基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验
汽车自动巡航系统的PID控制研究
汽车自动巡航系统的PID控制摘要目前，汽车巡航控制系统的控制算法已有各种算法，如模糊控制、最优控制等高级技术等，由于PID控制方法更为成熟，设计、操作方便，应用更为广泛。
本文就是对自动巡航系统采用PID控制，并通过仿真进行分析。
本文对汽车巡航控制系统进行研究。
考虑了定速和跟车两种驾驶模式并通过决策模块进行切换，并引入逆模型对模型进行了分析，使之适用于巡航控制系统的研究。
研究了可用于汽车巡航控制的控制方法，建立了PID控制系统模型。
整个控制系统应用ACC的逆模型，以比例—积分—微分(PID)算法建立控制器，调整控制器参数，构成有效的控制系统。
利用MATLAB/SIMULINK，在已有数学模型基础上，建立了整个系统的两大主要仿真模块：决策模块和ACC控制模块。
构建起了整个仿真系统，调整了各个仿真模块的参数，仿真结果较为合理。
关键词：巡航控制系统；PID控制；仿真AbstractAt present, the automobile cruise control system control algorithm had each algorithm,if controls, the optimum control fuzzily and so on the high-level technology and so on.. Because of maturer and ease of operation, the PID control method is more widespread. This article is uses the PID control to the automatic cruise system, and carries on the analysis through the simulation.This article conducts the research to the automobile cruise control system.We had considered the constant speed and carries on the cut with the vehicle two kind of driving patterns and through the policy-making module,and introduced the counter model to carry on the analysis to the model,to make it suitabling in the cruise control system research.We has studied available in the automobile cruise control method, and has established the PID control system model. In entire control system, we take the operating speed and the cruise vehicle speed error as an input value, and the operating speed as output value, then we use the counter model of ACC. Taking a proportion–integral--differential (PID) controller as the controller to adjustment the controller on line，then we constitute the effective control system.Using MATLAB/SIMULINK, we had in the mathematical model foundation.And we has established the overall system two big main simulation module: Policy-making module and ACC control module,to constructed the entire simulation system.We has adjusted each simulation module parameter, causes the simulation system reasonably, the accurate simulation real system.Key Words：Cruise control system；PID control；Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.2 自动巡航系统研究现状及发展趋势 (2)1.3 论文研究内容 (5)2 汽车巡航系统模型的建立 (6)2.1 自动巡航系统ACC的建模 (6)2.1.1 ACC系统的结构分析 (6)2.1.2 ACC逆模型的建立 (7)2.2 决策模块的建立 (8)2.2.1 决策系统介绍 (8)2.2.2 上位系统的建立 (8)2.3 模块的封装 (10)3 增量式PID控制算法设计 (11)3.1 PID控制器的设计 (11)3.2 PID控制算法的选择 (12)3.3 控制系统采样周期的选择 (13)3.4 PID控制器的仿真分析 (13)4 系统仿真及分析结果 (15)4.1 仿真语言简介 (15)4.2 仿真及结果分析 (15)结论 (18)参考文献 (19)致谢.................................................................................................. 错误！未定义书签。
基于模糊控制和PID控制自主车辆速度跟踪控制(含MATLAB仿真程序)
一、设计原理设计思想：油门控制采用增量式PID 控制算法,刹车控制采用模糊控制算法，最后通过选择规则进行选择控制量输入。
选择规则：首先定义速度偏差-50 km/h ≤e （k ）≤50km/h ，-20≤ec= e （k ）- e （k-1）≤20，阀值e swith =10km/h 。
若：e （k ）<0① e （k ）>- e swith and throttlr_1≠0 选择油门控制② 否则：先将油门控制量置0，再选择刹车控制 若：0<e （k ） 先选择刹车控制，再选择油门控制 若：e （k ）=0 直接跳出选择 刹车控制：刹车采用模糊控制算法1.确定模糊语言变量e 基本论域取[-50,50]，ec 基本论域取[-20,20]，刹车控制量输出u 基本论域取[-30,30]，这里我将这三个变量按照下面的公式进行压缩离散化：)]2(2[ba x ab n y +--= 其中，],[b a x ∈，n 为离散度。
e 、ec 和u 均取离散度n=3，离散化后得到三个量的语言值论域分别为：E=EC=U={-3,-2,-1,0,1,2,3}其对应语言值为{ NB,NM,NS,ZO, PS,PM,PB } 2.确定隶属度函数E/EC 和U 取相同的隶属度函数，边界选取钟形隶属度函数，中间取三角形隶属度函数，即：E EC U(,5,1)(,3,2,0)(,3,1,1)u (,2,0,2)(,1,1,3)(,0,2,3)(,1,5)g x trig x trig x trig x trig x trig x g x ∧∧--⎧⎪--⎪⎪--⎪=-⎨⎪-⎪⎪⎪⎩说明：边界选择钟形隶属度函数，中间选用三角形隶属度函数，图像略。
实际EC 和E 输入值若超出论域范围，则取相应的端点值。
3.模糊控制规则由隶属度函数可以得到语言值隶属度（通过图像直接可以看出）如下表：表1：E/EC 和U 语言值隶属度向量表设置模糊规则库如下表：表2：模糊规则表3.模糊推理由模糊规则表3可以知道输入E 与EC 和输出U 的模糊关系，这里我取两个例子做模糊推理如下：if (E is NB) and (EC is NM) then (U is PB)那么他的模糊关系子矩阵为：1211U EC E R R R R ⨯⨯=其中，711)0,,0,5.0,1(0⨯== P R E ,即表1中NB 对应行向量，同理可以得到，712)0,,0,5.0,1,0(1⨯== P R EC , 711)0,,0,5.0,1(0⨯== P R U77210000000000005.05.00005.010)0,,0,5.0,1,0()0,,0,5.0,1(⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=⨯TEC E R R 49121)0,,0,5.0,5.0,0,0,0,0,0,5.0,1,0(⨯= EC E R7491211000000005.05.00005.0100000)0,,0,5.0,1()0,,5.0,1,0(⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=⨯=TU EC E R R R if (E is NB or NM) and (EC is NB) then (U is PB)21211()E E EC U R R R R R =⨯⨯，结果略。
基于模糊控制的汽车自适应巡航系统设计
and improves the accuracy and stability of the cruise process.
