本文介紹汽車自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，選擇基于Atmega 8單片機(jī)的PID控制策略實(shí)現(xiàn)車輛的穩(wěn)定行駛及加速、減速的控制過(guò)程。本系統(tǒng)能有效地減輕長(zhǎng)途駕駛中駕駛員的工作強(qiáng)度，提高舒適性，并減少燃料消耗，利于環(huán)保。

據(jù)調(diào)查，10％的交通事故是由疲勞駕駛、操作不當(dāng)引起的，本文介紹的汽車自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)可以有效地減輕駕駛員的疲勞，避免交通事故，并利于環(huán)保。當(dāng)在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，打開(kāi)該系統(tǒng)的自動(dòng)操縱開(kāi)關(guān)后，巡航控制系統(tǒng)將根據(jù)行車阻力自動(dòng)增減節(jié)氣門開(kāi)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(qiáng)度。由于巡航控制系統(tǒng)能自動(dòng)地維持車速，避免了油門踏板不必要的人為變動(dòng)，進(jìn)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(tǒng)的構(gòu)成

汽車電子自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)主要由巡航控制開(kāi)關(guān)、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、汽車制動(dòng)開(kāi)關(guān)、執(zhí)行器等組成。電子自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)的組成部分及各部分在汽車內(nèi)的安裝如圖1所示。

下面將具體介紹各部分結(jié)構(gòu)原理及功能。

(1)巡航控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)接通主開(kāi)關(guān)后，若車速在巡航控制的范圍內(nèi)(一般為40～200km／h)時(shí)，斷開(kāi)“設(shè)定／滑行”開(kāi)關(guān)，此時(shí)車速會(huì)存儲(chǔ)于RAM中，汽車維持此速度穩(wěn)定行駛。當(dāng)駕駛員希望巡航的車速提高時(shí)，接通“恢復(fù)／加速”開(kāi)關(guān)，巡航控制ECU就會(huì)通過(guò)執(zhí)行器使節(jié)氣門的開(kāi)度增大，使汽車加速行駛，此時(shí)，存儲(chǔ)汽車實(shí)際車速參數(shù)的RAM存儲(chǔ)器處于動(dòng)態(tài)刷新?tīng)顟B(tài)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間時(shí)的車速存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器，之后汽車將以此速度勻速行駛；當(dāng)駕駛員希望穩(wěn)定的車速降低時(shí)，接通“設(shè)定／滑行”開(kāi)關(guān)，巡航控制ECU就會(huì)通過(guò)執(zhí)行器使節(jié)氣門開(kāi)度關(guān)小，汽車減速滑行，此時(shí)存儲(chǔ)汽車實(shí)際車速參數(shù)的RAM存儲(chǔ)器處于動(dòng)態(tài)刷新?tīng)顟B(tài)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間時(shí)的車速存儲(chǔ)于存儲(chǔ)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(gè)傳感器送來(lái)的信號(hào)，再經(jīng)計(jì)算、加工處理后，向執(zhí)行器發(fā)出指令，控制執(zhí)行器的動(dòng)作。

(3)空檔啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。用于控制是否使汽車立即退出巡航控制狀態(tài)。

(4)制動(dòng)開(kāi)關(guān)。安裝于制動(dòng)踏板處，用于向巡航控制ECU傳送制動(dòng)信號(hào)(即駕駛員踩下制動(dòng)踏板的信號(hào))以使汽車迅速退出巡航控制狀態(tài)。

(5)車速傳感器。車速傳感器采集實(shí)際實(shí)時(shí)車速信號(hào)，作為電子控制單元的輸入量。

2 巡航控制系統(tǒng)的工作原理

? ??圖2是一種典型的雙閉環(huán)汽車電子巡航控制系統(tǒng)原理框圖。由圖2可知，控制器的輸入是設(shè)定的固定車速信號(hào)與實(shí)際車速的反饋信號(hào)之差。ECU將這兩種信號(hào)進(jìn)行比較，得出誤差信號(hào)，經(jīng)放大、處理后成為節(jié)氣門控制信號(hào)，送至節(jié)氣門執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門執(zhí)行器工作，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度，以修正實(shí)際車速，從而將實(shí)際車速很快調(diào)整到駕駛員設(shè)定通常將汽車在平坦路面上行駛時(shí)車速與節(jié)氣門開(kāi)度的關(guān)系存儲(chǔ)在巡航控制系統(tǒng)ECU的ROM中。巡航控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)車速自動(dòng)維持汽車恒速行駛。

汽車在巡航定速狀態(tài)下，當(dāng)汽車速度下降時(shí)，ECU加大節(jié)氣門開(kāi)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率升高，轉(zhuǎn)矩增大，車速達(dá)到設(shè)定速度。反之，減小節(jié)氣門的開(kāi)度。系統(tǒng)進(jìn)行巡航控制時(shí)，若在平坦路面上車速為v，按下設(shè)定開(kāi)關(guān)進(jìn)入巡航控制的自動(dòng)行駛狀態(tài)，一旦遇到爬坡時(shí)，則行駛阻力增加，如不進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，車速就會(huì)降低，此時(shí)巡航控制器會(huì)按照一定的控制規(guī)則使節(jié)氣門開(kāi)度變大，使車速穩(wěn)定在v，重新取得動(dòng)力平衡。當(dāng)遇到下坡時(shí)，行駛阻力減小，巡航控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開(kāi)度變小，使車速保持在v取得平衡。因此，即使行駛阻力發(fā)生變化，車速也只在很小范圍內(nèi)變化，達(dá)到穩(wěn)定行駛的目的。當(dāng)車速超出特定上下限時(shí)，巡航系統(tǒng)不工作。這個(gè)上下限的范圍并不固定依車型的不同而略有差別。

當(dāng)系統(tǒng)的傳感器出現(xiàn)故障，或控制信號(hào)電路被切斷時(shí)，傳感器輸出為零，此時(shí)車速超出特定上下限，巡航控制系統(tǒng)停止工作。