汽車車速的自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、車速自動(dòng)控制系統(tǒng)分析航天02011201班 束山山，2012302170雷文凱，車速自動(dòng)控制系統(tǒng)目前許多轎車把車速自動(dòng)控制系統(tǒng)作為配屬設(shè)備或選配設(shè)備。轎車裝有車速自動(dòng)控制系統(tǒng)后，當(dāng)駕駛員啟動(dòng)這一裝置并進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的設(shè)置后，該裝置可自動(dòng)保持某一恒定速度行駛，而不踩油門。由于電子系統(tǒng)能準(zhǔn)確地控制車輛的速度，從而使高速行駛的車輛更加安全、平穩(wěn)。這在現(xiàn)實(shí)生活中也具有積極的意義。汽車在實(shí)際行駛過程中，有時(shí)要求汽車不能超過某一行駛速度。例如，通過城市的商業(yè)區(qū)中心時(shí)。行駛速度不能高于30公里每小時(shí)，有時(shí)又規(guī)定不能低于某行駛速度，例如，在高速公路上行駛時(shí)，車速不能低于80公里每小時(shí)。并且從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，車速維

2、持在一定的數(shù)值時(shí)，可以使燃料充分燃燒，不僅降低了燃油量而且減少了尾氣排放。然而，利用人工直接控制，很難實(shí)現(xiàn)上述要求，故必須采取自動(dòng)控制和調(diào)整方法加以實(shí)現(xiàn)。盡管各種轎車的車速自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有所不同，但其主要部件的作用都差不多。其主要的部件如圖：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（比較器）車速設(shè)定裝置發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器制動(dòng)開關(guān)離合器開關(guān)轉(zhuǎn)化器測(cè)速器車速控制系統(tǒng)其核心主要是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？刂蒲b置是控制系統(tǒng)的中樞。它一旦測(cè)出實(shí)際車速高于或低于駕駛員調(diào)定的車速，就輸出信號(hào)給執(zhí)行器，讓它調(diào)整節(jié)氣門開度?？刂菩盘?hào)是由裝在控制裝置中的閉環(huán)控制器產(chǎn)生的，它將傳感器測(cè)出的系統(tǒng)轅出和輸入信號(hào)進(jìn)行比較，兩個(gè)信號(hào)之差稱為誤差信號(hào)此信號(hào)經(jīng)放大

3、、處理后成為控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作。首先，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以接受車速設(shè)定裝置的指令，完成對(duì)車速的設(shè)定，即車速給定值。然后，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)給定值控制執(zhí)行器工作。執(zhí)行器可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣吸入量、噴油嘴的噴油量等，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在一個(gè)恒定值，以此實(shí)現(xiàn)車速的恒定。測(cè)速器可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，即車速，然后將這一數(shù)據(jù)送入轉(zhuǎn)化器，將車速信號(hào)轉(zhuǎn)化為與給定值相同類型的電信號(hào)。再通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)目前的車速進(jìn)行核對(duì)，并對(duì)其反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出信號(hào)保持恒定。駕駛員可以在特殊情況下通過制動(dòng)開關(guān)和離合器開關(guān)對(duì)車速進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到制動(dòng)開關(guān)和離合器開關(guān)信號(hào)時(shí)，可以改變給定值，再通過執(zhí)

4、行器來調(diào)節(jié)車速，以防止一些特殊情況的發(fā)生。車速控制系統(tǒng)給我們行車帶來許多方便，但并不是在任何地方隨時(shí)都可使用，比如，當(dāng)駕駛環(huán)境不適于恒速行駛時(shí)如在交通擁擠、途有彎道、道路被冰雪覆蓋、路面泥濘、打滑或陡坡等，不應(yīng)使用速度控制系統(tǒng)；上陡坡或下陡坡時(shí)，為了更好地保養(yǎng)汽車不應(yīng)該開啟次裝置。 現(xiàn)對(duì)其建立建立模型，并進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。下圖為其模型簡(jiǎn)化圖：控制對(duì)象：汽車 給定量：電壓輸出量：車速擾動(dòng)量：路況、天氣情況、車胎氣壓等等比較環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式為Uk(S)=Kc*(1+tS)*Ur-Uf(S)/(1+TS) /(tS)速度反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為Uf(S)=Ksf*N(S)功率放大環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為Ud(S

5、)=Ks*Uk(S)電動(dòng)機(jī)電樞回路的傳遞函數(shù)為Id(S)=Ud(S)-Ce*N(S)/Rd*(1+Td*S)電動(dòng)機(jī)輸出傳遞函數(shù)為N(S)=Id(S)-Iz(S)*Rd/(Ce*Tm*S)其方框圖如下所示：系統(tǒng)傳遞函數(shù)為W(S)=Kc*Ks *(1+tS)*(1+TS)/(AS4+BS3+CS2+DS+E)其中A=CeTmtTTd B=tCeTm(T+Td) C=Cet(Tm+T) D=t(Ce+KCKsKsf) E=KcKSKf查得數(shù)據(jù)為：Rd=2.5, Td=0.0167 Ce=1.2605, Tm=0.075, Ksf=0.07, T=0.00167, t=0.01, Ks=1當(dāng)Kc=24

6、時(shí)，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定，matlab仿真為當(dāng)Kc=15，系統(tǒng)處于穩(wěn)定，matlab仿真為時(shí)域分析相關(guān)程序?yàn)閠=0:0.1:60;num=0.96192 576.8 576den=0.00173 0.000966 41.385 40.32;sys=tf(num,den);y1=step(sys,t);plot(t,y1)maxy1=max(y1); 最大值yss1=y1(length(t);pos1=100*(maxy1-yss1)/yss1 最大超調(diào)量 for i=1:1:601 峰值時(shí)間 if (y1(i)=maxy1) n1=i;endendtp1=(n1-1)*0.1 for i=601:-1:0 調(diào)節(jié)時(shí)間 if(y1(i)>1.02|y1(i)<0.98) m1=i;break;endendts1=(m1-1)*0.1 for i=1:1:600 上升時(shí)間 if(y1(i)<1.02&y1(i)>0.98) k1=i;break;endendtr1=(k1-1)*0.1matl