列问题，不断增加的汽车数量所带来的交通拥堵、能
身参数会发生变化，易对车辆动力性能和整车控制
源消耗、空气污染等方面的问题日益突出，提升汽车
器操作功能产生不利影响，进而影响驾驶体验甚至
的电动化及智能化水平作为解决包括降低能源消
导致控制器失效，因此设计与研究巡航系统模型与
耗、确保行车过程安全稳定、减轻驾驶负担等问题的
巡航控制及高速行驶中的定速控制（引导车辆大于
航系统及跟车巡航控制过程具有复杂性、非线性及
安全车距或前方无引导车辆时以预设车速行驶）及
不确定性的特点，该文以分层控制原理为依据，对车
距离控制（前方有车辆行驶于安全车距内且其速度
辆 巡 航 控 制 系 统（CCS，恒 速 行 驶 系 统）主 要 构 成 为
-171-
《电子设计工程》2021 年第 9 期
2.2.2
输出语言变量
对输出语言变量进行定义（共包含 3 个），即比
航和跟车巡航间自适应切换，通过模糊 PID 控制确
保系统性能的实现 [13]。
例 系 数 调 校 参 数（由 Kp′表 示）、积 分 系 数 调 校 参 数
3.1
Ti′、Td′对应的语言值均可定义为{零(Z)，小(S)，中(M)，
在对控制系统模糊规则进行制定时，需对包括
车加速度、
车间距及速度误差等）为依据对当前车辆所
自动巡航小车实验报告
自动巡航小车实验报告1. 引言自动巡航小车是一种能够根据预先设定的路线自主行驶的小型车辆。
它通过搭载各种传感器和控制系统，能够实现避障、跟随、定位等功能。
本实验旨在设计并实现一辆基于自动巡航的小车，考察并验证其在不同环境下的性能。
2. 设计思路本实验中，我们基于Arduino开发板搭建了自动巡航小车的硬件平台，并使用C++语言编写了控制程序。
小车装备了红外传感器、超声波传感器和摄像头等传感器，以感知周围环境信息；同时，我们利用PID控制算法实现小车的控制，使其能根据实时感知到的信息进行巡航。
3. 实验步骤3.1 硬件搭建首先，我们将Arduino开发板与红外传感器、超声波传感器和摄像头等设备连接起来。
通过电路连接和焊接，确保传感器能够正常供电，并能够与Arduino 进行通信。
3.2 控制程序编写我们使用Arduino的开发环境，编写控制程序。
程序首先初始化各个传感器，并实时获取其输出信息。
通过检测红外传感器的输出值，我们可以判断小车前方是否有障碍物；通过超声波传感器的输出值，我们可以计算出小车与最近障碍物的距离；通过摄像头的图像处理，我们可以实现小车的定位。
利用PID控制算法，我们将传感器输出的信息转化为小车的控制指令。
根据实时的环境信息，小车调整方向和速度，以达到自动巡航的目的。
3.3 实验环境搭建为了验证小车的性能，我们在实验室中搭建了模拟道路环境。
通过设置不同的路面条件、光照强度和障碍物分布等，我们能够模拟不同的行驶场景，测试小车的适应能力。
4. 实验结果与分析经过一系列的实验测试，我们得到了以下的实验结果：4.1 避障能力在模拟的道路环境中，小车能够根据红外传感器的反馈信息及时发现并避开前方的障碍物。
无论是单个障碍物还是多个连续的障碍物，小车都能够准确判断并采取相应的动作进行避让。
4.2 跟随能力通过超声波传感器的测量，小车可以实现对前方障碍物的距离控制。
当距离过近时，小车会自动减速，并保持适当的安全距离。
基于PID算法的汽车巡航系统研究
基于PID算法的汽车巡航系统研究毕强【摘要】设计了基于freescale单片机的汽车巡航系统控制器,它能够判断设定车速和实际车速之间的差值,采用PID控制算法,对发动机节气门开度进行闭环控制。
设计了CAN总线接口,方便系统与其它车载电子系统的通信和信息交换。
该控制器结合适当的执行结构,就可以自动保持车辆的定速行驶,减轻了驾驶疲劳,提高了车辆的安全性。
%Aimed at the security and the comfort capability request, the car crmse system t Gt：5） based on tree scale single chip was designed. The system estimate the difference of the set car speed and the actual car speed, adopt the PID arithmetic, control the valve of the accelerograph in closed loop. And the CAN bus interface was designed, make the communication with other electronic system on the car conveniently. This system can keep the car speed automatically, lighten the drive tire, and improve the security of the car.【期刊名称】《九江职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】4页(P12-14,9)【关键词】巡航控制;PID算法;Freescale单片机;CAN总线【作者】毕强【作者单位】九江职业技术学院,江西九江332007【正文语种】中文【中图分类】TM38随着国民消费水平的提高,人们对于汽车的舒适性的要求越来越高。
汽车巡航系统PID控制器设计
汽车巡航系统PID控制器设计本文中，首先建立了基于PID控制器的巡航控制系统框图如3.3所示。
图3.3 巡航系统PID控制系统框图Fig. 3.3 The block diagram of ACC PID control system以参考车速与巡航车实际车速之差E为PID控制系统输入变量，差值E经PID控制器计算，输出节气门开度值，节气门开度输入车辆纵向动力学模型中，输出巡航车实际速度，实际车速作为反馈量形成闭环控制。
（1）汽车结构参数选取选取的车辆参数如下表3.4所示。
表3.4 车辆结构参数Tab. 3.4 Vehicle structure parameters参数符号取值车辆质量m1250 kg轴距L 2.5 m 轴距离重心距离f L 1.1 mL 1.4 m 后轴距离重心距离rC0.379 kg/m2风阻系数d车轮半径r0.334 m等效迎风面积A 1.93 m2发动机转动部件和液力变I0.11 kgm2矩器泵轮的有效转动惯量e前轮转动惯量f I 1.8 kgm2I 1.8 kgm2后轮转动惯量r减速器传动比o i 4.43 传动系动力传递系数t 0.99滚动阻力系数f0.02（2）仿真工况设计论文设定仿真时间140s，设计了多种仿真工况，包括低速行驶状态下匀加速、匀速，高速行驶状态下匀加速、匀速及匀减速工况。
具体描述为初始时刻巡航车静止，前方目标车辆以12km/h起步并以0.8m/s2加速度加速至20km/h，然后以此速度匀速前进30s，在40s时再以1.5 m/s2加速至80km/h，保持80km/h速度匀速前进至120s，最终再以-0.5m/s2匀减速行驶。
汽车巡航系统PID控制仿真模块，它由纵向动力学模块及其控制器模块组成。
纵向动学模块包括发动机模块、液力变矩器模块、自动变速器模块以及车辆传动、行驶系及整车运动系统模块。
车辆纵向动力学模块仿真框图图中，FDJ——发动机子模块；YLBJQ——液力变矩器模快；CD——传递模块；CLDLX——车辆传动、行驶系及整车运动系统模块。
基于PID控制器的汽车运动控制系统设计
（7） Kp，Ki 和 Kd 的选择一般先根据经验确定一个大致的范 围，然后通过 MATLAB 绘制的图形逐步校正。这里我们取 Kp=700，Ki=100，Kd=100。程序代码为 : hold on; Kp=700; Ki=100; Kd=100; num=[Kd Kp Kd]; den=[m+Kd b+kp Ki]; disp( ‘PID 校正后的闭环传函为 :’ ) printsys(num，den); t=0:0.01:50; step(u*num,den,t);
运动控制
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基于ＰＩＤ控制器的汽车运动控制系统设计
Design of Automobile Movement Control System Based on PID Controller
文 / 杭州机械有限公司 姜学明
摘要 ：本文通过对汽车运动控制系统进行研究和分析，利用 MATLAB/Simulink 对其进行仿真。首先对汽车的运动原理进 行分析，建立控制系统模型和系统的硬件设计，确定期望的静态指标 ( 稳态误差 ) 和动态指标，最终应用 MATLAB 来实现 汽车运动控制系统的模型设计和仿真。
图 2 运动控制系统结构图
４ 运动控制系统 ＰＩＤ 控制器的设计
传统的 PID 控制器主要由比例环节、积分环节和微分环 节三大部分组成。也是目前控制领域应用最为广泛的一种控 制器。传统的 PID 控制器数学模型可表示为：
（5） 其中 :u(t) 为控制器的输出；Kp 为比例放大系数；e(t) 为控制器的输入偏差信号；Ti 为控制器的积分响应时间；Td 为控制器的微分响应时间。 因传统 PID 控制器大多是采用数据采样的方式进行控
基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究
