《汽車電子控制技術(shù)基礎(chǔ)》PPT課件（圖文）

1、汽車電子控制技術(shù)第 2 章 汽車電子控制技術(shù)基礎(chǔ) 2.1 汽車電子控制系統(tǒng)的組成與特征2.2 汽車傳感器2.3 汽車電子控制單元（ECU）2.4 汽車電子控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件2.5 汽車電子控制系統(tǒng)中的控制理論2.6 汽車綜合控制2.1.1 汽車電子控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成2.1 汽車電子控制系統(tǒng)的組成與特征給定值傳感器A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器執(zhí) 行機(jī) 構(gòu)被 控對(duì) 象控制器被控參數(shù)微型計(jì)算機(jī)圖2-1 電子控制系統(tǒng)的基本框圖汽車電子控制系統(tǒng)基本組成框圖 汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為電子控制單元 ECU(Electronic Control Unit)。 控制系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。傳感器數(shù)字輸入存儲(chǔ)

2、器A/D轉(zhuǎn)換器輸入端口 CPU存儲(chǔ)器輸出端口驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入接口圖2-2 汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成計(jì)算機(jī)輸出接口1.硬件 軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，核心是控制軟件。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī)制造廠提供，應(yīng)用軟件由控制系統(tǒng)研發(fā)人員編制。1）系統(tǒng)軟件 操作系統(tǒng)、語(yǔ)言加工系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)等2）應(yīng)用軟件 數(shù)據(jù)采集與傳輸、被控系統(tǒng)的模型、控制算法、故障自診斷系統(tǒng)等2. 軟件2.1.2 汽車電子控制系統(tǒng)的特征1.目的性 提高汽車行駛能力、可操縱性、穩(wěn)定性和自適應(yīng)性； 改善汽車行駛的姿態(tài)控制、乘坐的舒適性； 降低汽車的能耗、尾氣排放、減少污染。2. 相關(guān)性 汽車上的電子控制系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的； 單一的控制系統(tǒng)

3、都會(huì)出現(xiàn)非預(yù)期的結(jié)果； 各子系統(tǒng)的最佳，不一定能獲得整個(gè)系統(tǒng)的最佳，甚至降低了子系統(tǒng)預(yù)期的性能。汽 車 綜 合 控 制 系 統(tǒng)懸 架控制系統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)操 縱控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)第三層第二層第一層單個(gè)裝置控 制子系統(tǒng)控 制3.層次性 汽車控制系統(tǒng)一般可分為三個(gè)層次：例：發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)4.隨機(jī)性 汽車在不同的環(huán)境條件下行駛，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足動(dòng)態(tài)的、不確定的或隨機(jī)的動(dòng)態(tài)工況。電控燃油噴射系統(tǒng)(EFI) 點(diǎn)火正時(shí)控制點(diǎn)火提前角控制點(diǎn)火能量控制 怠 速控制系統(tǒng) (ISC)廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng) (EGR)噴油量控制噴油時(shí)間控制噴油順序控制 電 控點(diǎn)火系統(tǒng) (ESA)發(fā) 動(dòng) 機(jī) 控 制 系 統(tǒng)2

4、.1.3 汽車電子控制系統(tǒng)的工作原理1. 檢測(cè) 汽車各部位的傳感器檢測(cè)不斷變化工作狀況信息、環(huán)境信息提供給ECU；3. 執(zhí)行 通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)汽車的工作狀況進(jìn)行控制。必要時(shí)，可對(duì)汽車工作狀況信息顯示或報(bào)警。2. 判斷、決策和控制 汽車電子控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)的工作狀況信息用預(yù)先存放在ECU中的指令程序、控制算法發(fā)出控制信號(hào)；ECU I/O輸入回路CPU存儲(chǔ)器A/D空氣流量 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速節(jié)氣門位置冷卻水溫進(jìn)氣溫度 曲軸位置車速爆震氧傳 啟動(dòng)信號(hào)空調(diào)開關(guān)輸出回路噴油量控制點(diǎn)火正時(shí)控制怠速控制故障自診斷廢氣再循環(huán)其它輔助控制傳感器控制項(xiàng)目發(fā)動(dòng)機(jī)集中電子控制系統(tǒng)微處理器A/DA/D存儲(chǔ)器D/A車 速傳感器油

