车辆自适应巡航控制系统ACC设计.docx

车辆自适应巡航控制系统(ACC)设计与分析
付裕
一、 引言
ACC系统全称就是自适应巡航控制系统，它是一种智能化的行车自动控制系统，它是在早已存在的定速巡航控制技术的基础上发展而来的。在行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器会持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。当与前面的车之间的距离过小时（这可以在车内设定距离），ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，同时车内音响会发出警报声音提醒走神的驾驶员注意，它能有效的防止追尾这类事故的发生。本文将通过连续系统设计与分析的知识对ACC系统进行分析。
二、研究对象工作过程和要求描述
1.控制原理：
电控单元有两个输入信号，当测出的实际车速 高于或低于驾驶员调定的车速时，电控单元将这两种信号进行比较，得出两信号之差， 即误差信号，再经放大、处理后成为油门控制信号，送至油门执行器，驱动油门执行器动作，调节发动机油门开度，以修正两输入车速信号的误差，从而使实际车速很快恢复 到驾驶员设定的车速，并保持恒定。
2.系统框图如下：

三、被控对象的数学模型建立
m ——汽车质量
g ——重力加速度
f ——滚动阻力系数
C ——空气阻力系数
A ——等效迎风面积
r ——轮胎半径
gi ——变速器速比
di ——主减速器速比
η ——传动效率
当获取了自适应巡航状态下的速度控制目标ad后，整车期望转矩

四、控制系统的控制器模型设计
经查询资料可知发动机工作模式下的传递函数如下

综合查询的数据与发动机、变速箱、节气门控制器等传递函数可得，ACC系统的传递函数如下

五、 MATLAB仿真结果
单位阶跃响应：

伯德图

根轨迹图

六、控制系统性能分析
1、 稳态性能分析
1） 稳态误差分析
位置误差系数：
故稳态误差为：，故此系统具有良好稳态性能。
2） 根轨迹分析
由开环传递函数可知被控对象极点为：,零点为无穷远处。且当开环增益从零变到无穷过程中到达某一特定值时，根轨迹可能会穿越虚轴进入右半s 平面，因此该系统对部分开环增益值是稳定的。
2、 动态性能分析
系统稳态值：;
上升时间：；
峰值时间：；
二、 结论
综上所述，本控制系统设计各项性能指标良好，实现准确在固定加速度内并且平稳的调节控制车速数值，能做到不急加速，不抱死刹车，使车速保持尽量恒定状态。