基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究摘要：随着汽车工业和公路运输业的发展，汽车会越来越普及，人们将需要更加舒适、简便和安全的交通工具。
汽车巡航控制系统是一种辅助驾驶系统，它不但可以减轻驾驶员的负担，还可以提高驾车的舒适性。
汽车巡航控制系统具有非线性、时变不确定性，并受到外界扰动、复杂的运行工况等影响，采用传统PID控制很难取得满意的效果，本文介绍了一种基于模糊PID控制算法的汽车巡航控制系统。
本文首先阐述了汽车巡航控制系统的历史背景、在国内外的研究应用现状及其发展趋势，并详细介绍了巡航控制系统的构成。
通过对一种采用闭环控制的巡航控制系统进行分析，阐述了巡航控制系统的控制原理。
然后，本文对汽巡航控制系统进行了简要的分析，将模糊PID控制方法作为其控制方案，并设计出系统的模糊控制器。
以轿车为对象，分析了汽车在行驶过程中的驱动力及受到的各种阻力和干扰力，并建立起汽车纵向动力学模型。
利用MATLAB建立了系统的仿真模型，并对汽车巡航控制系统进行了仿真和分析。
由仿真结果可知，模糊PID控制方法能使系统相应的超调减小、反应速度加快、控制效果良好，是一种适用于汽车巡航控制系统的控制方法。
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:巡航控制系统;MATLAB;模糊PID;仿真Research on Automobile Cruise Control SystemBased on DSPAbstract：With the development of automobile industry and carrying trade，automobile will be more and more widespread．More comfortable，more convenient and safer vehicle will be needed．Automobile cruise control system，which not only could relieve the drivers’burden but also could make the driving comfortable，is a kind of accessorial driving system．Cruise control system has high nonlinearity and non-determinacy with time changing．And CCS，which is effected by some factors such as external load disturbers and complicated running modes，will not have a good running effect with the traditional PID contr01．A kind of CCS which is based on Fuzzy PID control is introduced in the thesis．First，the background of cruise control system and its status and developing trend is expatiated on in the dissertation．The composing of CCS is also introduced in detail．The principium of CCS is described by analyzing a kind of closed loop system．After analyzing the cruise control system briefly,Fuzzy-PID is confirmed as the control method of the system．Then the Fuzzy PID controller is designed．As the object is a car,the thesis analyzes the resistances and disturbs while the car’s running．And the automobile dynamics model is given．After setting up the model by means of MATLAB，the result is analyzed．From the result，we may know that Fuzzy PID control could make the overshoot smaller and the response time shorter．The effect of Fuzzy PID method is given，SO it is a suitable method for CCS．Paper is based on the traditional automobile cruise control system,improved and optimized the PID control.Play to the advantages of fuzzy control to improve the existing vehicle cruise control system,so that the control process has some intelligence.Cruise control will help to improve the effectiveness and reduce the speed of change,the maximum fuel savings and reduce exhaust pollution,improveengine efficiency,improved vehicle power and comfort.Finally,use the Fuzzy Logic Toolbox in MATLAB software to simulate the design of the system,to verify the feasibility of the system design,observe the effect of fuzzy control,and design some basic circuit.By analysis the simulation results,the average cruise speed up response time of15.9seconds,average response overshoot reduced15.02%.Help of fuzzy control application in the automobile cruise control system in popularity. Keywords:cruise control system;MATLAB;Fuzzy PID;simulation目录1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2汽车巡航控制系统的历史背景和研究现状 (1)1.2.1巡航控制系统的历史背景 (1)l.2.2巡航控制系统的国内外研究和应用现状 (2)1.3巡航控制系统的发展趋势 (3)1.4课题来源及主要研究内容 (4)2巡航控制系统的组成和工作原理 (4)2.1巡航控制系统简介 (4)2.2汽车巡航控制系统的组成与工作原理 (6)2.2.1CCS的组成部件 (7)2.2.3CCS ECU (8)2.3巡航控制原理 (9)3巡航控制系统的建模仿真 (10)3.1采用模糊控制的原因 (10)3.2模糊控制的特点 (11)3.3模糊控制对汽车巡航控制系统的积极作用 (12)3.4模糊控制器的设计 (13)3.4.1定义输入语言变量 (13)3.4.2定义输出语言变量 (14)3.4.3提出模糊控制规则 (14)3.4.4规则表的建立 (16)3.5模糊PID控制系统的设计 (17)3.6模糊PID控制系统的软件仿真 (20)3.6.1MATLAB软件简介 (20)3.6.2SIMULINK简介 (21)3.6.3模糊逻辑仿真工具箱简介 (21)3.7仿真模型的建立 (22)3.7.1汽车动力仿真模型的建立 (22)3.7.2PID控制器仿真模型的建立 (23)3.7.3利用模糊逻辑工具箱建立模糊控制器 (24)3.7.4仿真结果分析 (30)结论 (33)参考文献 (35)谢词..........................................................................................错误！未定义书签。
基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控制系统设计
基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控制系统设计一、本文概述随着汽车工业的快速发展和智能驾驶技术的不断进步，汽车巡航控制系统作为提高驾驶安全性和舒适性的重要手段，越来越受到人们的关注。
传统的巡航控制系统主要依赖于PID（比例-积分-微分）控制算法，虽然在一定程度上能够实现车速的稳定控制，但在面对复杂多变的道路环境和驾驶员的个性化需求时，其性能往往难以达到最优。
