第18嚣第3期
2000年6男
中国民航学院学报
JOURNALOF"CIVILAVb%'I'IONUNIVERSMOFCHINA
voll8No.3
JⅢ。20∞
嶷章■号100l~5000(2000)一03—0016—04
汽车巡航速度控制系统的
离建树,王佳,张雄
{中璃芄虢擎毫靛变棼工罄采,天津∞0湘}
捕要:提出了以单片机为控制核·心、以模糊控制理论为控制方法的摩擦系数测试奉车速控制方
法,设计了婶普通车的跹动方案,分析了该方法的可行性。通过实验,
了它的稳定性,同时
也证甥了这是一稃薄攀秀行秘速爱控裁方法。
关键词:巡航速度;模糊控制穗论;摩擦系数
中国分类母:TP273 文献标识码:A
O弓l言
撵擦系数测试车是对枫场跑道摩擦系数进行测璧的专用车辆,是对恶劣天气情况(鞭、雪、霜猿等)
下飞桩能否安全着陆幸#出粼断的专韭设备。为了瑟鬣减步涮薰嚣匿,要求朦擦系数测试车在几乎建全功
率输出时起步加速,在相当稳定的速度下测量,这样就给操作人员增加了难度,如果测量是在非匀速下
进行,就会影响剿测量结果的可靠性。懒定的工作速度是准确测量的保证,同时,工作的安全性也要求速
囊耱翻系统静热入。
汽车速度埒很多因素有关,所以它的控制也是一个多随机变量系统,鬻对每个变域的变化规律搞清
楚才能实现精确的速度控制,但这很难实现,为了赖化控制结构,引用了模糊控制理论,从车速控制的安
全投、经济性考惑,采是本设计方洼是蠢优越牲静。
1巡航速度控制的设计
l。l汽车建度鸯蔫擦系数的关系
汽车速度与很多因素有关,在相同的发动机动力输出条件下,车速受路面的摩擦慈数(含水墩、结冰
否、檄造度等)、轮胎的附着力、外部风搬力、路面坡度等影响。汽车的行驶过程是克服辑种阻力的过程,
魏每一瓣淘丽袁,各种阻力之稳(F§)燕个夔祝变鬣,汽车骰匀速运葫(逮舷建度下)时,单位时簿斑发蘑
机的输出动力∽≈)应和各种阻力之和憎。)相等。
摩擦系敷的测量是按照嗣际民航组织(ICAO)的规定,以96km/h的速度匀速测蹩。摩擦系数与速
度、栩速麦都毒蹩系,摩攘系数与速褒的关系夔线始辫1辑承。
从曲线中可以看出,孽擦系数测试率的工 ”
作速度低T95km/h时,摩擦系数与速魔关系
较大+太于96奴濂时,受速爱彰睫较,】、。担是,
跑道上的测试遥要考虑安全性,所鞋,本设计的
速庶控制精度定为96+4km/h。巡航邋度是
较蕞日期:2000一∞一27
蒹盒璜量:串鬻耗靛墓禺辩酶蕊垒舞弦臻基【19蚓055-01)
作者篱介:高建树(1966一)。男、河南太康^+王糕师,工学学士
t
j\\
L—。。.。——————,—。。—..。.———————,,.。.。..+—..—一一95 130 口,fI∞.h叫)
嗣1摩撩承数与速度羔系曲残
万方数据
第18卷第3期 高建树,王佳.张雄.汽车巡航速度控树系统的设计 17
在一定速度前提下才能进入,进入之后由控制系统对车的行驶速度(作为反馈信号)与设定的巡航速度
进行比较,以车速与设定值相比的差值的大小及正负号,加速度的大小及正负号为两个参考值由程序计
算,输出调节大小和方向的信号,由调节器控制发动机风门并调节其输出功率,调节速度至设定速度,在
误差范围内以设定速度匀速运动。
1.2系统设计
采用霍尔效应传感器拾取速度脉冲信号,在传动轴上配置6个突起块,传感器可以产生连续脉
冲,对应于96km/h的速度,其频率为:
,=vd(DⅡ)“(6/3600)=96×1ooo/(o.5如)=92Hz
采用体积小、动力源方便、调节速度快的晶体管闭环频率控制的步进电机作为执行器件。特点是检
测交流电机气隙磁场的大小和方向,电力电子变换器产生与气隙磁场同向的磁化电流和与气隙磁场垂
直的有效电流,进行转矩控制。采用32细分运行模式使脉振能量降低99.88%。为了避免干扰,对步进电
机的触发采用脉冲双沿触发方式,即下降沿触发光耦导通,上升沿才使电机响应。巡航速度控制系统框
图如图2所示。
控制系统使用MCS一5l系列的8031
单片机,外接EPRoM2764作为8031的片
外程序存储器,其标准存储时间为250,us。
27“采用双译码编程方式。A。Afl上地址
信号经X,Y译码后在X选择线和Y选择
线上产生选择信号,选中存储阵列单元中
国2巡航连虎控制系统主框圉
相应地址的存储单元工作,并在控制电路控制下对所选中的存储单元进行读出(或编程写入),从存储
单元读出的8位二进制信息,经输出缓冲输出到数据线q~01上。
A,D转换中数据信号与单片机共有三种传递方式:定时传送,查询传送、中断传送。A/D转换时,系统
不能兼职其他功能,故采用查询方式,利用软件查询E()C的状态,确认转换结束则开始传送。
2764的接线方式不同,它有4种工作方式:读方式、编程方式、检验方式和备用方式。程序对输出
控制量采用查表方式,在程序中预设巡航速度K,车速分档值、加速度分档值和输出值。其中,查询表的
横坐标为反馈车速K与巡航速度K的差值AE。,纵坐标为本次差值AE。与前次差值舡。的差值
岔矗,系统对程序初始化时AEx和△2既均调入内存,△&赋初始值为“0’,△&按速度值分七个档。如表
1所示。
表中对应地址为0~6:
0.93km/h≤r<94kngh
1.94km/h≤V<95km/h
2 95km/h≤V<96km/h
3.r=96km/h
4.96km/h
记录数据麴表2、袭3、裘4辨示;
万方数据
第18卷第3期 高建树,王佳,张雄-汽车巡航速度控制系统的设计 19
表2车建与时间对应数据{第1次记录)
时间t/s 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
