发布时间 : 星期五 文章基于模糊PID控制的汽车巡航系统的设计更新完毕开始阅读51d6a1d6c1c708a1284a44b7
盐城师范学院毕业论文(设计)
型，由负压操纵节气门；另一种是电动机驱动型，由电动机操纵节气门。这里介绍真空驱动型执行器。 1) 真空驱动型执行器
施加负压的方法有两种：一种是仅从发动机进气歧管施加负压；另一种是当进气歧管负压太低时，用真空泵提高负压，如图2.3所示。真空驱动型执行器主要由控制阀、释放阀、电磁线圈、膜片、回位弹簧和空气滤清器组成。
(a) (b)
图2.3 真空驱动型执行器控制方法
(a)仅从发动机进气歧管施加负压；(b)用真空泵提高负压 Figure 2.3 Vacuum-driven actuator control methods
(a) Exert negative pressure from the intake manifold; (b) Improve negative pressure with a vacuum pump
(1) 控制阀，如图2.4所示。
用于将大气压状态下的空气或真空吸入执行器。当电磁线圈通电时，大气压状态下的空气通道关闭，进气歧管的真空通道打开，在执行器内部产生一负压，由于吸力大于回位弹簧弹力，膜片向左移动，使节气门开大，车速升高。当电磁线圈不通电时，大气压状态下的空气充满控制阀，回位弹簧将膜片推回，节气门关小，车速降低。ECU通过对控制阀电磁线圈的电流通断间隔进行控制，即可改变节气门开度，实现车速控制。
第 5 页 共 40 页
盐城师范学院毕业论文(设计)
(a) (b)
图2.4 控制阀
(a)电磁线圈通电；(b)电磁线圈不通电
Figure 2.4 Control Valve
(a) Electromagnetic coils energized; (b) Electromagnetic coil is not energized
(2) 释放阀，如图2.5所示。
用于取消巡航控制时，使大气压状态下的空气进入执行器，以便在较短时间内关闭节气门。巡航系统工作时，释放阀电磁线圈有电流通过，大气压状态下的空气通道关闭；取消巡航控制时，释放阀电磁线圈停止供电，回位弹簧将膜片弹回，节气门关闭，此时控制阀供电停止，空气经过控制阀进入执行器。如果控制阀安装在真空引入位置，当发生故障时，释放阀相当于一个安全阀。控制阀将来自释放阀的大气引入执行器，使节气门关闭，降低初速，以确保安全。
(a) (b)
图2.5释放阀 (a)结构；(b)工作特性
第 6 页 共 40 页
盐城师范学院毕业论文(设计)
Figure 2.5 release valve
(a) Structure; (b) Operating Characteristics
(3) 真空泵，如图2.6所示。
由电动机、连杆、单向阀和膜片组成。由于进气室负压的作用，单向阀A通常保持打开，向执行器提供负压；当进气室负压低时，ECU发出信号接通真空泵，负压由单向阀B提供给执行器。
(a) (b)
图2.6真空泵 (a)结构；(b)工作原理 Figure 2.6 Vacuum Pump (a) Structure; (b) Work
(4) 真空控制开关
用于检测进气室负压，当压力低于22.7 kPa或更低时，真空控制开关接通将信号送至ECU。
2.2 巡航控制原理
汽车巡航系统是一个典型的闭环负反馈控制系统，其原理如图2.7所示。[26]
第 7 页 共 40 页
盐城师范学院毕业论文(设计)
图2.7 汽车巡航控制原理图 Figure 2.7 Schematic of Cruise Control
CCS ECU的信号有2个，一是驾驶员根据行驶条件，通过巡航开关设定的巡航车速信号；二是车速传感器输入的实际车速反馈信号。当巡航设定车速信号和实际车速反馈信号输入CCS ECU后，CCS ECU经过比较运算可得速度偏差变化E和偏差变化率EC，经过处理后，再结合当前节气门的开度信号，可得到控制节气门开度大小的控制信号，CCS ECU将控制指令发送给执行机构，执行机构就可驱动节气门拉索调节发动机节气门开度的大小，将实际车速迅速调节到驾驶员设定的车速值，从而实现恒速控制。
2.3 汽车巡航控制系统的优点
1) 提高了汽车行驶的稳定性和舒适性。巡航控制系统保证了汽车在有利车速下恒速行驶，大大提高了其稳定性和舒适性。
2) 提高了汽车行驶的安全性。巡航控制系统实现了自动驾驶，尤其是在上坡，下坡或平路行驶，司机只要掌握好转向盘，不用踩加速踏板和换档就能等速稳定运行，减轻司机劳动强度，可使精力集中确保行车安全。
3) 可降低油耗和排气污染。巡航控制系统选择在最有利的车速和发动机转速下运行，可平均节省燃油15%，并使燃烧安全，热效率高，排气中的CO、NOx、CH 大量减少，有利于环保。
4) 减少磨损延长寿命。稳定恒速行驶使额外惯性力减少，所以机件磨损少使寿命增加，故障减少。[27]
3. 引入模糊控制的必要性
3.1 模糊控制的产生背景
第 8 页 共 40 页