为了解决这个问题，本文将研究并设计一种基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控制系统。
该系统将结合传统PID控制算法的稳定性和模糊控制算法的灵活性，通过Matlab进行建模与仿真，实现对汽车巡航速度的更精确、更智能的控制。
本文将介绍汽车巡航控制系统的基本原理和PID控制算法的基本原理；详细阐述模糊PID控制算法的设计思路和实现方法；然后，通过Matlab进行仿真实验，验证所设计的模糊PID控制算法在汽车巡航控制系统中的有效性和优越性；对本文的研究成果进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
本文的研究不仅有助于提升汽车巡航控制系统的性能，同时也为智能驾驶技术的发展提供了新的思路和方法。
二、汽车巡航控制系统概述汽车巡航控制系统是一种先进的驾驶辅助系统，旨在通过自动调节发动机的油门或制动系统，使车辆能够在驾驶员设定的速度下稳定行驶，而无需持续踩踏油门踏板。
这种系统不仅可以提高驾驶的舒适性，减少驾驶员的疲劳感，而且在长途驾驶或高速公路上行驶时，能有效提高行车安全性。
巡航控制系统的核心在于其控制策略，它需要根据车辆当前的速度、加速度、道路条件以及驾驶员的设定速度等多个因素，进行实时计算和判断，以决定如何调整发动机的输出或制动力度。
传统的PID （比例-积分-微分）控制器因其简单性和有效性，在巡航控制系统中得到了广泛应用。
然而，由于实际驾驶环境的复杂性和不确定性，传统的PID控制器往往难以应对各种突发情况，如突然出现的障碍物、道路坡度变化等。
为了解决这个问题，近年来，基于模糊逻辑的控制器被引入到汽车巡航控制系统中。
基于PID控制的定速巡航系统设计与仿真
基于PID控制的定速巡航系统设计与仿真作者：刘宗辉周禹池陈鑫溶来源：《科学导报·学术》2019年第27期摘要：在定速巡航的车辆中，对巡航控制系统的结构及功能进行了梳理，基于直流电机建立数学模型，建立了巡航系统的控制器算法，确定了控制器的关键参数，经Simulink仿真测试，使用PID控制的定速巡航系统在稳定性和动态性能均有较好的特性。
关键词：汽车；巡航控制系统；PID控制一、系统组成汽车定速巡航控制系统是利用先进电子技术对汽车行驶速度进行自动调节，从而实现以事先设定的速度行驶的电子控制装置。
由于不用驾驶员操控油门，从而降低了驾驶员的疲劳强度，改善汽车的燃油经济性和降低汽车排气污染。
汽车在高速公路上行驶时，高速公路上的车辆较普通公路少，速度基本稳定在一个区间，因此定速巡航系统非常适用于高速公路这种车辆较少，速度稳定的实际应用，一个完整定速巡航系统应包括输入信号与诊断模块、巡航功能控制模块、巡航速度控制模块等构成。
在多种信号的作用下，共同控制汽车定速时速度大小。
二、建立系统模型本文以直流电动机为研究对象，对直流电动机建立特性方程，通过直流电机的特性方程，来分析直流电机的性能，以及改进的策略。
2.1 直流电机模型建立额定励磁下，直流电机电压平衡关系和转矩平衡关系进行拉氏变换得到：由上方程组可以得到直流电机系统传递方程。
三、系统分析3.1 系统传递方程若负载为0，则可求得输入输出传递函数同时可得系统的开环传递函数3.2.3 频域分析图3-2 电机的Bode图和Nyquist图系统的幅值裕量为∞，相位裕量为85.19，幅值裕量和相位裕量处对应的频率值分别为无穷大与19.23，由于相位裕量为85.19 > 0，系统稳定。
从Nyquist图中也可以看出，特性曲线所围绕（-1，j0）点的圈数为0圈，开环传递函数在右侧无极点，因此Z=P-2N=0，开环系统稳定。
四、系统改进在时域的分析中，系统的超调量过大，响应时間极快，由此带来的问题是超调量大可能会损坏设备，因此可用测速反馈和PID调节对系统进行改进。
基于PID控制的汽车运动系统设计
基于PID控制的汽车运动系统设计一、设计目的1、掌握建立该系统的数学模型的方法2、掌握数字PID控制系统的设计方法3、能熟悉利用MALAB对控制系统模型的控制效果进行仿真分析二、设计任务对如图所示的汽车控制系统，设系统中的汽车车轮的转动惯量可以忽略，并且假定汽车受到的摩擦力阻力大小与汽车的速度成正比，摩擦力方向与汽车方向相反。
设计一个数字PID 控制器来实现该控制过程。
令汽车质量位m=1000KG，摩擦比例系数为：b=50Ns/m,汽车驱动力为500N(可根据实际情况变化)。
要求设计的数字PID控制系统在汽车驱动力500N(或其他力)作用下，汽车将在5s内达到10ｍ／ｓ的最大速度，最大超调误差10%，稳态误差2%，建立一阶和二阶PID 系进行仿真，在二阶系统中使150S时达到1500m。
v.v汽车运动示意图三、设计方案电机控制算法的作用是接受指令速度值，通过运算向电机提供适当的驱动电压，尽快尽量平稳地使电机转速达到速度值，并维持这个速度值。
换言之，一旦电机转速达到了指令速度值，即使遇到各种不利因素的干扰下，也应保持速度值不变。
因此我们采用数字控制器的连续化设计技术PID控制算法来控制本部分电路。
并通过matlab对控制系统模型的控制效果进行仿真分析（仿真程序和图形）。
四、建立数学模型1、数学模型的设定我们设定系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且认为汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动方向相反。
根据牛顿运动定律，该系统的动态数学模型可表示为：ma+bv=u y=v令汽车质量位m=1000KG ，摩擦比例系数为：b=50Ns/m,汽车驱动力为500N(可根据实际情况变化)。
要求设计的数字PID 控制系统在汽车驱动力500N(或其他力)作用下，汽车将在5s 内达到10m/s 的最大速度。
最大超调误差10%，稳态误差2%。
2、系统的闭环阶跃函数表示为了得到系统的传递函数，我们进行拉普拉斯变换。
基于模糊PID的汽车巡航控制系统研究
1910.16638/ki.1671-7988.2020.24.007基于模糊PID 的汽车巡航控制系统研究*张宝玉（江苏食品药品职业技术学院，江苏 淮安 223001）摘 要：汽车巡航控制系统（以下简称“CCS ”）可以降低汽车排气污染，文章为提高汽车巡航的精度和稳定性，在研究模糊PID 控制方法基础上，结合Matlab/Simulink 对汽车巡航模糊控制进行了建模，为后续仿真工作以及结构优化提供了可靠保障。
关键词：模糊巡航；车辆动力学系统；建模；响应速度中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)24-19-03Research on Automobile Cruise Control System Based on Fuzzy PID *Zhang Baoyu（Jiangsu Food & Pharmaceutical Science College, Jiangsu Huai ’an 223001）Abstract: Automobile cruise control system (Shorthand "CCS") can reduce automobile exhaust pollution. In this paper, in order to improve the accuracy and stability of automobile cruise, based on the study of fuzzy PID control method, com -bined with Matlab/Simulink to model the automobile cruise fuzzy control, Providing a reliable guarantee for subsequent simulation work and structural optimization.Keywords: Fuzzy cruise; Vehicle dynamics system; Modeling; Response speed CLC NO.: U495 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)24-19-031 汽车巡航控制原理汽车巡航系统是一个典型的闭环反馈控制系统，其原理如下图1所示。
《基于综合PID算法的汽车巡航控制系统》_自动控制理论课程设计报告
《自动控制理论》课程设计报告题目：基于综合PID算法的汽车巡航控制系统姓名：**班级：自1202 学号： ********2014年7月基于综合PID算法的汽车巡航控制系统设计报告摘要：随着我国经济实力的不断增强，人们的生活水平也在不断提升，伴随着的汽车消费也进入了大众化阶段，人们对汽车驾驶的安全性和舒适性要求也越来越高。
汽车巡航控制技术的不断革新正是这一现象的重要体现。
本设计报告所研究的汽车巡航控制系统是一种闭环控制，综合采用位置式和增量式PID控制算法。
由于位置式PID控制算法运算量大，对微处理器的性能要求高，增量式PID控制算法抗外界干扰能力弱，所以PID控制器的微分环节采用位置式PID控制算法，积分和比例环节采用增量式PID控制算法，以此弃其不足，集其长处，综合两者以达到最佳的控制效果。
