1、车速自动控制系统分析航天02011201班 束山山，2012302170雷文凯，车速自动控制系统目前许多轿车把车速自动控制系统作为配属设备或选配设备。轿车装有车速自动控制系统后，当驾驶员启动这一装置并进行一些简单的设置后，该装置可自动保持某一恒定速度行驶，而不踩油门。由于电子系统能准确地控制车辆的速度，从而使高速行驶的车辆更加安全、平稳。这在现实生活中也具有积极的意义。汽车在实际行驶过程中，有时要求汽车不能超过某一行驶速度。例如，通过城市的商业区中心时。行驶速度不能高于30公里每小时，有时又规定不能低于某行驶速度，例如，在高速公路上行驶时，车速不能低于80公里每小时。并且从经济效益出发，车速维
2、持在一定的数值时，可以使燃料充分燃烧，不仅降低了燃油量而且减少了尾气排放。然而，利用人工直接控制，很难实现上述要求，故必须采取自动控制和调整方法加以实现。尽管各种轿车的车速自动控制系统设计有所不同，但其主要部件的作用都差不多。其主要的部件如图：计算机控制系统（比较器）车速设定装置发动机执行器制动开关离合器开关转化器测速器车速控制系统其核心主要是计算机控制系统。控制装置是控制系统的中枢。它一旦测出实际车速高于或低于驾驶员调定的车速，就输出信号给执行器，让它调整节气门开度。控制信号是由装在控制装置中的闭环控制器产生的，它将传感器测出的系统辕出和输入信号进行比较，两个信号之差称为误差信号此信号经放大
3、、处理后成为控制信号，驱动执行器工作。首先，计算机控制系统可以接受车速设定装置的指令，完成对车速的设定，即车速给定值。然后，计算机控制系统根据给定值控制执行器工作。执行器可以控制发动机的空气吸入量、喷油嘴的喷油量等，使发动机的转速维持在一个恒定值，以此实现车速的恒定。测速器可以测量发动机的实时转速，即车速，然后将这一数据送入转化器，将车速信号转化为与给定值相同类型的电信号。再通过计算机控制系统，对目前的车速进行核对，并对其反馈信号进行调节，使输出信号保持恒定。驾驶员可以在特殊情况下通过制动开关和离合器开关对车速进行调节。当计算机控制系统检测到制动开关和离合器开关信号时，可以改变给定值，再通过执
4、行器来调节车速，以防止一些特殊情况的发生。车速控制系统给我们行车带来许多方便，但并不是在任何地方随时都可使用，比如，当驾驶环境不适于恒速行驶时如在交通拥挤、途有弯道、道路被冰雪覆盖、路面泥泞、打滑或陡坡等，不应使用速度控制系统；上陡坡或下陡坡时，为了更好地保养汽车不应该开启次装置。 现对其建立建立模型，并进行数学分析。下图为其模型简化图：控制对象：汽车 给定量：电压输出量：车速扰动量：路况、天气情况、车胎气压等等比较环节的数学关系表达式为Uk(S)=Kc*(1+tS)*Ur-Uf(S)/(1+TS) /(tS)速度反馈环节的传递函数为Uf(S)=Ksf*N(S)功率放大环节的传递函数为Ud(S
5、)=Ks*Uk(S)电动机电枢回路的传递函数为Id(S)=Ud(S)-Ce*N(S)/Rd*(1+Td*S)电动机输出传递函数为N(S)=Id(S)-Iz(S)*Rd/(Ce*Tm*S)其方框图如下所示：系统传递函数为W(S)=Kc*Ks *(1+tS)*(1+TS)/(AS4+BS3+CS2+DS+E)其中A=CeTmtTTd B=tCeTm(T+Td) C=Cet(Tm+T) D=t(Ce+KCKsKsf) E=KcKSKf查得数据为：Rd=2.5, Td=0.0167 Ce=1.2605, Tm=0.075, Ksf=0.07, T=0.00167, t=0.01, Ks=1当Kc=24
6、时，系统处于临界稳定，matlab仿真为当Kc=15，系统处于稳定，matlab仿真为时域分析相关程序为t=0:0.1:60;num=0.96192 576.8 576den=0.00173 0.000966 41.385 40.32;sys=tf(num,den);y1=step(sys,t);plot(t,y1)maxy1=max(y1); 最大值yss1=y1(length(t);pos1=100*(maxy1-yss1)/yss1 最大超调量 for i=1:1:601 峰值时间 if (y1(i)=maxy1) n1=i;endendtp1=(n1-1)*0.1 for i=601:-1:0 调节时间 if(y1(i)1.02|y1(i)0.98) m1=i;break;endendts1=(m1-1)*0.1 for i=1:1:600 上升时间 if(y1(i)0.98) k1=i;break;endendtr1=(k1-1)*0.1matlab仿真得 %=0.72，tp1=3.2s,tr=1.7s,ts=38.3参考文献：顾树生主编.自动控制原理（第4版）.北京：冶金工业出版社，2007邹伯敏主编.自动控制理论.北京：机械工业出版社，1999
