1、車速自動控制系統分析航天02011201班 束山山，2012302170雷文凱，車速自動控制系統目前許多轎車把車速自動控制系統作為配屬設備或選配設備。轎車裝有車速自動控制系統后，當駕駛員啟動這一裝置并進行一些簡單的設置后，該裝置可自動保持某一恒定速度行駛，而不踩油門。由于電子系統能準確地控制車輛的速度，從而使高速行駛的車輛更加安全、平穩。這在現實生活中也具有積極的意義。汽車在實際行駛過程中，有時要求汽車不能超過某一行駛速度。例如，通過城市的商業區中心時。行駛速度不能高于30公里每小時，有時又規定不能低于某行駛速度，例如，在高速公路上行駛時，車速不能低于80公里每小時。并且從經濟效益出發，車速維

2、持在一定的數值時，可以使燃料充分燃燒，不僅降低了燃油量而且減少了尾氣排放。然而，利用人工直接控制，很難實現上述要求，故必須采取自動控制和調整方法加以實現。盡管各種轎車的車速自動控制系統設計有所不同，但其主要部件的作用都差不多。其主要的部件如圖：計算機控制系統（比較器）車速設定裝置計算機控制系統（比較器）車速設定裝置發動機執行器發動機執行器制動開關制動開關離合器開關轉化器測速器離合器開關轉化器測速器車速控制系統其核心主要是計算機控制系統。控制裝置是控制系統的中樞。它一旦測出實際車速高于或低于駕駛員調定的車速，就輸出信號給執行器，讓它調整節氣門開度。控制信號是由裝在控制裝置中的閉環控制器產生的，它

3、將傳感器測出的系統轅出和輸入信號進行比較，兩個信號之差稱為誤差信號此信號經放大、處理后成為控制信號，驅動執行器工作。首先，計算機控制系統可以接受車速設定裝置的指令，完成對車速的設定，即車速給定值。然后，計算機控制系統根據給定值控制執行器工作。執行器可以控制發動機的空氣吸入量、噴油嘴的噴油量等，使發動機的轉速維持在一個恒定值，以此實現車速的恒定。測速器可以測量發動機的實時轉速，即車速，然后將這一數據送入轉化器，將車速信號轉化為與給定值相同類型的電信號。再通過計算機控制系統，對目前的車速進行核對，并對其反饋信號進行調節，使輸出信號保持恒定。駕駛員可以在特殊情況下通過制動開關和離合器開關對車速進行調

4、節。當計算機控制系統檢測到制動開關和離合器開關信號時，可以改變給定值，再通過執行器來調節車速，以防止一些特殊情況的發生。車速控制系統給我們行車帶來許多方便，但并不是在任何地方隨時都可使用，比如，當駕駛環境不適于恒速行駛時如在交通擁擠、途有彎道、道路被冰雪覆蓋、路面泥濘、打滑或陡坡等，不應使用速度控制系統；上陡坡或下陡坡時，為了更好地保養汽車不應該開啟次裝置。 現對其建立建立模型，并進行數學分析。下圖為其模型簡化圖：控制對象：汽車 給定量：電壓輸出量：車速擾動量：路況、天氣情況、車胎氣壓等等比較環節的數學關系表達式為Uk(S)=Kc*(1+tS)*Ur-Uf(S)/(1+TS) /(tS)速度反

5、饋環節的傳遞函數為Uf(S)=Ksf*N(S)功率放大環節的傳遞函數為Ud(S)=Ks*Uk(S)電動機電樞回路的傳遞函數為Id(S)=Ud(S)-Ce*N(S)/Rd*(1+Td*S)電動機輸出傳遞函數為N(S)=Id(S)-Iz(S)*Rd/(Ce*Tm*S)其方框圖如下所示：系統傳遞函數為W(S)=Kc*Ks *(1+tS)*(1+TS)/(AS4其中A=CeTmtTTd B=tCe查得數據為：Rd=2.5, Td=0.0167 Ce=1.2605, 當Kc=24時，系統處于臨界穩定，matlab仿真為當Kc時域分析相關程序為t=0:0.1:60;num=0.96192 576.8 57