5、箱傳感器D/A車速表燃油液位指示儀表 圖2-4 電子控制的車速表及燃油液位指示儀表系統(tǒng)指示儀表系統(tǒng)2.2 汽車傳感器 汽車傳感器也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。 目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上多達(dá)二百余只傳感器。 汽車傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中。 汽車傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.多功能化 一個(gè)傳感器可實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同種類多個(gè)參數(shù)的檢測(cè)。3.集成化 IC制造技術(shù)和精細(xì)加工技術(shù)制作IC式傳感器。4.智能化 指?jìng)鞲衅髋c大規(guī)模集成電路結(jié)合，帶有CPU，具有智能功能

6、，以減少ECU的復(fù)雜程度。2.數(shù)字化 適應(yīng)汽車控制計(jì)算機(jī)的信息輸入。 汽車傳感器種類很多，實(shí)際應(yīng)用一般按傳感器輸入量，即傳感器檢測(cè)的量分類，如2.2.1 汽車傳感器的分類 力 學(xué) 量熱力學(xué)量其 它檢測(cè)量單 位檢測(cè)量單 位檢測(cè)量單 位位置或位移速度加速度轉(zhuǎn)角或角位移轉(zhuǎn)速力轉(zhuǎn)矩爆震Mm/sm/s2 rad r/minN NmPa 溫度壓力流量, 真空度 KC KPa MPakg/s m3/s Pa 氣體成分氣體濃度mol mol分 類按能量關(guān) 系主動(dòng)型：傳感器無需外加輸入電源。 如：磁電、熱電、壓電、光電等。被動(dòng)型：傳感器需外加輸入電源。 如：電阻、電容、電感、磁阻、熱阻等。按信號(hào)轉(zhuǎn) 換非電量轉(zhuǎn)換

7、成另一種非電量， 如：彈性敏感元件、氣動(dòng)傳感器非電量轉(zhuǎn)換成電量 如：熱電阻、熱電偶、壓電式按工作原 理電阻式、電容式、電感式、應(yīng)變式、光電式、光敏式、壓電式、熱電式等按使用功 能用于了解汽車工作狀況；用于控制汽車運(yùn)行狀態(tài)；傳感器的其它分類方法傳感器檢 測(cè) 工 況 或 參 數(shù)位 置傳感器排氣再循環(huán)閥開度、油門踏板位置、燃油箱液面位置、汽車高度、海拔高度等。轉(zhuǎn) 角傳感器節(jié)氣門位置、曲軸轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角、前輪轉(zhuǎn)角等。轉(zhuǎn) 速傳感器檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速等。速 度加速度傳感器檢測(cè)車速（絕對(duì)值）、加速度。力學(xué)量傳感器在汽車上的應(yīng)用熱力學(xué)量傳感器在汽車上的應(yīng)用傳感器檢 測(cè) 工 況 或 參 數(shù)溫 度傳感器冷卻

8、液溫度、進(jìn)氣溫度、燃油溫度、排氣口和排氣管的溫度、空調(diào)蒸發(fā)器和冷凝器溫度等。壓 力傳感器進(jìn)氣岐管壓力、燃油壓力、機(jī)油壓力、增壓壓力、自動(dòng)變速器油壓等。流 量傳感器吸入空氣流量、燃油流量、廢氣再循環(huán)流量、制冷劑流量等。 液 量傳感器燃油量、冷卻液量、機(jī)油量、制動(dòng)液量等。氣體濃度傳感器氧氣、二氧化碳、NOx 、HC、柴油煙度。汽車傳感器工作環(huán)境 高溫、低溫、振動(dòng)、沖擊、潮濕、蒸汽、鹽霧腐蝕、油泥污染2.2.2 汽車傳感器的性能要求 1）環(huán)境的適應(yīng)性； 2）工作的穩(wěn)定性和可靠性；關(guān)鍵 3）檢測(cè)的精度和重復(fù)性； 4）小型化、便于安裝、易于檢測(cè)識(shí)別； 5）具有批量生產(chǎn)和通用性、符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。汽車傳感器的

