汽車自動巡航系統PID控制策略的研究

摘要：文章介紹汽車自動巡航控制系統的結構組成和工作原理，選擇基于Atmega 8單片機的PID控制策略實現車輛的穩定行駛及加速、減速的控制過程。本系統能有效地減輕長途駕駛中駕駛員的工作強度，提高舒適性，并減少燃料消耗，利于環保。
關鍵詞：自動巡航；PID；Atmega 8

0 引言
據調查，10％的交通事故是由疲勞駕駛、操作不當引起的，本文介紹的汽車自動巡航控制系統可以有效地減輕駕駛員的疲勞，避免交通事故，并利于環保。當在高速公路上長時間行駛時，打開該系統的自動操縱開關后，巡航控制系統將根據行車阻力自動增減節氣門開度，避免駕駛員頻繁踩油門踏板就可使汽車行駛速度保持一定，大大地減輕了駕駛員的疲勞強度。由于巡航控制系統能自動地維持車速，避免了油門踏板不必要的人為變動，進而減少了汽車燃料的消耗和廢氣的排放。

1 汽車巡航控制系統的構成
汽車電子自動巡航控制系統主要由巡航控制開關、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、汽車制動開關、執行器等組成。電子自動巡航控制系統的組成部分及各部分在汽車內的安裝如圖1所示。

下面將具體介紹各部分結構原理及功能。
(1)巡航控制開關。當接通主開關后，若車速在巡航控制的范圍內(一般為40～200km／h)時，斷開“設定／滑行”開關，此時車速會存儲于RAM中，汽車維持此速度穩定行駛。當駕駛員希望巡航的車速提高時，接通“恢復／加速”開關，巡航控制ECU就會通過執行器使節氣門的開度增大，使汽車加速行駛，此時，存儲汽車實際車速參數的RAM存儲器處于動態刷新狀態，開關斷開瞬間時的車速存儲于存儲器，之后汽車將以此速度勻速行駛；當駕駛員希望穩定的車速降低時，接通“設定／滑行”開關，巡航控制ECU就會通過執行器使節氣門開度關小，汽車減速滑行，此時存儲汽車實際車速參數的RAM存儲器處于動態刷新狀態，開關斷開瞬間時的車速存儲于存儲器，之后汽車將以此速度勻速行駛。
(2)巡航控制ECU。用于接收各個傳感器送來的信號，再經計算、加工處理后，向執行器發出指令，控制執行器的動作。
(3)空檔啟動開關。用于控制是否使汽車立即退出巡航控制狀態。
(4)制動開關。安裝于制動踏板處，用于向巡航控制ECU傳送制動信號(即駕駛員踩下制動踏板的信號)以使汽車迅速退出巡航控制狀態。
(5)車速傳感器。車速傳感器采集實際實時車速信號，作為電子控制單元的輸入量。