6、6den=0.00173 0.000966 41.385 40.32;sys=tf(num,den);y1=step(sys,t);plot(t,y1)maxy1=max(y1); 最大值yss1=y1(length(t);pos1=100*(maxy1-yss1)/yss1 最大超調量 for i=1:1:601 峰值時間 if (y1(i)=maxy1) n1=i;endendtp1=(n1-1)*0.1 for i=601:-1:0 調節時間 if(y1(i)1.02|y1(i)0.98) m1=i;break;endendts1=(m1-1)*0.1 for i=1:1:600 上升時

7、間 if(y1(i)0.98) k1=i;break;endendtr1=(k1-1)*0.1matlab仿真得 %=0.72，tp1=3.2s,t參考文獻：顧樹生主編.自動控制原理（第4版）.北京：冶金工業出版社，2007鄒伯敏主編.自動控制理論.北京：機械工業出版社，1999附錄資料：不需要的可以自行刪除常用電工與電子學圖形符號序號符號名稱與說明1直流 注：電壓可標注在符號右邊，系統類型可標注在左邊2直流 注：若上述符號可能引起混亂，也可采用本符號3交流 頻率或頻率范圍以及電壓的數值應標注在符號的右邊，系統類型應標注在符號的左邊50Hz示例1： 交流 50Hz100600Hz示例2：交流

8、頻率范圍100600Hz380/220V 3N 50Hz示例3：交流，三相帶中性線， 50Hz， 380V（中性線與相線之間為220V）。3N可用3+ N代替3N 50Hz/TN-S示例4：交流，三相，50Hz，具有一個直接接地點且中性線與保護導線全部分開的系統4低頻（工頻或亞音頻）5中頻（音頻）6高頻（超音頻，載頻或射頻）7交直流8具有交流分量的整流電流注：當需要與穩定直流相區別時使用9N中性（中性線）10M中間線11+正極12-負極13熱效應14電磁效應過電流保護的電磁操作15電磁執行器操作16熱執行器操作（如熱繼電器、熱過電流保護）17電動機操作18正脈沖19負脈沖20交流脈沖21正階躍

9、函數22負階躍函數23鋸齒波24接地一般符號25無噪聲接地（抗干擾接地）26保護接地27接機殼或接底板28等電位29理想電流源30理想電壓源31理想回轉器32故障（用以表示假定故障位置）33閃繞、擊穿34永久磁鐵35動觸點注：如滑動觸點36測試點指示示例點，導線上的測試37交換器一般符號/轉換器一般符號注：若變換方向不明顯，可用箭頭表示在符號輪廓上38電機一般符號，符號內的星號必須用下述字母代替C同步交流機 G 發電機G8同步發電機 M電動機MG擬作為發電機或電動機使用的電機MS同步電動機 注：可以加上符號或SM伺服電機 TG測速發電機TM力矩電動機 IS感應同步器39三相籠式異步電動機40三

10、相線繞轉子異步電動機41并勵三相同步變速機42直流力矩電動機步進電機一般符號43電機示例：短分路復勵直流發電機示出接線端子和電刷44串勵直流電動機45并勵直流電動機46單相籠式有分相扇子的異步電動機47單相交流串勵電動機48單向同步電動機49單向磁滯同步電動機自整角機一般符號符號內的星號必須用下列字母代替：CX 控制式自整角發送機 CT控制式自整角變壓器TX 力矩式自整角發送機 TR 力矩式自整角接收機50手動開關一般符號51按鈕開關（不閉鎖）52拉拔開關（不閉鎖）53旋鈕開關、旋轉開關（閉鎖）54位置開關 動合觸點限制開關 動合觸點55位置開關 動斷觸點限制開關 動斷觸點56熱敏自動開關 動