关键词：巡航控制、位置式PID控制算法、增量式PID控制算法、仿真研究Abstract:With the growing of China's economic strength, people's living standards are rising too.Along with the automobile consumption has also entered the popular phase.The vehicle driving safety and comfort were required higher and higher.The new innovation of vehicle cruise control technology is one of the important embodiment of this phenomenon.This design report study of vehicle cruise control system is a closed-loop control system.It is comprehensive used position type and incremental PID control algorithm. For the position type PID control algorithm’s computational is very large,it must be have high performance microprocessor.I ncremental PID control algorithm’s ability of resist Outsider Interference is very weak.So,PID controller’s differentiation element is utilized position type PID control algorithm,its integral and proportional element is utilized incremental PID control algorithm.This method can abandon its disadvantage and set its strengths, Integrated both two in order to achieve the best control effect.Keywords:Cruise control,Position type PID control algorithm,Incremental PID control algorithm,Simulation study1.引言汽车巡航控制系统，简称CCS。
基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究
基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究近年来，汽车的智能化程度不断提升，自动驾驶技术逐渐成为汽车行业的研究热点。
在自动驾驶技术领域中，汽车定速巡航控制系统是其中的一个重要组成部分。
定速巡航控制系统可以使汽车在设定的速度下自动巡航，大大提高了驾驶的舒适度和安全性。
本文提出了一种基于PID控制器的汽车定速巡航控制系统的研究。
PID控制器是一种经典的控制器，可以根据当前误差、误差的变化率和误差的积分值来调节控制输出值，以达到控制系统的稳定性和快速响应的目标。
在汽车定速巡航控制系统中，PID控制器的作用是根据当前车速、设定速度和加速度等参数来调节汽车的油门开度。
首先，需要对汽车的各个参数进行测量和获取。
例如，当前车速可以通过车辆上的车速传感器来实时获取，设定速度可以由驾驶员通过车辆上的按钮或手动输入来设置。
此外，还需要获取汽车的加速度和制动状态等参数，以便更准确地进行控制。
接着，根据当前车速和设定速度之间的误差，计算出PID控制器的输出值。
首先计算比例项，即误差乘以比例系数。
比例系数的选择是非常重要的，太大会导致振荡和不稳定，太小会导致响应不够灵敏。
然后计算积分项，即对误差的积分。
积分项的作用是消除系统的静差，可以增强系统的稳定性。
最后计算微分项，即误差变化率乘以微分系数。
微分项的作用是预测未来的误差变化趋势，可以提高系统的响应速度。
将PID控制器的输出值作为油门开度进行控制，即通过控制油门的开合度来调节汽车的速度。
控制油门开度的方式可以根据具体的车辆和控制系统来确定，例如通过控制电子节气门或传统机械节气门来实现。
为了验证本文提出的基于PID的汽车定速巡航控制系统的性能，可以进行一系列的仿真实验和实际道路测试。
在仿真实验中，可以使用汽车动力学模型和PID控制器模型来模拟整个控制系统，观察系统的稳定性、响应时间和误差等指标。
在实际道路测试中，可以将该系统安装在实际汽车上，并通过真实的道路条件进行测试，观察系统的稳定性和驾驶的舒适度。
基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控制系统设计
基于Ｍａｔｌａｂ和模糊ＰＩＤ的汽车巡航控制系统设计仇成群刘成林沈法华陈杰盐城师范学院物理科学与电子技术学院，盐城２２４００２ 摘要：该文设计了一种基于Ｍａｔｌａｂ和模糊比例积分微分ＰＩＤ （ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－ｉｎｔｅｇｒａｌ－ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）的汽车定速巡航控制系 统，该巡航控制系统由模拟数字信号输入装置、定速巡航控制电子控制单元和节气门执行器等器件组成。
为提高汽车巡 航的精度和稳定性，提出了一种基于Ｍａｔｌａｂ和模糊ＰＩＤ的自适应模糊控制方法，该控制算法在线优化模糊控制规则以及 输出比例因子，既保留了传统模糊控制的优点，又有效改善了系统的控制品质，实车试验结果表明，试验车（上海大众 帕萨特１．８ ＭＴ）在４０、６０、８０、１００ ｋｍ／ｈ定速巡航控制系统稳定时间分别在３８、５３、６５、８０ ｓ，超调量分别是０．５、０．４、 １．２、１．０ ｋｍ／ｈ。
该系统稳定速度快，超调量小，系统工作稳定，可以较好地满足汽车巡航系统中控制需求。
汽车；控制系统；模糊控制；速度；Ｍａｔｌａｂ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ． １００２－６８１９．２０１２．０６．０３２ＴＰ２７３Ａ１００２－６８１９（２０１２）－０６－０１９７－０６２０１１－０１－２５２０１１－０８－１８基金项目：江苏省高校自然科学基金项目（项目编号：１０ＫＪＢ１７００１２）；江苏省教育厅产业化资助项目（项目编号：ＪＳ１０－４４）作者简介：仇成群（１９８０－），男，江苏盐城人，讲师，主要从事汽车电子产品设计与应用、模糊逻辑和神经网络研究等。
盐城 盐城师范学院物理科学与电子技术学院，２２４００２。
Ｅｍａｉｌ：ｑｉｕｃｈｅｎｇｑｕｎ２０００＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ刘成林（１９６４－），男，江苏盐城人，博士，教授，主要从事模糊逻辑和光电技术研究等。
盐城 盐城师范学院物理科学与电子技术学院，２２４００２。
Ｅｍａｉｌ： ｑｃｑｑｃｑ＠１２６．ｃｏｍ万方数据万方数据 由图５可见，巡航车速接万方数据万方数据＠＠［１］ 王连军．汽车巡航控制系统的使用与发展［Ｊ］．中国高新技 术企业，２００９，１２１（１０）： ９－１０．Ｗａｎｇ Ｌｉａｎｊｕｎ． Ｕｓｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ， ２００９，１２１（ １０）： ９ － １０． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）＠＠［２］ 付百学，马彪，潘旭峰．现代汽车电子技术［Ｍ］．北京：北 京理工大学出版社，２００８： ６８－１１９．＠＠［３］ 吕安涛，毛恩荣，宋正河，等．一种拖拉机自动驾驶 复合模糊控制方法［Ｊ］．农业机械学报，２００６，３７（４）： １７－２０．Ｌü Ａｎｔａｏ， Ｍａｏ Ｅｎｒｏｎｇ， Ｓｏｎｇ Ｚｈｅｎｇｈｅ， ｅｔ ａｌ． Ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｔｒａｃｔｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｔｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ， ２００６， ３７（４）： １７－２０． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）＠＠［４］ Ｋａｉｚｕ Ｙ， Ｙｏｋｏｙａｍａ Ｓ， Ｉｍｏｕ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｖｉｓｉｏｎ－ｂａｓｅｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｒｉｃｅ ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｒ［Ｃ］／／２００４ ＣＩＧＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ． Ｂｅｉｊｉｎｇ： ＩＥＥＥ， ２００４： １４４－ １４７．