9、性能要求2.2.3 汽車傳感器的選用原則指 標(biāo)傳 感 器 指 標(biāo) 定 義量 程被檢測(cè)量上限和下限的代數(shù)差。靈敏度輸出變化值與被測(cè)量的變化值之比。分辨率檢測(cè)出被測(cè)量的最小變化值。誤 差檢測(cè)值與被測(cè)量的真實(shí)值之差。重復(fù)性重復(fù)測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果的一致性。過 載允許檢測(cè)被測(cè)量的最大值?？煽慷纫?guī)定條件下，傳感器正常工作的可能性。線性度輸入/輸出曲線與其擬合直線之間的偏差度。響應(yīng)時(shí)間接受階躍輸入信號(hào)，傳感器輸出值達(dá)到穩(wěn)定值的最小規(guī)定百分?jǐn)?shù)(如95)時(shí)所需的時(shí)間。低油位報(bào)警器油位傳感器部分汽車傳感器的實(shí)物圖片水溫傳感器汽車用壓力傳感器熱膜式汽車空氣流量傳感器熱線式汽車空氣流量傳感器節(jié)氣門閥體總成節(jié)氣門位置傳感

10、器 凸輪軸傳感器曲軸位置傳感器汽車氧傳感器汽車爆震傳感器汽車超聲傳感器2.3.1 汽車電子控制單元的主要功能 1) 接受傳感器或其它裝置的輸入信號(hào)，并將輸入 信號(hào)處理成計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)字信號(hào)； 2) 給傳感器或傳感器放大電路提供基準(zhǔn)電壓； 3) 計(jì)算、分析、處理和存儲(chǔ)汽車工況和環(huán)境信息； 4) 輸出控制執(zhí)行指令、故障信息； 5) 自我修正功能（自適應(yīng)功能）。2.3 汽車電子控制單元（ECU） ECU 的實(shí)物圖片 ECU 的實(shí)物圖片 ECU 主要由輸入接口、微處理器和輸出接口的組成。傳感器傳感器A / D轉(zhuǎn)換器A / D轉(zhuǎn)換器信 號(hào)放大器微處理器輸出驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電壓調(diào) 節(jié) 器存儲(chǔ)器2.3.2 EC

11、U 的組成2）微處理器 微處理器即單片機(jī)，有8位、16位、32位。 1 通用單片機(jī) 2 專用單片機(jī)1）輸入接口電路 輸入接口電路主要是實(shí)現(xiàn)傳感器與微處理器之間的信息傳遞。主要功能是對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。 1 模擬信號(hào)處理：放大、量程變換、A/D轉(zhuǎn)換。 2 數(shù)字信號(hào)處理：放大、整形。3）存儲(chǔ)器 1 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM） 2 只讀存儲(chǔ)器（ROM） 3 可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM） 4 可保持存儲(chǔ)器（PAM）4）輸出接口電路 D/A轉(zhuǎn)換、輸出信號(hào)變換、電壓放大或電流放大。功能：執(zhí)行元件根據(jù)ECU輸出的控制信號(hào)執(zhí)行相 應(yīng)的預(yù)定動(dòng)作。執(zhí)行元件根據(jù)驅(qū)動(dòng)的能量不同可分為三類：2.4 汽車電子控制系