11、斷觸點57熱繼電器 動斷觸點58接觸器觸點（在非動作位置斷開）59接觸器觸點（在非動作位置閉合）60操作器件一般符號 注：具有幾個繞組的操作器件，可由適當數值的斜線或重復本符號來表示61緩慢釋放（緩放）繼電器的線圈62緩慢吸合（緩吸）繼電器的線圈63緩吸和緩放繼電器的線圈64快速繼電器（快吸和快放）的線圈65對交流不敏感繼電器的線圈66交流繼電器的線圈67熱繼電器的驅動器件68熔斷器一般符號69熔斷器式開關70熔斷器式隔離開關71熔斷器式負荷開關72火花間隙73雙火花間隙74 動合（常開）觸點 注：本符號也可以用作開關一般符號75動斷（常閉）觸點76先斷后合的轉換觸點77中間斷開的雙向觸點78

12、先合后斷的轉換觸點（橋接）79當操作器件被吸合時延時閉合的動合觸點80有彈性返回的動合觸點81無彈性返回的動合觸點82有彈性返回的動斷觸點83左邊彈性返回，右邊無彈性返回的中間斷開的雙向觸點84指示儀表的一般符號 星號須用有關符號替代，如A代表電流表等85記錄儀表一般符號 星號須用有關符號替代，如W代表功率表等86指示儀表示例：電壓表87電流表88無功電流表89無功功率表90功率因數表91相位表92頻率表93檢流計94示波器95轉速表96記錄儀表示例：記錄式功率表97組合式記錄功率表和無功功率表98記錄式示波器99電度表（瓦特小時計）100無功電度表101燈一般符號 信號燈一般符號注：如果要求

13、指示顏色則在靠近符號處標出下列字母：RD 紅、YE 黃、GN 綠、BU藍、WH白如要指出燈的類型，則在靠近符號處標出下列字母：Ne氖、Xe氦、 Na鈉 、Hg汞、 I碘、 IN白熾、EL電發光、ARC弧光、FL熒光、IR紅外線、UV紫外線、LED發光二極管102閃光型信號燈103電警笛 報警器104優選型其它型峰鳴器105電動器箱106電喇叭107優選型其它型電鈴108 可調壓的單向自耦變壓器109 繞組間有屏蔽的雙繞組單向變壓器110 在一個繞組上有中心點抽頭的變壓器111 耦合可變的變壓器112 三相變壓器星形三角形聯結113 三相自耦變壓器 星形連接114 單向自耦變壓器115 雙繞組變

14、壓器注：瞬時電壓的極性可以在形式Z中表示示例：示出瞬時電壓極性標記的雙繞組變壓器流入繞組標記端的瞬時電流產生輔助磁通116 三繞組變壓器117 自耦變壓器118電抗器 扼流圈119優選型其它型電阻器一般符號120可變電阻器 可調電阻器121壓敏電阻器、變阻器 注：U可以用V代替122滑線式變阻器123帶滑動觸點和斷開位置的電阻器124滑動觸點電位器125優選型 其它型 電容器一般符號 注：如果必須分辨同一電容器的電極時，弧形的極板表示：在圈定的紙介質和陶瓷介質電容器中表示外電極在可調和可變的電容器中表示動片電極在穿心電容器中表示紙電位電極126優選型 其它型 極性電容器127優選型 其它型 可

15、變電容器可調電容器128優選型 其它型 微調電容器129電感器 線圈 繞組 扼流圈130半導體二極度管一般符號131發光二極管一般符號132利用室溫效應的二極管 Q可用t代替133用作電容性器件的二極管（變容二極管）134隧道二極管135單向擊穿二極管電壓調整二極管江崎二極管136雙向擊穿二極管137反向二極管（單隧道二極管）138雙向二極管交流開關二極管139三極晶體閘流管 注：當沒有必要規定控制極的類型時，這個符號用于表示反向阻斷三極晶體閘流管140反向阻斷三極晶體閘流管N型控制極（陽極側受控）141反向阻斷三極晶體閘流管P型控制極（陰極側受控）142可關斷三極晶體閘流管，末規定控制極14

