基于MATLAB的汽车驾驶控制系统仿真研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由Ｃ ｒｅｉ Ｍｅ ｎ ａｎｇｅ ｌ 大学开发的 ＭＡ Ｌ Ｂ软件为控制系 ｏ ＴＡ 统的设计 与仿真提供 了一 个强有力 的工具 。 由于 该软件 具 有容 易使 用 、 矩阵运 算 功 能强 和 丰富 的控 制理 论 与 Ｃ Ｄ应用程序集等特点 ， Ｔ ＡＢ已成为国际控制领域内 Ａ ＭＡ Ｌ
其中ｘ为速度操纵机构的位置 ， 为与之相应的速度 ， ｖ 口ｂ ， 为常数。 ，
２ 汽 车驾 驶 控 制 系统建 模
汽车驾驶控制系统是是典型的反馈控制系统 ， 是整个 汽车的核心部分 。其主要 目的就是对 汽车行驶 的速度 进
行 合 理 的 控 制 ， 统 的 主要 工作 原 理 是 ： 系
《 动 技 与 用 ２ ７ 第２卷 期 自 化 术 应 》 ０ 年 ６ 第３ ０
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｓ ￣ Ｃｏｎ ｒ ｌ ｄ Ａｐｐ ｉａ ｉ ｓ ｄｕ ｔ ｔｏ ａｎ ｌ ｔ ｃ ｏｎ
其 中 力 为系统的输入 ， 当于 汽车 当前速度与指 ｒ １ 相 定速度 的差值 ， 刀 为系统的输出， ｆ ） 相当于 汽车的牵引力 ， ｒ） 月为系统 中的状态 。Ｐ Ｉ 、 、Ｄ为 Ｐ Ｄ控制器的比例、积分 Ｉ
（） ２ 测量汽车的当前速度， 并求取它与指定速度的差值 ；
收 稿 日期 ： ０ — －１ ２ ６１ ０ ０ ６
微分环节 ：Ｃ）ｕｎ．（．１ ｄ ＝ （） ｎ１ ｎ ｕ
系统输出： ｙ １口 （） ｒ）Ｄ ） （ ＝ ” ＋ ＋
维普资讯
与微分控 制参数
设为 ｌ ０ Ｇ ｉ ｌ ／ｌ ０； ａｎ 模块： ０ 取值为 ｂｍ， ／ 设为 ２ ／ｌ ０ ０ ０； ０
Ｉ ｔｇ ａｏ 积分模 块是用来汽车 动力机构 ， ｎ ｅ ｒｔ ｒ 初始状态设为
０， 即汽车初速度值为 ０ 。
对行 驶控 制器子系统模型 ，Ｄｅａ ｌ ｖ模 块用来实现行 驶控制器（ ＰＤ控制器） 即 Ｉ ，初始状态设为 ０，采样时间设
最 流行 的 控制 系 统 的计 算机 辅 助设 计 软件 【１ 附着 社会 的 １。
（ ） ３ 由速度差值信号驱动汽车产生相应的牵引力 ，并
由此 牵引力改变 汽车 的速度直到其速度 稳定在指定 的速
度为 止。
２ １ 系统 数学模型 ．
２１１ 速度操纵机构 的位 置变换器 ．．
位置变 换器是汽车 驾驶控制系 统的输入部分 ， 目的
Ｂ ｓ ｄｏ ＴＬ ａ ｅ ｎＭＡ ＡＢ
Ｓ Ｎ ｈ － ｕ ， Ａ ｕ － ｎ ， ＡＯ ｉ －ｈ ｎ ＨＥ Ｓ ｅｈ ｉＭ Ｊ ｎｆ ｇ Ｙ ｅ Ｊｎ ｓ ｅ ｇ
（ ｎ ｂ ａ ｋＩｓ ｔｔ ｆ Ｌ Ｂｅ ｇ ｕ ２ ３ ５ ， ｈｎ ） Ｂｅ ｇ ｕＴ ｎ ｔｕｅｏ Ｐ Ａ， ｎ ｂ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ｎｉ
沈 社 会 ， 马俊 枫 ， 姚 金 声
（ 蚌埠坦克学院 ，安徽 蚌埠 ２ ３ ５ ） ３ ０ ０
摘
要： 本文借助 ＭＡＴＬ ＡＢ工具建立汽车驾驶控制系统的 Ｓ ｍｕ ｉ ｋ仿真模型 ，从定量和定性两个方面研究 ＰＩ ｉ ｌｎ Ｄ参数
