汽车电子学概论选修课程文献综述

1、【汽车电子学概论选修课程文献综述】题目：试论巡航控制系统的结构与使用 学 院：机械工程学院学 号：1001500242姓 名：熊 伟 指导老师：蒋 仁 卿 完成日期：2012/4/26摘要:巡航控制系统（英文简称CCS）是使汽车发动机出于有利转带范围，降低驾驶员的疲劳程度，提高乘员的舒适性的汽车自动行驶装置。本文就其发展历程、结构及使用进行了综述性的概括。关键词：巡航控制系统引言：随着全世界高速公路系统的推广、使用，以及人们生活水平的普遍提高，汽车驾驶在生活中扮演着越来重要的角色。同时对汽车各个方面的性能要求也越来越高。而巡航控制系统在改善汽车乘坐舒适性、燃油经济性、排放环保性甚至自动智能化等

2、方面的功能使其在汽车工业中占有重要的低位。研究其发展过程，了解其结构和工作原理及使用就变得十分必要了。一、 巡航控制系统的发展1、 最初来源巡航控制系统最先应用于飞机上，其英文名称为cruise control system，缩写为CCS，原意是指飞机从一个航口飞到另一个航口的巡逻航行。在飞机上的使用显示出了它相对于传统飞行无可比拟的优越性。随着汽车技术的逐步发展，人们对汽车的安全性与舒适性有了更高的要求，因此从上个世纪五十年代末开始，巡航控制系统被逐渐应用于汽车行业，并受到越来越多的关注1。 2、 简要介绍汽车巡航控制系统也称为速度控制系统或自动驾驶系统，汽车巡航控制系统实质上就是为减轻驾驶

3、员劳动强度，提高行驶舒适性，保证汽车和发动机都能在有利速度范围内运行的自动控制装置。汽车巡航控制系统的功用是：根据汽车行驶阻力的变化，自动调节发动机节气门开度的大小，使汽车保持恒定速度行驶。 其最为显著的作用是：1、减轻驾驶员的劳动强度，提高行驶安全性；2、稳定行驶速度，提高乘坐舒适性；3、节省燃料消耗，提高燃油经济性和尾气可排放性。此外，汽车巡航控制系统主要由电控单元、操纵开关( 主控开关、空挡启动开关、驻车制动开关、点火开关) 、传感器( 车速传感器、节气门位置传感器、节气门控制摇臂位置传感器) 和执行器(电磁离合器、驱动电机)等组成。23、 发展过程汽车巡航控制系统经历了机械控制系统、晶

4、体管系统、模拟集成电路控制系统和微机控制系统等几个过程。微机控制的汽车巡航控制系统自从1981 年开始应用于汽车后，发展迅速。新型汽车基本上都采用了微机控制的汽车巡航控制系统3。汽车巡航控制系统已经在原来传统的CCS上加以改进发展成为比较先进的自适应巡航控制系统ACC了。其最大的特点在于可以通过车辆前方的雷达和摄像头传感器测定与前方车辆的距离然后做出相应的车速调节以保证车辆在驾驶员所设定的安全距离中行驶。4、 发展方向汽车巡航控制系统发展至今，其技术已经逐渐趋于成熟。但是为了精益求精，各种各样的数据模型还在相继提出和建立。目前，PID方法、最优控制理论、滑模理论以及模糊理论等都被应用于ACC系

5、统控制技术的研究。4韩国汉阳大学提出的ACC系统控制算法中，理想减速度的确定方法采用LQ最优控制理论。其理论分析和仿真计算结果表明，该方法在考虑模型误差与系统控制执行器延迟的情况下仍可以较好地实现ACC系统的性能指标5。通过各种模型的建立以及智能公路概念的提出，巡航控制系统正向着微型化和集成化，走停控制，以及全自动智能驾驶的方向逐步迈进6。二、 巡航控制系统的结构1、 结构组成示意图巡航控制系统由巡航开关操纵手柄及各种开关、车速传感器、节气门传感器、电子主控单元（ECU）以及执行机构组成。其具体结构如下图所示。7这是巡航控制系统的开关操纵手柄，可以通过手柄的操纵以及电子控制单元（ECU）的处理

6、下实现记忆设定车速功能、等速控制功能、设定车速调节功能、取消和恢复功能、车速下限控制功能、车速上限功能、安全电磁离合器控制功能、自动取消功能、自动变速器控制功能、诊断功能等功能8。2、 工作原理的简介这是磁感应式车速传感器的安装位置及工作原理图和车速与节气门开度之间的关系图。在整个巡航控制系统中，车速传感器是实现车速调节控制的关键部件。驾驶员设定车速后，通过线性放大电路和节气门传感器将车速调节到指定位置，是的汽车按照设定的车速行驶。同时为了保证汽车实际行驶速度和设定车速吻合，则需要车速传感器将车轮实际旋转的速度实时地反馈给电控单元，电控单元通过实际车速与驾驶员设定车速的比较，将输出信号传递给执

7、行机构去实现节气门的开度的重新调节，通过控制进气量来实现对车速的控制。同时，节气门开度传感器和空气流量传感器有将实际节气门开度和实际空气进气量实时地反馈给ECU。就在这种情况下实现动态平衡，以保证车速的平稳运行。这就是巡航控制系统的控制过程及其工作原理。3、 ACC设计的改进自适应巡航控制系统ACC在传统的巡航控制系统CCS的基础上，加装了雷达传感器，其他部位为了适应ACC系统的变化做了相应的改变。ACC巡航控制系统的功能示意图如图所示。当雷达传感器探测到本车前方没有彻底时候，这时候则会按照驾驶员设定的速度行驶。如果当雷达传感器探测到本车前方有车子，则本车将会自动将车速降下来，使得本车与前车保

