汽車(chē)自動(dòng)巡航系統(tǒng)PID控制策略的研究

摘要：文章介紹汽車(chē)自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，選擇基于Atmega 8單片機(jī)的PID控制策略實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的穩(wěn)定行駛及加速、減速的控制過(guò)程。本系統(tǒng)能有效地減輕長(zhǎng)途駕駛中駕駛員的工作強(qiáng)度，提高舒適性，并減少燃料消耗，利于環(huán)保。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)巡航；PID；Atmega 8

0 引言
據(jù)調(diào)查，10％的交通事故是由疲勞駕駛、操作不當(dāng)引起的，本文介紹的汽車(chē)自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)可以有效地減輕駕駛員的疲勞，避免交通事故，并利于環(huán)保。當(dāng)在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，打開(kāi)該系統(tǒng)的自動(dòng)操縱開(kāi)關(guān)后，巡航控制系統(tǒng)將根據(jù)行車(chē)阻力自動(dòng)增減節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，避免駕駛員頻繁踩油門(mén)踏板就可使汽車(chē)行駛速度保持一定，大大地減輕了駕駛員的疲勞強(qiáng)度。由于巡航控制系統(tǒng)能自動(dòng)地維持車(chē)速，避免了油門(mén)踏板不必要的人為變動(dòng)，進(jìn)而減少了汽車(chē)燃料的消耗和廢氣的排放。

1 汽車(chē)巡航控制系統(tǒng)的構(gòu)成
汽車(chē)電子自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)主要由巡航控制開(kāi)關(guān)、車(chē)速傳感器、電子控制單元(ECU)、汽車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)、執(zhí)行器等組成。電子自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)的組成部分及各部分在汽車(chē)內(nèi)的安裝如圖1所示。

下面將具體介紹各部分結(jié)構(gòu)原理及功能。
(1)巡航控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)接通主開(kāi)關(guān)后，若車(chē)速在巡航控制的范圍內(nèi)(一般為40～200km／h)時(shí)，斷開(kāi)“設(shè)定／滑行”開(kāi)關(guān)，此時(shí)車(chē)速會(huì)存儲(chǔ)于RAM中，汽車(chē)維持此速度穩(wěn)定行駛。當(dāng)駕駛員希望巡航的車(chē)速提高時(shí)，接通“恢復(fù)／加速”開(kāi)關(guān)，巡航控制ECU就會(huì)通過(guò)執(zhí)行器使節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度增大，使汽車(chē)加速行駛，此時(shí)，存儲(chǔ)汽車(chē)實(shí)際車(chē)速參數(shù)的RAM存儲(chǔ)器處于動(dòng)態(tài)刷新?tīng)顟B(tài)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間時(shí)的車(chē)速存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器，之后汽車(chē)將以此速度勻速行駛；當(dāng)駕駛員希望穩(wěn)定的車(chē)速降低時(shí)，接通“設(shè)定／滑行”開(kāi)關(guān)，巡航控制ECU就會(huì)通過(guò)執(zhí)行器使節(jié)氣門(mén)開(kāi)度關(guān)小，汽車(chē)減速滑行，此時(shí)存儲(chǔ)汽車(chē)實(shí)際車(chē)速參數(shù)的RAM存儲(chǔ)器處于動(dòng)態(tài)刷新?tīng)顟B(tài)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間時(shí)的車(chē)速存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器，之后汽車(chē)將以此速度勻速行駛。
(2)巡航控制ECU。用于接收各個(gè)傳感器送來(lái)的信號(hào)，再經(jīng)計(jì)算、加工處理后，向執(zhí)行器發(fā)出指令，控制執(zhí)行器的動(dòng)作。
(3)空檔啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。用于控制是否使汽車(chē)立即退出巡航控制狀態(tài)。
(4)制動(dòng)開(kāi)關(guān)。安裝于制動(dòng)踏板處，用于向巡航控制ECU傳送制動(dòng)信號(hào)(即駕駛員踩下制動(dòng)踏板的信號(hào))以使汽車(chē)迅速退出巡航控制狀態(tài)。
(5)車(chē)速傳感器。車(chē)速傳感器采集實(shí)際實(shí)時(shí)車(chē)速信號(hào)，作為電子控制單元的輸入量。