的 改变 对 系 统 性 能 的 影 响 。 实践 表 明 ，Ｍ 软 件 是 研 究 和 分 析 控 制 系 统 的 一个 有 效 手 段 。 ＡＴ ＬＡＢ
２ １２ 行驶控 制器 ．．
行 驶控 制器是 整个控制 系统的核心部分 ，其功能是 根据汽车 当前速度 与指定速度 的差 值 ，产生相应的牵引
力 。行驶控制器为一典型的 Ｐ Ｄ控制器 ，其数学表述为 ： Ｉ 积分环节：（） （．）” ｘ １＋ （）
（） １ 速度操纵机构的位置改变用以没置汽车行驶的速度；
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅＳ ｍｕ ｉｋ ｓｍｕ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｆａｖ ｈ ｃｅ ｄ ｉｉ ｇｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔｍ ｓｅ ｔｂｉｈ ｄ Ｔｈ ｎ ｌ ｉ ｆ ｈ ｙ ｔｍ ｔ ｈ Ｉ ｓｒ ｃ ： ｈ ｉ ｌｎ ｉ ｌｔ ｄ ｌ ｅ ｉｌ—ｒｖｎ ｏ ｔｏ ｓｅ ｉ ｓａ ｌ ｅ ｅａ ａｙｓｓｏ ｅｓ ｓｅ ｗｉｈｔｅＰ Ｄ ｏ ｏ ｓ ｓ ｔ
是将速度 操纵机构 的位置转 换为相应 的速 度 ，它们的数
学关系如 下 ：
ｖ ｘ ， 【，】 ＝ａ＋ｂ ０ １
发展 ，汽 车 已成为现代社 会的主要交通 工具之 一。 本文 旨在借助 ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ工具对汽车驾驶控 制系统进行仿真分 析， 研究影响汽车驾驶控 制系统性能的主要 因素 ， 为汽车 的设计和 性能的改善提供 科学 依据 。
为 ０ ０ ｓ ．２ 。
ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｉ ｉ ｅ ． ｏ ｔｏ ｗ ｓ ｇ ｖ ｎ ｌ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｅ ｈｃｅ ｄ ｉｉ ｇｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ； Ａ ｙＷ ｒ ：ｖ ｃ ｉｌ —ｒｖｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ Ｍ ＴＬＡＢ； ｍ ｕｉ ｋｍ ｏ ｅ ；Ｉ Ｓｉ ｌ ｄ ｌ Ｄ ｎ Ｐ
１ 引言
关键词 ： 汽车驾驶控制系统 ； ＭＡＴＬ ＡＢ； ｉ ｌ ｋ模型 ； Ｉ Ｓ ｍｕｉ ｎ ＰＤ 中图分类号： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９ 文献标识码： Ｂ 文章编号 ：０ ３ ７ ４ （０ ７０ — ０ ５ ０ ｌ０ — ２ １２ ０ ）３ ０ ６ — ４
Ｓｉ ｌｔ ｎｏ ｅ ｉｌ－ ｉｉｇＣｏ ｔ ｌ ｓｅ ｍｕａｉ ｆ Ｖ ｈｃｅ－ ｖｎ ｎｒ ｔ ｍ ｏ ａ Ｄｒ ｏ Ｓｙ
维普资讯