12、統(tǒng)中的執(zhí)行元件執(zhí)行元件應(yīng) 用 場(chǎng) 合電 動(dòng)執(zhí)行元件受汽車電源功率的限制，用于執(zhí)行功率不大場(chǎng)合；如電磁閥門類液 壓執(zhí)行元件用于執(zhí)行功率較大、且對(duì)于執(zhí)行元件尺寸要求較小的場(chǎng)合；如轎車的制動(dòng)系統(tǒng)氣 動(dòng)執(zhí)行元件用于執(zhí)行功率較大、且對(duì)于執(zhí)行元件尺寸要求不嚴(yán)的場(chǎng)合；如卡車的制動(dòng)系統(tǒng)2.4.1 電動(dòng)執(zhí)行元件執(zhí)行元件使用電源執(zhí)行量特 點(diǎn)電動(dòng)機(jī)類直流電動(dòng)機(jī)直流電源轉(zhuǎn)速調(diào)速性好、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)較快。侍服電動(dòng)機(jī)直流電源角位移或位移啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)快。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖電源角位移或位移直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，控制性能好。電磁力類直接執(zhí)行直流電源位移結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，功率較小、運(yùn)動(dòng)距離小間接執(zhí)行直流電源位移電磁力驅(qū)動(dòng)油壓、氣壓控

13、制閥 直接以電磁能為動(dòng)力的執(zhí)行元件，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，缺點(diǎn)是功率較小、運(yùn)動(dòng)距離小。僅應(yīng)用于電動(dòng)門鎖、電磁閥門功率較小、運(yùn)動(dòng)距離小場(chǎng)合。 電-液壓、電-氣動(dòng)執(zhí)行元件是以電磁力驅(qū)動(dòng)油壓、氣壓控制閥，可獲得較大的功率。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，廣泛應(yīng)用于汽車的行駛、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、懸架方面。電-液壓、電-氣動(dòng)執(zhí)行元件 2.4.2 汽車執(zhí)行元件的性能要求 3）可靠性和安全性 使用壽命長(zhǎng)、安全、噪聲低。 1）輸入、輸出性能 能實(shí)現(xiàn)細(xì)微的控制、響應(yīng)快、足夠的輸出功率。 2）環(huán)境的適應(yīng)性 耐高溫、低溫、振動(dòng)、沖擊、潮濕、鹽霧、腐蝕的惡劣環(huán)境。4）經(jīng)濟(jì)性 體積小、質(zhì)量輕、成本低、能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和通用性、符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2

14、.4.3 常用的汽車電氣執(zhí)行元件電動(dòng)執(zhí)行元件電磁執(zhí)行元件其它執(zhí)行元件電動(dòng)輸油泵電動(dòng)燃油泵電動(dòng)燃油噴射泵共軌高壓泵電動(dòng)空氣泵電動(dòng)節(jié)氣門(又稱電子油門)電動(dòng)雨刮器冷卻風(fēng)扇電磁噴油器液壓電磁閥氣動(dòng)電磁閥燃油切斷閥炭罐控制閥壓縮機(jī)電磁離合器共軌壓力控制閥、排氣再循環(huán)控制閥點(diǎn)火線圈三效催化器加熱執(zhí)行元件熾熱塞 電動(dòng)輸油泵電動(dòng)燃油噴射泵 全世界燃油噴射系統(tǒng)(噴油器)幾乎被博世、德爾福、西門子威迪歐及日本電裝等四家廠商所壟斷。電磁噴油器2.5 汽車電子控制系統(tǒng)中的控制理論2.5.1 汽車電子控制理論 控制理論是編制和優(yōu)化控制軟件的理論基礎(chǔ)，是汽車電子技術(shù)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。1.被控對(duì)象的特性分析1) 靜態(tài)特性分

15、析：靜態(tài)輸入/輸出特性；2) 動(dòng)態(tài)特性分析：動(dòng)態(tài)輸入/輸出特性； 微分方程或差分方程； 對(duì)象的模型辯識(shí)； 對(duì)象的參數(shù)辯識(shí)；3) 干擾分析：干擾作用于被控制對(duì)象的輸出。 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，首先進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，建立數(shù)學(xué)模型，但是大多數(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，理論推導(dǎo)這些系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型相當(dāng)困難。因此，一般采用實(shí)驗(yàn)方法找出系統(tǒng)的模型特征和參數(shù)。實(shí)驗(yàn)（經(jīng)驗(yàn)）模型 找出系統(tǒng)各種工況下的最佳狀態(tài)，然后存人微機(jī)內(nèi)存。實(shí)施控制時(shí)，微機(jī)不斷檢測(cè)系統(tǒng)的工況，用查表的方法，查出該工況下的最佳控制值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。系統(tǒng)辨識(shí)2.自動(dòng)控制理論簡(jiǎn)介 控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。自動(dòng)控制系統(tǒng)

