经典控制理论与汽车控制.ppt

◆ 常见被控量的PID参数经验选择范围 阶跃曲线法 －整定数字控制器参数的步骤： ①数字控制器不接入控制系统，系统开环，并处于手动状态，再手动给对象输入阶跃信号 ②纪录系统对阶跃信号的响应曲线 ③根据曲线求得滞后时间τ 、被控对象的时间常数Tτ ，它们的比值Tτ / τ，并控制度 (描述对象特征的主参：放大倍数K、滞后时间、时间常数) 控制度 — 控制度的定义：以模拟调节器为基准，将数字PID的控制效果与模拟调节器的控制效果相比较，采用误差平方积分表示： — 控制度的指标含意：控制度=1.05，数字PID与模拟控制效果相当；控制度=2.0，数字PID比模拟调节器的效果差 －在响应曲线拐点处（斜率最大）处作一切线，求滞后时间τ和被控对象的时间常数Tτ 确定的连续调节器 调节器类型 Kp Ti Td P 调节器 Tτuo/τ y? / / PI 调节器 0.8 Tτuo/τ y? 3τ / PID 调节器 1.2 Tτuo/τ y? 2τ 0.42τ ④ 根据选定的控制度，查表求得T、Kp、TI、TD的值/u0=1 控制度 控制规律 T KP TI TD 1.05 PI 0.1 τ 0.84 Tτ/τ 0.34 τ -- PID 0.05 τ 0.15 Tτ/τ 2.0 τ 0.45 τ 1.2 PI 0.2 τ 0.78 Tτ/τ 3.6 τ -- PID 0.16 τ 1.0 Tτ/τ 1.9 τ 0.55 τ 1.5 PI 0.5 τ 0.68 Tτ/τ 3.9 τ -- PID 0.34 τ 0.85 Tτ/τ 1.62 τ 0.65 τ 2.0 PI 0.8 τ 0.57 Tτ/τ 4.2 τ -- PID 0.6 τ 0.6 Tτ/τ 1.5 τ 0.82 τ 应用事例 多温区电气加热炉控制系统 控制系统数学模型 加热炉: 近似为一级惯性环节+ 纯滞后 应用事例 阶跃响应曲线测试 Uo=0.3 y?=50 Tτ=1170 τ=70 加热炉模型 y? =UoG(0) ==Kc==167 T=1170 τ=70 连续PID参数 K=0.12 Ti=140s Td=29.4s 温 度 /C 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 应用事例 Matlab仿真 应用事例 Matlab仿真 结果分析 \... K=0.12 Ti=140s Td=29.4s 6.5 汽车巡航控制系统 一.定义：在一定的车速范围内，能使汽车保持以设定速度行驶的控制装置 发动机转速变化 判断决策 驾驶员控制车速 加速 踩加速踏板 减速 松加速踏板 改变节气 门开度 车速变化 改变节气 门开度 节气门执行器 控制 信号 发动机转速变化 车速变化 设定期望车速 巡航控制车速 电控单元 ECU 车速传感器 当前车速反馈 匀速 二. 汽车巡航控制系统的分类 1. 定速巡航 减轻驾驶疲劳 车速稳定，节省燃油，降低排放 主要功用 脚好累啊！ 2.自适应巡航 减轻驾驶疲劳 提高驾驶安全 主要功用 3. 走-停巡航 提高驾驶安全 降低排队时间，提高道路利用率 主要功用 需要指出：自适应巡航和走-停巡航不仅要控制节气门开度，还需要对制动压力进行控制 三. 汽车巡航控制系统的组成 控制器 节气门执行器 发动机及底盘 节气门控 制信号 节气门开度调节 期望车速 实际车速 汽车巡航控制系统组成与原理图 巡航控制开关 车速传感器 控制器 节气门执行器 四. 汽车巡航控制系统的控制器设计 控制器 节气门执行器 发动机及底盘 节气门开度调节 期望车速 实际车速 车速偏差： 节气门控制信号： KP：成比例地反映控制系统的偏差信号 KI：消除静差，提高系统的无差度 对偏差信号的比例运算(P)与积分运算(I)求和，作为控制器输出 PI控制算法 早期的巡航控制ECU一般都是采用模拟电子技术制造的，主要由4个不同功能的运算放大器组成 四. 汽车巡航控制系统的控制器设计 四. 汽车巡航控制系统的控制器设计 期望速度 PI控制模块 汽车纵向动力学模型 Scope1：期望车速 Scope2：车速对比 Simulink下巡航控制仿真 第六章 经典控制理论与汽车控制 6.1 系统校正分类 6.2 模拟PID控制 6.3 数字PID控制 6.4 PID调节器参数选择 6.5 汽车巡航控制 （1）系统校正 在系统中