................................84PID控制器....................................................................................104.1PID控制简述.................................................................................................104.2PID控制规律.................................................................................................104.3PID作用分析.................................................................................................145系统仿真及结果分析..................................................................155.1SIMULINK简介............................................................................................155.2实验方案选择.................................................................................................155.2.1采用P控制................................................................................................155.2.2采用PI控制...............................................................................................205.2.3采用PID控制............................................................................................225.3实验结果分析.................................................................................................25总结..................................................................................................26参考文献..........................................................................................27致谢..............................................................................................2811绪论1.1选题的依据及课题意义随着汽车工业和公路运输业的发展，汽车将走进千家万户，驾驶人员非职业化的特点将突出，车辆驾驶的自动化己成为汽车发展的主要趋势。跨入二十一世纪后，人们需要更加舒适、简便和安全的交通工具，以适应快捷的生活节奏，因此对汽车的智能化要求更加迫切，随着计算机和电子技术的不断发展，性能价格比不断提高，为汽车的优化提供了雄厚的物质基础，汽车实现智能化已不是梦想。驾驶汽车长途行驶的机会较多，而且在高速公路上行驶时变换车速的频率及范围都较少，能以较稳定的车速行驶。但若长途驾驶而右脚不得不踩油门踏板时，久而久之驾驶员就会感到疲劳，容易发生交通事故。车辆自动变速器及其控制技术是智能汽车非常重要的内容，是汽车辅助驾驶系统和自动驾驶系统的基础，是目前我国智能汽车发展亟须解决的核心技术之一。此外。汽车速度控制系统，又称为汽车巡航控制系统CCS(CruiseControlSystem)是汽，随着我国高速公路网建设纵横迅速延伸，自动速度控制也具备了广泛的发展和应用前景车电子技术新装置之一，它实际上就是一种辅助驾驶系统。汽车定速速度控制装置的使用减轻了驾驶员操纵强度,减少了不必要的车速变化,提高了驾驶的舒适性和安全性。汽车速度控制系统研究分为两大部分，第一部分是系统硬件和运行控制基础软件的开发，另一部分是速度控制算法的研究。本文主要研究第二部分。1.2汽车速度控制研究概况及发展趋势目前我国的自动速度控制装置仍处于研制阶段，具有自主知识产权的产品还未见报道。由于国内汽车研究起步较晚，技术相对落后，并且就目前我国公路状况和实际应用来说，对汽车速度控制系统的研究应用主要是以单车定速控制为主。目前，模拟汽车憾速控制器在我国已经投入生产和使用。例如：由江苏省仪征市速度设备厂生产的XD-1型汽车定速系统。近几年，国内有许多科研机构和高校也开始了对电子式速度控制装置的研究。例如，北京理工大学应用PID方法对汽车速度控制进行的研究、由清华大学2王俊敏等研制的基于变参数的比例一积分(PI)控制算法汽车数字式速度控制系统、哈尔滨工照大学建立了基于一汽捷达轿车的汽车纵自动力学模型等等。但从总体来说，目前国内对汽车速度系统的研究还不是很成熟。总体来说，汽车速度控制系统有以下几个发展趋势：（1)新控制理论的应用车辆的行驶状况受到成员的多少、发动机输出的变化因素等影响。驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自然的速度控制，以传统的控制理论为基础，又引入了新的控制理论。目前，模糊控制等新理论已不断得到应用。（2)走停控制：现在对CCS的研制和开发主要是针对在高速公路上高速行驶的车辆，而不适用于城市中低速、高车流密度情况下使用，走停控制正是CCS针对