16、可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。1)開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)是指被控對(duì)象的輸出(被控制量)對(duì)控制器的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路?？刂破鲌?zhí) 行機(jī) 構(gòu)被 控對(duì) 象r(t) d(t)y(t) u(t) 開環(huán)控制系統(tǒng)的輸出y(t)產(chǎn)生偏差時(shí)，不能及時(shí)予以糾正。 閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出會(huì)反饋回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為有反饋控制系統(tǒng)。 2)閉環(huán)控制系統(tǒng) 傳感器控制器執(zhí) 行機(jī) 構(gòu)被 控對(duì) 象y(t)r(t)e(t)u(t)d(t)b(t) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸出y(t)產(chǎn)生偏差時(shí)，控制器能根據(jù)偏差對(duì)系統(tǒng)的輸出予以糾正

17、。參 數(shù)定 義被控制量 y(t)被控對(duì)象需要控制的參數(shù)，也稱為控制系統(tǒng)的輸出。給 定 值 r(t)希望控制系統(tǒng)的輸出能達(dá)到的期望值，也稱為參考輸入量或指令輸入量。反 饋 量 b(t)傳感器測(cè)量被控制量所產(chǎn)生的輸出量， 一般與被控制量成線性關(guān)系。誤差/偏差e(t) 給定值與反饋量差值，e(t) r(t) b(t)控 制 量 u(t) 控制器根據(jù)誤差 e(t) 的輸入，經(jīng) 過預(yù)先設(shè)計(jì)控制算法得出的控制輸出量。執(zhí)行元件輸 出 量d(t)執(zhí)行元件根據(jù)控制量 u(t) 的輸入，產(chǎn)生的功率輸出量。3)閉環(huán)控制的參數(shù)4) 反饋控制的主要過程1 測(cè)量：測(cè)量被控制的變量y(t)，獲得反饋量b(t) ；2 比較：

18、測(cè)量值b(t)與給定的期望值r(t)比較，得到 誤差或偏差e(t);3 控制：控制器根據(jù)該誤差e(t)的大小、變化產(chǎn)生 控制輸出量u(t)；4 執(zhí)行：執(zhí)行器根據(jù)控制輸出量u(t)產(chǎn)生功率輸出 量d(t)，以糾正系統(tǒng)的偏差。系統(tǒng)的控制精度取決于測(cè)量環(huán)節(jié)；系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制質(zhì)量取決于控制器的控制算法。主要包括四個(gè)過程：主要組成：5)閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1被控對(duì)象：被控制的裝置或過程。2給定裝置：設(shè)置被控裝置或過程需要控制參數(shù)的 期望值的硬件或軟件。3傳 感 器：測(cè)量被控對(duì)象需要控制的參數(shù)的裝置。4控 制 器：針對(duì)系統(tǒng)的偏差，按特定的控制算法 獲得控制輸出量的硬件或軟件。5執(zhí)行機(jī)構(gòu)：根據(jù)控制輸出量產(chǎn)生功率

19、輸出量的裝 置。 一個(gè)階躍輸入 r(t) 加到閉環(huán)系統(tǒng)上時(shí)，系統(tǒng)的輸出 y(t)。ts tr(t)y(t)1trtpts te(t)1tr系統(tǒng)輸出的誤差曲線：e(t) r(t)-y(t)6)階躍響應(yīng) 7)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、快、準(zhǔn)來描述。1 穩(wěn)定性（穩(wěn)） 穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一個(gè)系統(tǒng)要能正常工作首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的穩(wěn)定狀態(tài)。2 動(dòng)態(tài)指標(biāo)（快） 系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)或過渡過程的快速性，通常用上升時(shí)間 tr 、調(diào)節(jié)時(shí)間 ts 和超調(diào)量定量描述。3 靜態(tài)指標(biāo)（準(zhǔn)） 控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差ess 來描述， PID控制器作為最早實(shí)用化的控制器已

