基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

摘要：随着汽车工业和公路运输业的发展，汽车会越来越普及，人们将需要更加

舒适、简便和安全的交通工具。汽车巡航控制系统是一种辅助驾驶系统，它不但

可以减轻驾驶员的负担，还可以提高驾车的舒适性。汽车巡航控制系统具有非线

性、时变不确定性，并受到外界扰动、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，本文介绍了一种基于模糊PID控制算法的汽车巡航控制

系统。

本文首先阐述了汽车巡航控制系统的历史背景、在国内外的研究应用现状及

其发展趋势，并详细介绍了巡航控制系统的构成。通过对一种采用闭环控制的巡

航控制系统进行分析，阐述了巡航控制系统的控制原理。

然后，本文对汽巡航控制系统进行了简要的分析，将模糊PID控制方法作为

其控制方案，并设计出系统的模糊控制器。以轿车为对象，分析了汽车在行驶过

程中的驱动力及受到的各种阻力和干扰力，并建立起汽车纵向动力学模型。利用

MATLAB建立了系统的仿真模型，并对汽车巡航控制系统进行了仿真和分析。由仿

真结果可知，模糊PID控制方法能使系统相应的超调减小、反应速度加快、控制

效果良好，是一种适用于汽车巡航控制系统的控制方法。

论文的内容是基于传统的汽车巡航控制系统，对现有的PID控制进行完善

和优化。发挥模糊控制的优势对现有的汽车巡航控制系统进行改进，令控制过程

具有一定的智能水平。有助于提高巡航控制的效果，减少车速变化，最大限度节

省燃料，降低排气污染，提高发动机的使用效率，改善汽车动力性和乘坐舒适性。

最后利用MATLAB软件中的模糊逻辑工具箱对系统的设计进行仿真，验证系统设

计的可行性，观察模糊控制的效果，并对部分基础电路进行设计。通过仿真结果

分析得出平均巡航响应时间加快了15.9秒，响应超调量平均减小了15.02%。有

助于模糊控制在汽车巡航系统中应用的普及。

关键词: 巡航控制系统; MATLAB; 模糊PID; 仿真