＠＠［５］ 周俊，姬长英．视觉导航轮式移动机器人横向预测模糊控 制［Ｊ］．农业机械学报，２００２，３３（６）： ７６－７９． Ｚｈｏｕ Ｊｕｎ， Ｊｉ Ｃｈａｎｇｙｉｎｇ． Ｌａｔｅｒａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｗｈｅｅｌｅｄ ｍｏｂｉｌｅ ｒｏｂｏｔ ｎａｖｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ［Ｊ］． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ， ２００２， ３３（６）： ７６－７９． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）＠＠［６］ Ｎｏｇｕｃｈｉ Ｎ， Ｗ ｉｌｌ Ｊ， Ｒｅｉｄ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｍａｓｔｅｒ－ｓｌａｖｅ ｒｏｂｏｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｆａｒｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， ２００４， ４４（１）： １－１９．＠＠［７］ 王立新，王迎军．模糊系统和模糊控制［Ｍ］．北京：清华大 学出版社，２００３： １２０－１６５．＠＠［８］ 闻新，周露，李东江，等．Ｍａｔｌａｂ模糊逻辑工具箱的分析 与应用［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１： ７９－１６９．＠＠［９］ Ｍｉｚｕｍｏｔｏ Ｍ． Ｍｉｎ－ｍａｘ－ｇｒａｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｖｅｒ ｓｕｓ ｐｒｏｄｕｃｔ－ｓｕｍ－ｇｒａｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｅ， Ⅳ ＩＦＳＡ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ（Ｐａｒｔ Ｅ）． Ｂｒｕｓｓｅｌｓ： ＩＥＥＥ， １９９１： １２７－ １３０．＠＠［１０］ Ｍｉｚｕｍｏｔｏ Ｍ． Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｂｙ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｆｕｚｚｙ Ｓｙｓｔｅｍ． Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ： ＩＥＥＥ， １９９２： ７０９－７１５．＠＠［ １１ ］ Ｘｕ Ｊｉａｎｘｉｎ， Ｈａｎｇ Ｃｈａｎｇｃｈｉｅｈ， Ｌｉｕ Ｃｈｅｎ． Ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｔｒｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｕｎｉｎｇ ｏｆ ａ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ［Ｊ］． Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ， ２０００， ３６（５）： ６７３ －６８４．＠＠［１２］ Ｋｏｃａａｒｓｌａｎ Ｉ， Ｃａｍ Ｅ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ［Ｊ］． Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ２００７， ４８（３）： ７８７－ ７９６．＠＠［１３］ Ｚｈａｎｇ Ｚ． Ａ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｃａｍｅｒａ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ， ２０００， ２２（１１）： １３３０－１３３４．＠＠［１４］ Ｇｒｅｇ Ｍ， Ｍｉｋｅ Ｍ Ｄ， Ｍａｒｋ Ｂ Ｓ． Ｔｏｗａｒｄｓ ａｎ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］． Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ２００１， ９（１）： ３－５１．＠＠［１５］ Ｈｉｇａｓｈｉｍａｔａ Ａ， Ａｄａｃｈｉ Ｋ， Ｈａｓｈｚｕｍｅ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｈｅａｄｗａｙ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＡＣＣ［Ｊ］． ＪＳＡＥ Ｒｅｖｉｅｗ， ２００１， ２２（２）： １５－２２．＠＠［１６］ Ｍａｙｒ Ｒ． Ｒｏｂｕｓｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］／／ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｔａｍｐａ： ＩＥＥＥ， １９９８： ４８７－４９２．＠＠［１７］ Ｌｉｕ Ｚｈａｏｄｕ， Ｌｕ Ｊｉａｎｇ， Ｓｈｉ Ｋａｉｂｉｎ， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＡＢＡ／ＡＳＲ／ＡＣＣ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃａｒｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００１， １０（３）： １０４－１０８．＠＠［１８］ Ｖｌａｄ Ｏ Ｐ， Ｆｕｋｕｄａ Ｔ， Ｖａｃｈｋｏｖ Ｇ． Ｎｅｕｒｏ－ｆｕｚｚｙ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｕｓｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｉｍｐｌｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｃ］／／ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ． Ｋｏｂｅ： ＩＥＥＥ， ２００３： １４６９－ １４７４．＠＠［１９］ Ｋｉｍ Ｊ Ｈ， Ｌｅｅ Ｓ Ｈ， Ｗａｎｇ Ｈｏｎｇｍｅｉ． Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００９， １６（５）： ７８９－７９３．万方数据＠＠［２０］ Ｌｅｎｇ Ｇ， Ｔｈｏｍａｓ Ｍ Ｇ， Ｇｉｒｉｊｅｓｈ Ｐ． Ａｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｚｚｙ ｒｕｌｅｓ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ ｆｕｚｚｙ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］． Ｆｕｚｚｙ Ｓｅｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２００５， １５０（２）： ２１１－ ２４３．＠＠［２１］陈汉玉，左承基，袁银男，等．轻度混合动力汽车运行模式控制［Ｊ］．农业工程学报，２０１ １，２７（１０）： ６１ － ６７．Ｃｈｅｎ Ｈａｎｙｕ， Ｚｕｏ Ｃｈｅｎｇｊｉ， Ｙｕａｎ Ｙｉｎｎａｎ， ｅｔ ａｌ． Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｍｉｌｄ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ （Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ）， ２０１１， ２７（１０）： ６１ －６７．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ Ｑｉｕ Ｃｈｅｎｇｑｕｎ Ｌｉｕ ＣｈｅｎｇｌｉｎＳｈｅｎ Ｆａｈｕａ Ｃｈｅｎ Ｊｉｅ万方数据基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控制系统设计作者：仇成群， 刘成林， 沈法华， 陈杰， Qiu Chengqun， Liu Chenglin， Shen Fahua， Chen Jie作者单位：盐城师范学院物理科学与电子技术学院,盐城,224002刊名：农业工程学报英文刊名：Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering年，卷(期)：2012,28(6)被引用次数：10次参考文献(21条)1.王连军汽车巡航控制系统的使用与发展[期刊论文]-中国高新技术企业 2009(10)2.