20、有60 多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。1） PID ( 比例-積分-微分) 控制2.5.2 PID 控制算法 PID 控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。并有系列化產(chǎn)品。 當(dāng)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象不完全了解不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)， PID控制是最適合用技術(shù)之一。 PID 控制器由比例單元(P)、積分單元(I)和微分單元(D)組成。其輸入 e(t) 與輸出 u(t) 的關(guān)系為：傳感器積分執(zhí) 行機(jī) 構(gòu)被 控對(duì) 象e(t)r(t)u(t)y(t)d(t)b(t)微分比例+PID PID 控制，在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可

21、以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制是必不可少的。實(shí)際應(yīng)用中也有只用 PI 或 PD 控制。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。PID 控制器使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)比例增益kp、積分增益ki 和微分增益kd 即可。比例控制積分控制微分控制控制輸出與輸入誤差成比例關(guān)系；與輸入信號(hào)的積分成正比關(guān)系；與誤差的變化率成正比關(guān)系；特點(diǎn)其控制輸出取決于誤差當(dāng)時(shí)刻的狀態(tài)；其控制輸出取決于誤差過去歷史的狀態(tài)；其控制輸出取決于誤差將發(fā)生變化的狀態(tài)；優(yōu)點(diǎn)控制作用及時(shí)；消除穩(wěn)態(tài)誤差；預(yù)測(cè)誤差變化，減小振蕩；缺點(diǎn)單獨(dú)比例控制，存在穩(wěn)態(tài)誤差；積分作用太強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生振蕩；微分作用太

22、強(qiáng)，輸出響應(yīng)緩慢 ；2） 比例、積分、微分控制的比較模糊控制的基本方法： 1 將精確量模糊化； 2 將模糊變量分解成模糊子集； 3 構(gòu)造模糊控制規(guī)則； 4 確定控制器的模糊輸出量； 5 進(jìn)行模糊判決，得出控制量的精確值。 2.5.3.模糊控制算法 模糊控制系統(tǒng)也是以模糊數(shù)學(xué)、模糊語(yǔ)言和模糊邏輯推理為理論基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。模糊制在汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)、變速控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)以及巡航控制系統(tǒng)有所應(yīng)用。ts tr(t)y(t)1trtp2）模糊控制規(guī)則 d(t)=kg u(t)IF y(t)很小時(shí)， 即e(t)很大 THEN u(t)應(yīng)很大IF y(t)

23、接近給定值， 即e(t)很小 THEN u(t)取適當(dāng)值IF y(t)超過給定值， 即e(t)為負(fù) THEN u(t)取小IF y(t)超過給定很多， 即e(t)為負(fù)大 THEN u(t)取0 適當(dāng)值：對(duì)應(yīng)近似平衡功率的 uets te(t)1tr系統(tǒng)輸出的誤差曲線：e(t) r(t)-y(t)0IF e=0+且 e = 0- THEN u=ue IF e=0-且 e = 0+ THEN u=ue 000IF e=0+且 e = 0+ THEN u=ue +uIF e=0 -且 e = 0 - THEN u=ue -u3）模糊控制規(guī)則表正大正中正小0正0負(fù)負(fù)小負(fù)中負(fù)大正大umax umaxumaxumaxumaxumaxumaxUmax-正中正小0正ue-uue 0負(fù)ue ue-u負(fù)小負(fù)中負(fù)大00000000eeIF y(t) 或e(t)狀態(tài)已知 THEN 控制決策：給出u(t) 最優(yōu)控制是所選擇的系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的一種控制算法。 1） 性能指標(biāo)描述：提出目標(biāo)函數(shù) 2） 控制系統(tǒng)中最優(yōu)控制的設(shè)計(jì)方法主要有： 1 極大（?。┲翟?2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃 3）實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制的前提是必須獲得控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出合理的目標(biāo)函數(shù)。這是最優(yōu)控制在很多情況下難以得到應(yīng)用的主要原因。 最優(yōu)控制在汽車控制系統(tǒng)中的電子控制懸架系統(tǒng)有所應(yīng)用。2.5.4 最優(yōu)控制 自