汽车自动巡航系统PID控制策略的研究

摘要：文章介绍汽车自动巡航控制系统的结构组成和工作原理，选择基于Atmega 8单片机的PID控制策略实现车辆的稳定行驶及加速、减速的控制过程。本系统能有效地减轻长途驾驶中驾驶员的工作强度，提高舒适性，并减少燃料消耗，利于环保。
关键词：自动巡航；PID；Atmega 8

0 引言
据调查，10％的交通事故是由疲劳驾驶、操作不当引起的，本文介绍的汽车自动巡航控制系统可以有效地减轻驾驶员的疲劳，避免交通事故，并利于环保。当在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，巡航控制系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，避免驾驶员频繁踩油门踏板就可使汽车行驶速度保持一定，大大地减轻了驾驶员的疲劳强度。由于巡航控制系统能自动地维持车速，避免了油门踏板不必要的人为变动，进而减少了汽车燃料的消耗和废气的排放。

1 汽车巡航控制系统的构成
汽车电子自动巡航控制系统主要由巡航控制开关、车速传感器、电子控制单元(ECU)、汽车制动开关、执行器等组成。电子自动巡航控制系统的组成部分及各部分在汽车内的安装如图1所示。

下面将具体介绍各部分结构原理及功能。
(1)巡航控制开关。当接通主开关后，若车速在巡航控制的范围内(一般为40～200km／h)时，断开“设定／滑行”开关，此时车速会存储于RAM中，汽车维持此速度稳定行驶。当驾驶员希望巡航的车速提高时，接通“恢复／加速”开关，巡航控制ECU就会通过执行器使节气门的开度增大，使汽车加速行驶，此时，存储汽车实际车速参数的RAM存储器处于动态刷新状态，开关断开瞬间时的车速存储于存储器，之后汽车将以此速度匀速行驶；当驾驶员希望稳定的车速降低时，接通“设定／滑行”开关，巡航控制ECU就会通过执行器使节气门开度关小，汽车减速滑行，此时存储汽车实际车速参数的RAM存储器处于动态刷新状态，开关断开瞬间时的车速存储于存储器，之后汽车将以此速度匀速行驶。
(2)巡航控制ECU。用于接收各个传感器送来的信号，再经计算、加工处理后，向执行器发出指令，控制执行器的动作。
(3)空档启动开关。用于控制是否使汽车立即退出巡航控制状态。
(4)制动开关。安装于制动踏板处，用于向巡航控制ECU传送制动信号(即驾驶员踩下制动踏板的信号)以使汽车迅速退出巡航控制状态。
(5)车速传感器。车速传感器采集实际实时车速信号，作为电子控制单元的输入量。