汽車行駛控制系統是應用很廣的控制系統之一

,

控制的目的是對汽車速度進行合理的

控制

,

它

是一個典型的反饋控制系統統

,

其工作原理如下

: 

使用汽車速度操縱機機構的位置變化設置汽車的指定速度，這是因為操縱機構的不同

位置對應著不同的速度

:

測量汽車的當前速度

,

求取它與指定速度的差值

:

由差值信號產生控

制信號驅動汽車產生相應的牽引力以改變并控制汽車速度值達到指定速度。在對這個系統

進行建模仿真前

,

需要先對此系統做簡單的介紹。

汽車行駛控制系統包含三部分機構。

第一部分

,

速度操縱機構的位置變換器」

位置變換器是汽車行駛控制系統的輸入

,

其作用是將速度操縱機構的位置轉換為相應

的速度

,

速度操縱機構的位置和設定速度間的關系為：

V=50x+45,x

∈

[0,1] 

第二部分，離散

PID 

控制器

離散

PID 

控制器是汽車行駛控制系統的核心部分。其作用在于根據汽車當前速度與

設定速度的差值，產生相應的牽引力。其數學模型為：

積分環節：

x(n) = x(n

?

1) + u(n) 

微分環節：

d(n) = u(n)

?

u(n

?

1) 

系統輸出：

y(n) = Pu(n) + Ix(n) + Dd(n) 

其中

u(n)

是控制器輸入，是汽車當前速度與設定速度的差值。

y(n)

是控制器輸出，即

汽車的牽引力，

x(n)

是控制器中的狀態量。

P

, I 

和

D

分別是

PID

控制器的比例、積分和微

分控制參數，在本例中取值分別為

P =1, I = 0.01

和

D = 0

。

第三部分，汽車動力機構

汽車動力機構是行駛控制系統的執行機構。

其功能是在牽引力的作用下改變汽車速度，

使其達到設定的速度。牽引力與速度之間的關系為

F = mv(

求導

)+ bv 

其中

v

是汽車速度，

F 

是汽車的牽引力，

m =1000kg 

是汽車質量，

b = 20

是阻力因

子。

解：

一、系統模型創建

按照前面給出的汽車行駛控制系統的數學模型，構建系統的

Simulink 

仿真模型，見

圖

8.34

（

a

）

。此仿真模型需要的系統模塊有：