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｓ￣ Ｃｏｎ ｒＩａ ｄ Ａｐｐｉａｔ ｎｓ ｄｕ ｔ ｔｏ ｎ ｌ ｉ ｃ ｏ
《 自动 化技术与应用 》２ ０７年第 ２ ０ ６卷第 ３期
基 于 ＭＡ ＡＢ的汽 车驾驶控 制 系统仿 真研究 Ｔ Ｌ
其中ｘ为速度操纵机构的位置 ， 为与之相应的速度 ， ｖ 口ｂ ， 为常数。 ，
２ 汽 车驾 驶 控 制 系统建 模
汽车驾驶控制系统是是典型的反馈控制系统 ， 是整个 汽车的核心部分 。其主要 目的就是对 汽车行驶 的速度 进
行 合 理 的 控 制 ， 统 的 主要 工作 原 理 是 ： 系
《 动 技 与 用 ２ ７ 第２卷 期 自 化 术 应 》 ０ 年 ６ 第３ ０
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｓ ￣ Ｃｏｎ ｒ ｌ ｄ Ａｐｐ ｉａ ｉ ｓ ｄｕ ｔ ｔｏ ａｎ ｌ ｔ ｃ ｏｎ
其 中 力 为系统的输入 ， 当于 汽车 当前速度与指 ｒ １ 相 定速度 的差值 ， 刀 为系统的输出， ｆ ） 相当于 汽车的牵引力 ， ｒ） 月为系统 中的状态 。Ｐ Ｉ 、 、Ｄ为 Ｐ Ｄ控制器的比例、积分 Ｉ
（） ２ 测量汽车的当前速度， 并求取它与指定速度的差值 ；
收 稿 日期 ： ０ — －１ ２ ６１ ０ ０ ６
微分环节 ：Ｃ）ｕｎ．（．１ ｄ ＝ （） ｎ１ ｎ ｕ
系统输出： ｙ １口 （） ｒ）Ｄ ） （ ＝ ” ＋ ＋
维普资讯
与微分控 制参数
设为 ｌ ０ Ｇ ｉ ｌ ／ｌ ０； ａｎ 模块： ０ 取值为 ｂｍ， ／ 设为 ２ ／ｌ ０ ０ ０； ０
Ｉ ｔｇ ａｏ 积分模 块是用来汽车 动力机构 ， ｎ ｅ ｒｔ ｒ 初始状态设为
０， 即汽车初速度值为 ０ 。
对行 驶控 制器子系统模型 ，Ｄｅａ ｌ ｖ模 块用来实现行 驶控制器（ ＰＤ控制器） 即 Ｉ ，初始状态设为 ０，采样时间设
最 流行 的 控制 系 统 的计 算机 辅 助设 计 软件 【１ 附着 社会 的 １。
（ ） ３ 由速度差值信号驱动汽车产生相应的牵引力 ，并
由此 牵引力改变 汽车 的速度直到其速度 稳定在指定 的速
度为 止。
２ １ 系统 数学模型 ．
２１１ 速度操纵机构 的位 置变换器 ．．
位置变 换器是汽车 驾驶控制系 统的输入部分 ， 目的
Ｂ ｓ ｄｏ ＴＬ ａ ｅ ｎＭＡ ＡＢ
Ｓ Ｎ ｈ － ｕ ， Ａ ｕ － ｎ ， ＡＯ ｉ －ｈ ｎ ＨＥ Ｓ ｅｈ ｉＭ Ｊ ｎｆ ｇ Ｙ ｅ Ｊｎ ｓ ｅ ｇ
（ ｎ ｂ ａ ｋＩｓ ｔｔ ｆ Ｌ Ｂｅ ｇ ｕ ２ ３ ５ ， ｈｎ ） Ｂｅ ｇ ｕＴ ｎ ｔｕｅｏ Ｐ Ａ， ｎ ｂ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ｎｉ
沈 社 会 ， 马俊 枫 ， 姚 金 声
（ 蚌埠坦克学院 ，安徽 蚌埠 ２ ３ ５ ） ３ ０ ０
摘
要： 本文借助 ＭＡＴＬ ＡＢ工具建立汽车驾驶控制系统的 Ｓ ｍｕ ｉ ｋ仿真模型 ，从定量和定性两个方面研究 ＰＩ ｉ ｌｎ Ｄ参数
的 改变 对 系 统 性 能 的 影 响 。 实践 表 明 ，Ｍ 软 件 是 研 究 和 分 析 控 制 系 统 的 一个 有 效 手 段 。 ＡＴ ＬＡＢ