付百学;马彪;潘旭峰现代汽车电子技术 20083.吕安涛;毛恩荣;宋正河一种拖拉机自动驾驶复合模糊控制方法[期刊论文]-农业机械学报 2006(04)4.Kaizu Y;Yokoyama S;Imou K Vision-based navigation of a rice transplanter 20045.周俊;姬长英视觉导航轮式移动机器人横向预测模糊控制[期刊论文]-农业机械学报 2002(06)6.Noguchi N;W ill J;Reid J Development of a master-slave robot system for farm operations 2004(01)7.王立新;王迎军模糊系统和模糊控制 20038.闻新;周露;李东江Matlab模糊逻辑工具箱的分析与应用 20019.Mizumoto M Min-max-gravity method ver sus product-sum-gravity method for fuzzy controls 199110.Mizumoto M Realization of PID controls by fuzzy control methods 199211.Xu Jianxin;Hang Changchieh;Liu Chen Parallel strcture and tuning of a fuzzy PID controller 2000(05)12.Kocaarslan I;Cam E Experimental modeling and simulation with adaptive control of a power plant 2007(03)13.Zhang Z A flexible new technique for camera calibration 2000(11)14.Greg M;Mike M D;Mark B S Towards an understanding of adaptive cruise control 2001(01)15.Higashimata 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基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验
基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验汽车定速巡航系统是一种能够保持车辆在设定速度范围内自动保持稳定车速的系统。
PID（比例-积分-微分）控制是一种常用的控制算法，它可以根据当前系统的状态进行调整，并使系统保持稳定的状态。
本文将介绍基于PID控制的汽车定速巡航系统的设计和试验。
首先，我们需要实现测量和控制系统的硬件设计。
这包括车速传感器，用于测量当前车辆的速度，并将其作为反馈信号输入到控制系统中。
另外，还需要设计一个执行器，例如节气门执行器，控制汽车的加速和减速。
这些硬件组件需要与控制器进行连接，以便能够实现相应的控制操作。
其次，我们需要设计PID控制器。
PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例部分用于通过比例调整来纠正系统的误差，积分部分用于积累误差并适应系统的变化，微分部分用于预测系统未来的变化趋势。
PID控制器的设计需要根据实际系统的特性进行参数调整，以达到系统稳定控制的目标。
接下来，我们进行系统的试验。
首先，我们需要通过实验测量得到汽车的速度-时间曲线。
然后，将测得的速度作为反馈信号输入到PID控制器中，控制器将根据设定的目标车速和当前的反馈信号调整执行器的操作，以实现保持车速稳定的目标。
在试验中，我们可以通过车速表或者车载仪表板上的车速显示来观察系统的效果。
在试验过程中，我们还可以对PID控制器进行参数调整和优化。
通过调整PID控制器的比例、积分和微分参数，可以改变系统的响应速度和稳定性。
例如，增加比例参数可以提高系统的快速响应能力；增加积分参数可以降低系统对干扰的敏感性；增加微分参数可以改善系统的稳定性。
通过不断调整参数，我们可以找到最优的PID参数，以实现最佳的控制效果。
综上所述，基于PID控制的汽车定速巡航系统设计和试验包括了硬件设计、PID控制器设计和参数调整三个主要步骤。
通过合理设计和优化PID控制器，我们可以实现车辆稳定巡航的目标，提高驾驶的舒适性和安全性。
基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验
基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验
刘文彬;黄伟;刁健;郭文松;韩晓峰
【期刊名称】《内燃机与动力装置》
【年(卷),期】2015(032)004
【摘要】基于某搭裁定速巡航系统的在研车辆,对巡航控制系统的结构及功能进行了梳理,通过对PID控制器的原理分析,建立了巡航系统的控制器算法,确定了控制器的关键参数.经过实车道路标定与试验,结果表明,该系统具有较好的精度,响应速度快,系统工作稳定,能够满足汽车巡航系统实际使用要求.
【总页数】4页(P29-31,47)
【作者】刘文彬;黄伟;刁健;郭文松;韩晓峰
【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230022;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230022;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230022;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230022;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230022
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验 [J], 方亮;汪志贤;黄伟;陈瑶
2.基于PID控制的新能源汽车空调控制系统设计与试验研究 [J], 贾立进
3.基于纯电动汽车平台的定速巡航系统设计与研究 [J], 肖聪
4.基于PID控制的汽车电子机械制动系统设计 [J], 鲁玺;孙延
5.基于PID控制的新能源汽车空调控制系统设计分析 [J], 鲍磊
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10.16638/ki.1671-7988.2018.21.047
基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验
方亮1，汪志贤2，黄伟1，陈瑶1
（1.江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601；2.安庆安簧汽车零部件有限公司，安徽安庆246131）
摘要：基于某搭载定速巡航系统的在研车辆，对巡航控制系统的结构及功能进行了梳理，通过对PID控制器的原理分析，建立了巡航系统的控制器算法，确定了控制器的关键参数。
经过实车道路标定与试验，结果表明，该系统具有较好的精度，响应速度快，系统工作稳定，能够满足汽车巡航系统实际使用要求。
关键词：汽车；巡航控制系统；PID控制；标定
中图分类号：U462 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-136-03
Design and test of automobile cruise control system based on PID control
Fang Liang1, Wang Zhixian2, Huang Wei1, Chen Yao1
（1.Jiang-Huai Automobile Group CO., LTD., Anhui Hefei 230601;
2.An Qing Spring Automobile Part CO. LTD., Anhui Anqing 246131）
Abstract:Based on the automobile with cruise control system, the paper analyzes the structure and functions of cruise control system, through the analysis of the principle of PID controller, a controller algorithm for cruise control system are established, and the key parameters of the controller are confirmed later. After calibration and real road test on vehicle, the results show that the system has better control accuracy and fast response speed, works stably and can satisfy the actual use needs of automobile cruise control system.