16、3可關斷三極晶體閘流管 N型控制極 （陽極側受控）144可關斷三極晶體閘流管 P型控制極 （陰極側受控）145反向阻斷四極晶體閘流管146雙向三極晶體閘流管三端雙向晶體閘流管147反向導通三極晶體閘流管，末規定控制極148反向導通三極晶體閘流管，N型控制極（陽極側受控）149反向導通三極晶體閘流管，P型控制極（陰極側受控）150光控晶體閘流管151PNP型半導體管152NPN型半導體管，集電極接管殼153NPN型雪崩半導體管154具P型基極單結型半導體管155具有N型基極單結型半導體管156N型溝道結型場效應半導體管注：柵極與源極引線應繪在一直線上157P型溝道結型場效應半導體管158增強型、

17、單柵、P溝道和襯底無引出線絕緣相場效應半導體管159增強型、單柵、N溝道和襯底無引出線絕緣相場效應半導體管160增強型、單柵、P溝道和襯底有引出線絕緣相場效應半導體管161增強型、單柵、N溝道和襯底與源極在內部連接絕緣相場效應半導體管162耗盡型、單柵、N溝道和襯底無引出線的柵場效應半導體管163耗盡型、單柵、P溝道和襯底無引出線的柵場效應半導體管164耗盡型、單柵、N溝道和襯底有引出線的柵場效注：在多柵的情況下，主柵極與源極的引線應在一條直線上165光敏電阻具有對稱導電性的光電器件166光電二極管具有非對稱導電性的光電器件167光電池168光電半導體管（示出PNP型）169原電池或蓄電池17

18、0 原電池組或蓄電池組171“或”單元，通用符號只有一個或一個以上的輸入呈現“1”狀態，輸出才呈現“1”狀態注：如果不會引起意義混淆，“1”可以用“1”代替172“與”單元，通用符號只有所有輸入呈現“1”狀態，輸出才呈現“1”狀態173邏輯門檻單元，通用符號只有呈現“1”狀態輸入的數目等于或大于限定符號中用m表示的數值，輸出才呈現“1”狀態注：m總是小于輸出端的數目具有 m1的單元就是上述“或”單元174等于m單元，通用符號只有呈現“1”狀態輸入的數目等于限定符號中以m表示的數值，輸出才呈現“1”狀態注：m總是小于輸出端的數目 m1的2輸入單元就是通常所說的“異或”單元175多數單元，通用符號

19、只有多數輸入呈現“1”狀態，輸出才呈現“1”狀態176邏輯恒等單元，通用符號只有所有輸入呈現相同的狀態，輸出才呈現“1”狀態177奇數單元（奇數校驗單元）模z加單元，通用符號只有呈現“1”狀態的輸入數目為（1、3、5等），輸出才呈現“1”狀態178偶數單元，（偶數校驗單元）通用符號只有呈現“1”狀態的輸入數目為偶數（0、2、4等），輸出就呈現“1”狀態179異或單元，只有兩個輸入之一呈現“1”狀態，輸出才呈現“1”狀態180輸出無專門放大的緩沖單元只有輸入呈現“1”狀態，輸出才呈現“1”狀態181非門反相器（在用邏輯非符號表示器件的情況下）只有輸入呈現外部“1”狀態，輸出才呈現外部“0”狀態1

20、82反相器（在用邏輯極性符號表示器件的情況下），只有輸入呈現H電平，輸出才呈現L電平1833輸入與非門例如：CTCT1010（國外對應號 SN7410）的一部分1843輸入與非門例如：CTCT1027（國外對應號 SN7427）的一部分1852輸入與非門（具有斯密特觸發器）例如：CTCT1132（國外對應號 SN74132）的一部分只有加到每一個輸入的外部電平達到其門檻值V1時，輸出才呈現其內部“1”狀態，輸出維持其內部“1”狀態，直到加在兩輸入端外部電平有一個達到它的門檻值V2為止注：本符號不等效于186編碼器 / 代碼轉換器 通用符號注：X和Y可分別用表示輸入和輸出信號代碼的適當符號代替187加法器，通用符號188減法器，通用符號189乘法器，通用符號190半加器191一位全加器注：簡單的一位全加器可用奇數單元（模2加單元）和邏輯門檻單元另行描述。如下所示：192RS觸發器RS執行器193初始“0”狀態的RS雙穩，在電源接通瞬間，