8、持驾驶员所设定的安全距离，这个过程就是ACC巡航控制系统的减速功能。当距离调节到安全距离之后，则ACC系统又会进入跟随状态，也就是本车以前车的速度行驶，以确保两车之间的距离不变，进而保证安全。当前车从本车车道上移走之后，本车将会在ACC系统的运作下将车速恢复到原先的速度行驶9。以上就是ACC系统的工作过程及原理。三、 巡航控制系统的应用1、国外著名汽车公司对巡航控制系统的应用与研究1）、Bosch 公司开发的ACC 系统包括雷达、转向传感器、执行机构和显示单元。ACC 系统包括原有的车辆电子控制单元ECU 以及位于车辆前端的传感器和控制装置SCU （Sensor and Control Uni

9、t）。SCU 用于完成对雷达信号的处理和ACC 流程控制。用于车辆动力性控制系统VDC （Vehicle Dynamics Control）的转向传感器可以帮助车辆预知其行驶路线。人机交互界面MMI （HumanMachineInterface）是ACC 系统与驾驶员交互的媒介， 包括操作开关、状态显示器、加速踏板、刹车踏板等。驾驶员通过MMI可启动、关闭ACC，设定行驶速度及安全车距10。2）、丰田公司利用雷达及CCD（Charge Coupled Device）作为车辆环境监控的传感器，适用于高速公路环境，已达商业化水平并配备于其高阶车款上。市区拥塞走走停停的Stop Go 系统为研发中之

10、下一代产品，其使用速度范围扩及040 km h。除巡航与自动跟车功能外并通过前方车辆之监控，实时判断危险发出警告，并可适时激活安全带紧缩与刹车总泵预建油压之碰撞减缓系统11。3）、本田公司运用毫米波雷达结合自动刹车与安全带制动器，发展CMS（Collision Mitigation Brake System），其目的在预警前方碰撞的危险，以及当碰撞无法避免时，通过主动式刹车与安全带作动，将人员与车辆的伤害降至最低。其逻辑设计分成3 阶段的控制：第1 阶段提供听觉（audio）与视觉（visual）警示，第2 阶段加入轻刹车与轻度安全带收缩的触觉（touch ）警示，第3 阶段动作更强大的刹车与

11、安全带收缩，以减缓冲击力并固定乘员12。2、国内高等院校对巡航控制系统的应用与研究我国一些高等院校对ACC 技术正在进行研究。北京理工大学车辆学院、清华大学汽车技术研究所等多家科研机构正在从事ACC 技术或相关技术的研制开发工作，并取得了一定的进展。北京理工大学对ACC 系统的研究多是针对基于CCS 系统的开发，对车辆速度的调节主要是通过控制节气门开度和自动换挡来实现，提出了将ACC 系统与车辆制动和防滑控制系统ABS ASR 相集成构成ABS ASR ACC 系统的整体设计方案。这种设计方案使ACC系统直接同车辆上的制动系统相关联， 在对车辆进行速度调节时，不但可以利用节气门、自动变速器，还

12、可以直接利用制动系统。当主车与目标车辆间的距离小于安全距离时，ABS ASR ACC 集成化系统可通过减小节气门开度、自动降低挡位的方法调节车速， 还可在必要时自动增加对车轮的制动力矩来实现快速调速， 从而为驾驶员提供更加充足的第一反应时间。清华大学所做的汽车主动安全性的研究，将ACC 技术融合其中，不但可以实现自动调整与目标车辆间的距离，而且还可以实现障碍主动避让，从而进一步提高了车辆行驶的安全性能13。四、 巡航控制系统最新研究方向1、 小型智能化计算机、执行元件更趋小型智能化发展。体积更小，安装拆卸更加灵便，智能化程度更高，操作更加简便，可以实现语音、影像相结合的集成系统14。2、 联动

13、、复合控制现有的巡航控制装置多是独立装置，如果在控制中提高感觉敏感度、响应性和更高精度，需要发动机控制用计算机、变速控制用计算机进行联动控制，使这些计算机形成一体化的复合控制15。3、 新控制理论的应用车辆的行驶状况受到载荷、发动机输出的变化等影响。驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自然的速度控制，模糊控制等新理论已不断地得到应用16。4、 追踪行驶控制目前巡航稳定行驶装置在道路交通混杂的情况下，不便于车辆接近时减速，拉开距离时加速。向前方车辆发射毫米波，利用雷达测定与前方车辆之间的距离进行追踪行驶可以解决这一问题17。五、 参考文献1 王连军. 汽车巡航控制系统的使用与发展. 文章编号：1009

14、-2374（2009）10-0009-022 周洁,子荫.汽车巡航控制系统及自适应巡航控制系统.航天技术与民品，2000.11.3 王连军. 汽车巡航控制系统的使用与发展. 文章编号：1009-2374（2009）10-0009-024 王景武,金立生. 车辆自适应巡航控制系统控制技术的发展. 2004.075 Yanakiew D et al.Analysis,Design,and Evalution of AVCS for Heavy-Duty Vehicle with Actuator Delay,California PATH Research Report.UCB ITS-PRR-98-1