车速t,/Oan.h。)94956 96196.8 972 969 96696.1 9'35 951955 96298496.3 962
时间‘/'s 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 5D 52 54 56 58
车速,,/Oma.h1)957 954 952 950958 962963 96.1 958 956 95.3 95095.6 960 962
表3车建与时间对应数据(第2攻记录)
时间皓 O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
车速_【,/Oan-h一'936 949 957 96.2 96.7 971 96.7 964962 96095795.4 951 95.5 96.2
町吲。舟 30 卫 34 36 38 40 啦 44 46 48 50 盟 54 55 58
车速*/(km.h1)963 96.1 967964 961956 950 958 964 96.5 96396.1 958 95.6 959
表4车建与时间对应簸据f第3趺记录’
时同f内02 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 2吕
圭壅!竺!:!兰!!!:!堑;!!!!塑:!!!:!坚!垫!墼!!!:!!!!墼!!!!坠!!!;!
时fHJI岛 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58
车速。^kmhl)95896.4 965 96.2 958 956 953 93A950 95.6 959 962 963 963 961
三次测量平均值:VI=95,9km/h;K=96.1km/h;"V3=96.0km/h。三次速度记录曲线如图3、图4,图5所示。
●
号
量
詈
99
98
97
96
95
94
93
92
91
90
/、 ⋯ 一/V \/、、—7
0 4 8 12 16 20 24 2s 32 4044 48 5256印
围4速度记录曲或I 呐
数据分析结果表明,在大负载条件下,三次
试验结果均满足设计要求,系统可以稳定地工作
在96土Ikmm范围内,控制精度高于96+4km/h
的ICAO标准。
3实验结论
1要
一9798
l96
喜嚣
苫器
嚣
1蓍曼
一97
ii
苫;
90
/一 \/ \/
O 4 8 12 16 20 2428 3240“485256∞
围5速度记录曲践2 f/s
/^、7~ 一/、/,——~ // \/ 一
0 4 8 12 16 20 2428弛4044 4852 5660
围6速度记录曲残3 唯
实验表明,该系统工作可靠、成本低、控制精度高、超调量小,可以保证车辆安全。为了提高测量精度
及测量的方便性,摩擦系数测试车应设置巡航速度控制系统。
参考文献:
iJ]陈东军.铁路列车速度监控系统的研制明 白动化博览.1998,(2):23一M
12]划智勇.纯滞后工业系统的复台模橱控制明白动化仪表.】99墨(0:24一雏
(英文摘要等下转第29页1
(责任编辑:李侃) 万方数据
(上接第19页)
ADesignfortheCruiseSpeedControlling
SystemofAutomobiles
GAO3ian-shu,WANGJia,ZHANGXiong
≯印谢珥耕fo,A妇art勘和自卿赫CAUC,7礅鼬3003谨},C%iaa)
Abstract:TbSspaperpresentsaspeedcontrollingmethodforthefrictioncoeffmenttestingvehiclewiththe
s抽g珐一chipcontrollerasthecontrollingcoreandthefurycontroltheory黼thecontrollingmethodology,
and.aSaresult.worksoutaplanfortheadaptationofcommonautomobilestothispurposeThepa-
peralsoanalysesthefeasibilityofthemethodExper妇∞担havetestifiedl。i穗stabilityandeasy
realL殂tion.
Keywordscruisespeed;fuzzycontroltheory;frictioncoefficient
万方数据
汽车巡航速度控制系统的设计
作者: 高建树, 王佳, 张雄
作者单位: 中国民航学院,航空港工程系,天津,300300
刊名: 中国民航学院学报
英文刊名: JOURNAL OF CIVIL AVIATION UNIVERSITY OF CHINA
年,卷(期): 2000,18(3)
引用次数: 0次
参考文献(2条)
1.陈东军 铁路列车速度监控系统的研制 1998(2)
2.刘智勇 纯滞后工业系统的复合模糊控制 1998(5)
相似文献(0条)
引证文献(2条)
1.薛玲 基于PIC16F873的汽车巡航控制系统的仿真与设计[学位论文]硕士 2005
2.孙孝武 汽车巡航控制系统[学位论文]硕士 2004
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgmhxyxb200003004.aspx
下载时间:2010年1月28日