[发明专利]基于模糊PID的汽车巡航控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及控制系统，特别是一种基于模糊PID(在过程控制中，按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID控制器(亦称PID调节器)是应用最为广泛的一种自动控制器)的汽车巡航控制系统。

背景技术

汽车巡航控制系统(CCS)发展至今已有三十多年的历史，它经历了机械控制，晶体管控制，模拟式微机控制和数字式微机控制四个阶段。由于国内对汽车巡航的研究起步较晚,并且技术相对落后，所以国内对汽车巡航控制系统的研究应用主要是以单车定速控制为主。虽然国内的一些机构已经开始了对电子式巡航控制装置的研究，但从总体上来说，目前国内对汽车巡航控制系统的研究还不是很成熟。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于模糊PID的汽车巡航控制系统，该汽车巡航控制系统能根据其偏差和偏差变化率，实时在线整定PID参数对汽车巡航系统进行智能调节，使汽车巡航控制系统能够响应速度快、超调量小和提高稳态精度。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的基于模糊PID的汽车巡航控制系统，其包括以电信号相连的汽车巡航控制系统模块、模糊控制模块、传统PID模块、模糊PID控制器设计模块、MATLAB仿真结果模块。

所述的汽车巡航控制系统模块，由控制开关、传感器、巡航控制电控单元和执行机构组成，其中：控制开关主要由巡航开关、制动开关、离合器开关或空档启动开关组成，传感器包括节气门位置传感器和车速传感器。

所述的模糊控制模块由模糊控制器和控制器组成，其中：模糊控制器由模糊化、模糊控制规则、模糊判断三部分组成，控制器由控制开关、车速传感器、电控单元和执行器组成。

所述的传统PID模块，用于根据汽车实际行驶车速与设定车速之间的偏差，参考过去、针对现在、预估将来各种状况，实现系统不变参数的汽车巡航控制，由比例、积分和微分控制部分组成。

所述的模糊PID控制器设计模块，用于对K_p、T_i、T_d参数进行在线调整以取得最佳控制效果功能，由模糊控制器的输入端、模糊化过程、模糊输出端组成。

所述的MATLAB仿真结果模块，由Simulink建立的汽车巡航系统与模糊PID控制器和传统PID控制器搭建的仿真结果图组成。

本发明提供的上述基于模糊PID的汽车巡航控制系统，其用途是：该系统在汽车巡航车速的控制中的应用。

本发明基于模糊PID的汽车巡航控制系统在汽车巡航车速的控制过程中，能够根据汽车巡航控制系统偏差和偏差变化率实时在线整定PID参数对PID进行智能调节，使车辆行驶速度很好的保持在设置的巡航车速。

本发明与与常规PID控制相比具有以下的主要的优点：

1.能使汽车巡航控制系统相应的超调减小，反应速度加快，从而使车辆行驶速度很好的保持在巡航车速。

2.正弦规律的波动是由于在建立汽车动力模型时使用了正弦变化的干扰力来模拟实际干扰力的缘故，通过对仿真结果的分析可知，模糊PID控制优于传统固定参数的PID控制方法，在不同的巡航车速下均可得到良好的控制效果，是一种适合于汽车巡航控制系统的控制方法。

3.当被控制对象的特性复杂、具有强非线性或者时变性时，传统的常规PID控制参数在调整不适当时会使控制系统振荡，工作状态不稳定，控制效果表现不佳，难以实现有效控制。而模糊控制不依赖系统的精确数学模型，因而对系统的参数变化不敏感，具有很强的鲁棒性。可以达到更好的预期控制效果。

附图说明

图1是本发明基于模糊PID的汽车巡航控制系统的硬件结构示意图。

图2是汽车巡航模糊控制模块示意图。

图3是模糊PID控制器设计模块示意图。

图4是利用MATLAB仿真结果示意图。

具体实施方式

本发明针对汽车巡航控制系统具有强非线性、时变不确定性，并受外界扰动、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的问题，提出了一种将模糊控制和PID控制相结合控制算法的汽车巡航控制系统。

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。

本发明提供的基于模糊PID的汽车巡航控制系统，其结构如图1至图4所示，包括：以电信号相连的汽车巡航控制系统模块、模糊控制模块、传统PID模块、模糊PID控制器设计模块、MATLAB仿真结果模块。