Keywords: Automobile; Cruise Control System; PID Control; Calibration
CLC NO.: U462 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-136-03
概述
汽车定速巡航控制系统是利用先进的电子技术对汽车的行驶速度进行自动调节，从而实现以事先设定的速度行驶的一种电子控制装置[1]。
由于不用驾驶员操控加速踏板，从而降低了驾驶员的疲劳强度，并改善汽车的燃油经济性和降低汽车排气污染。
巡航控制系统的核心在于控制算法，目前国内外已经进行了大量的研究，如滑模控制方法，模糊控制算法，粒子群等控制算法[2-4]。
但由于PID控制算法所具有的结构简单、稳定性好、可靠性高以及操作方便等优点，可成熟的运用于实车当中。
本文主要介绍了一种PID控制算法在某车型中的实际运用。
1 巡航控制系统结构
巡航控制系统如下图1所示，由巡航控制系统与驾驶员的人机交互界面、巡航模式控制子系统和巡航车速控制子系统统组成。
人机交互界面包括巡航开关输入、巡航状态的仪表显示、巡航取消信号（刹车，离合等），主要负责驾驶员与巡航控制系统之间的人机信息交互输入与显示。
巡航功能控制子系统接受巡航人机交互界面子系统驾驶员各种操作，决定当前采用哪种巡航控制模式。
巡航速度控制子系统通过当前发动机的状态，巡航系统
作者简介：方亮，就职于江淮汽车集团股份有限公司。
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方亮 等：基于PID 控制的汽车定速巡航系统设计与试验
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请求状态等计算当前需要发动机发出的扭矩，通过扭矩控制模块计算电子节气门的开度进而控制车辆速度。
图1 巡航控制系统结构
2 巡航控制系统功能
巡航控制系统需要按照驾驶员的意图自动控制车辆的速度，驾驶员只要通过对巡航开关的操作就能够实现下列功能。
定速巡航：将巡航主开关（ON/OFF ）拨到ON 位置后，即可以在设定的速度上短按（Set/-）键进入巡航状态，即实现不睬油门车辆巡航行驶。
加速巡航：在定速巡航下短按（Resume/+）键，可以增加时速1km ；在定速巡航状态下，持续按住（Resume/+）键，车速会自动缓慢提升，直至适合的速度再松开按键。
减速巡航：在定速巡航下短按（Set/-）键，可以降低时速1km ；在定速巡航状态下，持续按住（Set/-）键，车速会自动缓慢下降，直至适合的速度再松开按键。
巡航解除：在巡航状态下，轻轻踩制动踏板，便可解除定速巡航；在巡航状态下，按下CANCEL 键，便可以解除定速巡航；
巡航恢复：在解除巡航后，只要短按（Resume ）键，不用踩油门，车速即可以自动恢复到定速解除之前的巡航速度。
在定速巡航状态下，直接踩油门加速，当松开油门后，车速将缓缓恢复到先前设定的巡航车速。
3 PID 控制器设计[5]
在汽车巡航控制系统中，PID 控制器与被控对象共同组成系统的闭环。
PID 控制器设计的好坏直接影响到控制效果。
3.1 PID 控制基本原理
在PID 控制中，该控制器根据驾驶人设定的速度(巡航速度)与汽车实际行驶速度的差值，控制器的比例控制根据这个偏差的大小输出相应的控制量来控制发动机节气门开度，减少偏差，从而使得行驶车速趋近设定车速值。
控制器的积分控制把车速偏差累计起来，通过加大控制量来减小车速偏差，使行驶车速能够保持在恒定稳定的工作状态。
控制器的微分控制体现了车速偏差的变化趋势，能够在车速偏差变化剧烈之前，通过一个早期的修正信号进行修正，以减小系统的超调和震荡，使得系统的响应速度提高，调整时间减小，保证
系统的控制性能[6]。
PID 控制器的原理图如图2所示：
图2 PID 控制器原理图
3.2 PID 控制算法设计
设系统给定值为r(t)，实际输出值为c(t)。
则误差e(t)=r(t) -c(t)，通过PID 系统调节后的输出值u(t)为：
（1）
写成传递函数为：
（2）
其中：K p ——比例系数，K i ——积分时间常数，K d ——微分时间常数
离散化处理：一系列的采样时刻点kT 代表连续时间t ，以加和代替积分，以增量代替微分，变换得：
（3）
将(3)带到(1)中，得到离散的PID 表达式为：
（4）
被控对象所用到的是控制量的增量，则要导出提供增量的PID 控制算式，推导得：
（5）
推出增量u (k )：
（6）
比例系数K p ，积分时间常数K i ，微分时间常数Kd ，一旦确定这三个系数就可以得到控制增量。
4 巡航控制系统在某车型上的验证
将本文设计的控制器模型导入某车型的发动机控制单元中，通过反复标定与试验，确定最终了控制器的关键控制参数。
4.1 某车型整车参数
某6档手动车型整车基本参数如下：
汽车实用技术
138表1 某车型整车参数
4.2 转毂巡航验证
根据整车整备质量，通过查表法对转毂进行加载，考察车辆在平直路面以及具有一定坡度路面（3%坡度）的巡航控制精度，主要分为加速巡航能力，减速巡航能力，以及在不同车速下的定速巡航能力。
试验验证结果如图3～7所示。
图3 平直道路，加速巡航
图4 平直道路，减速巡航
图5 平直道路，巡航车速
60km/h
图6 平直道路，巡航车速
80km/h
图7 3%坡道加速巡航以及100km/h定速巡航通过实车验证可以看出，车辆在平直以及具有一定坡度路面（3%坡度）的路面上，加速巡航以及减速巡航，实际车速能够紧随目标车速上升或下降；在不同的定速巡航车速下，实际车速与目标车速差值可控制在±2km/h以内，巡航控制精度较高，能够较好的满足车辆的巡航控制要求。
5 总结
本文探究了增量式PID控制算法引入实车运用的可行性。
根据PID控制的基本原理，对PID控制算法进行设计，经离散化处理最终得到PID控制量的增量算法，并建立模型，运用于某车型当中。
通过在平直路面以及坡道路面测试某车型的加速巡航、减速巡航，以及在不同车速下的定速巡航的控制精度，结果表明：增量式PID控制算法操作简便，控制精度较高，稳定性好，能够满足车辆的使用要求。
参考文献
[1] 刘欣,孙永强等.汽车用定速巡航系统[J].重型汽车.2004(04).
[2] 朱丽丽,赵秀春.汽车自动巡航系统的PID控制[J].科技信息.
2009(34).
[3] 高振海,吴涛等.基于粒子群算法的汽车自适应巡航控制器设计[J].
农业机械学报.2013(12).
[4] 仇成群,刘成林,沈法华等.基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控
制系统设计[J].农业工程学报.2012（6）.
[5] 韩科立,朱忠祥,毛恩荣,等.基于自动机械式变速的拖拉机定速巡
航系统[J].农业工程学报.2012（4）.。