２ １２ 行驶控 制器 ．．
行 驶控 制器是 整个控制 系统的核心部分 ，其功能是 根据汽车 当前速度 与指定速度 的差 值 ，产生相应的牵引
力 。行驶控制器为一典型的 Ｐ Ｄ控制器 ，其数学表述为 ： Ｉ 积分环节：（） （．）” ｘ １＋ （）
（） １ 速度操纵机构的位置改变用以没置汽车行驶的速度；
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅＳ ｍｕ ｉｋ ｓｍｕ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｆａｖ ｈ ｃｅ ｄ ｉｉ ｇｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔｍ ｓｅ ｔｂｉｈ ｄ Ｔｈ ｎ ｌ ｉ ｆ ｈ ｙ ｔｍ ｔ ｈ Ｉ ｓｒ ｃ ： ｈ ｉ ｌｎ ｉ ｌｔ ｄ ｌ ｅ ｉｌ—ｒｖｎ ｏ ｔｏ ｓｅ ｉ ｓａ ｌ ｅ ｅａ ａｙｓｓｏ ｅｓ ｓｅ ｗｉｈｔｅＰ Ｄ ｏ ｏ ｓ ｓ ｔ
是将速度 操纵机构 的位置转 换为相应 的速 度 ，它们的数
学关系如 下 ：
ｖ ｘ ， 【，】 ＝ａ＋ｂ ０ １
发展 ，汽 车 已成为现代社 会的主要交通 工具之 一。 本文 旨在借助 ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ工具对汽车驾驶控 制系统进行仿真分 析， 研究影响汽车驾驶控 制系统性能的主要 因素 ， 为汽车 的设计和 性能的改善提供 科学 依据 。
为 ０ ０ ｓ ．２ 。
ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｉ ｉ ｅ ． ｏ ｔｏ ｗ ｓ ｇ ｖ ｎ ｌ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｅ ｈｃｅ ｄ ｉｉ ｇｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ； Ａ ｙＷ ｒ ：ｖ ｃ ｉｌ —ｒｖｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ Ｍ ＴＬＡＢ； ｍ ｕｉ ｋｍ ｏ ｅ ；Ｉ Ｓｉ ｌ ｄ ｌ Ｄ ｎ Ｐ
１ 引言
关键词 ： 汽车驾驶控制系统 ； ＭＡＴＬ ＡＢ； ｉ ｌ ｋ模型 ； Ｉ Ｓ ｍｕｉ ｎ ＰＤ 中图分类号： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９ 文献标识码： Ｂ 文章编号 ：０ ３ ７ ４ （０ ７０ — ０ ５ ０ ｌ０ — ２ １２ ０ ）３ ０ ６ — ４
Ｓｉ ｌｔ ｎｏ ｅ ｉｌ－ ｉｉｇＣｏ ｔ ｌ ｓｅ ｍｕａｉ ｆ Ｖ ｈｃｅ－ ｖｎ ｎｒ ｔ ｍ ｏ ａ Ｄｒ ｏ Ｓｙ
维普资讯
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｓ￣ Ｃｏｎ ｒＩａ ｄ Ａｐｐｉａｔ ｎｓ ｄｕ ｔ ｔｏ ｎ ｌ ｉ ｃ ｏ
《 自动 化技术与应用 》２ ０７年第 ２ ０ ６卷第 ３期
基 于 ＭＡ ＡＢ的汽 车驾驶控 制 系统仿 真研究 Ｔ Ｌ