基于simulink的車輛行駛控制系統(tǒng)建模與仿真

基于Simulink的車輛行駛控制系統(tǒng)建模與仿真汽車行駛控制系統(tǒng)是應(yīng)用非常廣泛的控制系統(tǒng)之一，其主要的目的是對汽車的速度進行合理的控制。系統(tǒng)的工作原理如下：通過速度操縱機構(gòu)的位置發(fā)生改變以設(shè)置汽車的速度，再測量汽車當前的速度，并求取它與指定速度的差值，最后由速度差值信號驅(qū)動汽車產(chǎn)生相應(yīng)的牽引力，并由此牽引力改變汽車的速度直到其速度穩(wěn)定在指定的速度為止。本文采用Simulink建模，對行駛控制系統(tǒng)進行仿真，并采用Simulink自帶的signalconstraint模塊對PID參數(shù)進行優(yōu)化，仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)能在短時間內(nèi)平穩(wěn)的達到指定的速度，提高了汽車的操縱性。1.汽車行駛控制系統(tǒng)的物理模型與數(shù)學(xué)描述1）速度操縱機構(gòu)的位置變換器位置變換器是汽車行駛控制系統(tǒng)的輸入部分，其目的是將速度操縱機構(gòu)的位置轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的速度，二者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下所示：v=50x+45,x∈[0,1]其中x速度操縱機構(gòu)的位置，v為與之相應(yīng)的速度。2）離散行駛控制器行駛控制器是整個汽車行駛控制系統(tǒng)的核心部分。簡單來說，其功能是根據(jù)汽車當前的速度與指定速度的差值，產(chǎn)生相應(yīng)的牽引力。行駛控制器為一典型的PID控制器，其數(shù)學(xué)描述為：積分環(huán)節(jié)：x微分環(huán)節(jié)：d系統(tǒng)輸出：y其中u（n）為系統(tǒng)的輸入，相當于汽車當前速度與指定速度的差值。y(n)為系統(tǒng)輸出，相當于汽車牽引力，x(n)為系統(tǒng)的狀態(tài)。Kp，Ki，Kd為PID控制器的比例、積分與微分控制參數(shù)。3）汽車動力機構(gòu)汽車動力機構(gòu)是行駛控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。其功能是在牽引力的作用下改變汽車的速度，使其達到指定的速度。牽引力與速度之間的關(guān)系為：F=m其中v為汽車的速度，F(xiàn)為汽車的牽引力，m=1000kg為汽車的質(zhì)量，b=20為阻力因子。2.系統(tǒng)Simulink模型與參數(shù)設(shè)置行駛控制系統(tǒng)仿真模型如圖1所示：圖1行駛控制系統(tǒng)仿真模型圖6通過對比可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的參數(shù)可以更好的使汽車在較短的時間內(nèi)平穩(wěn)的達到指定的速度。4.小結(jié)這種使用Simulink的仿真方法，可以有效模擬汽車行駛控制系統(tǒng)的作用過程，比較真實地反映汽車速度控制系統(tǒng)的實際工作情況。通過對仿真結(jié)果的分析，表明汽車行駛控制系統(tǒng)在車輛速度控制方面的顯著功能，也證明了這種仿真方法的合理性及實用性。并且仿真系統(tǒng)