汽车巡航电子控制系统.doc

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1、学院 毕 业 设 计汽车巡航电子控制系统系 别:专 业 名 称:学 生 姓 名:学 号:指导教师姓名、职称：完成日期 200年 5月 9日28学院本科毕业论文（设计）开题报告选 题汽车巡航电子控制系统院 系专 业学生姓名指导教师本选题的意义及国内外发展状况：随着经济的稳定增长和我国汽车工业的飞速发展,汽车消费迅速进入大众化阶段。人们对驾驶的安全性和舒适性的要求越来越高,巡航控制恰好满足了人们的这种需求。在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较大，在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，巡航控制系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，是汽车行驶速度保持一定。并且可以避免驾驶员频繁踩油

2、门踏板，而保证汽车以预先设定的速度行驶。汽车站一定条件下恒速行驶，大大减轻了驾驶员的疲劳强度。由于巡航控制系统能自动的维持车速，避免了不必要的油门踏板的人为变动，进而改善了汽车的燃料经济性和发动机的排放性能。汽车巡航控制系统自1961年在美国首次应用以来，已经广泛普及。在美国大多数轿车上均装用了巡航控制系统。日本和欧洲生产的轿车装用汽车巡航控制系统的比例也越来越高。我国一汽大众生产的奥迪A6轿车也装有汽车巡航控制系统。研究内容：近几年，我国的汽车生产量和销售量都迅速的增大，全国汽车用拥有量大幅度上升。随着汽车工业的发展，汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性以及排放性能有了极大的提高，大量的新技

3、术新工艺在汽车上得到应用。巡航控制系统是电子控制技术广泛应用在汽车上，使得汽车在各方面都发生新的变化。本论文以电子控制技术为基础，对汽车巡航自动控制系统进行了深入的探讨。从汽车巡航自动控制系统的基本原理、基本结构方面了解这种新技术。从硬件和软件方面的设计深入研究该系统，使得我们进一步认识汽车巡航控制系统。研究方法、手段及步骤：汽车电子巡航控制系统越来越受到驾驶者的青睐，在汽车上得到广泛的应用。本论文对这一新技术进行了深入的研究。首先对汽车电子巡航控制系统进行了初步的概述，分别从汽车巡航控制系统的功用和优点方面进行探讨，得出该系统受到驾驶人员青睐的原因。然后从汽车巡航控制系统的发展趋势方面预测未

4、来该系统的发展情况。通过分析汽车电子巡航控制系统的结构和工作原理，使得我们对汽车巡航控制系统有深一步的认识。然后针对现有以开发的汽车巡航控制系统价格昂贵，想在大众中普及相对困难，于是介绍了一种以采用PIC16F873单片机作为系统核心的巡航控制系统。以PIC16F873的巡航控制系统电路简单、价格低廉,有很好的应用前景。分别从硬件和软件方面研究该巡航控制系统。在硬件设计方面，为了使该系统在应用于大众，选电子元件时尽量采用价格低廉，抗干扰性强的电子元件。通过对大量的信息进行采集，收集了主要影响该系统稳定的干扰源的信息，有针对性的对一些重点的硬件如电动机、离合器、开关量等进行合理的设计，使得系统更

5、具稳定。在软件设计方面，对程序中有可能发生的失控做了充分的研究，有针对的采取相应措施，使得系统更加安全、可靠。参考文献：1 李朝辉，杨新桦. 汽车新技术M.重庆：重庆大学出版社，2005：119.2 王遂双. 汽车电子控制系统的原理与检修M.北京：北京理工大学出版社, 2004：286.3 李春明，丁卓. 汽车车身电子技术M. 北京：北京理工大学出版社，2007：236.4 梅丽凤. 单片机原理及应用 M.北京：清华大学出版社，2005:145.5 TOM DENTON. AUTOMBILE ELECTRICIAL&ELECTRONIC SYSTEMSM. EDWARD ARNOLD, 199

6、5:346 种秩萌，王 亮，韩崇昭，李峰. 基于PIC16F873单片机的硬件设计J.单片机应用与设计,2005,12(10):32-40.7 易革,胡金亮.汽车电子巡航控制系统设计与实现J.汽车电子新技术,2006,8(5):152-161.汽车巡航电子控制系统摘 要随着汽车工业和公路运输的发展，车辆驾驶的自动化已成为汽车发展的主要趋势之一。人们需要更加舒适、简便和安全的交通工具，以适应快速的生活节奏，因此对汽车智能化的要求更加迫切。现代科技发展日新月异，特别是电子科技的发展更加迅猛。汽车电子化程度也越来越高，特别是微处理器进入汽车控制领域后，给汽车发展带来了划时代的变化。汽车自动巡航控制系

7、统（CRUISE CONTROL SYSTEM）就是其中一个改变原始驾驶理念的新技术。汽车巡航控制系统的出现能为驾驶员提供更加舒适的驾驶环境。汽车制动巡航控制系统就是可使其策划工作在发动机有利转速范围内，从而减轻驾驶人员操纵汽车的工作负担，提高汽车行驶的舒适性的汽车自动行驶装置。在内陆型国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，当汽车在长距离的高速公路行驶时，启动巡航控制系统的自动操纵开关后，可以自动将汽车固定在特定的速度上行驶，免除了驾驶人员长时间频繁脚踏油门踏板之苦。它还能在巡航状态下对预定的车速进行加速和减速的调节。巡航控制系统不仅在长时间行车时能够减轻驾驶员的疲劳程度，同时减少了不必要的车速变

8、化，提高了乘坐的舒适性，还可以节省燃料和减少废气排放，提高经济性。早在上世纪60年代的美国，巡航控制系统已经广泛应用在汽车上，现在汽车上大都装备了巡航控制系统。美国大多数轿车上都装用了巡航控制系统。日本和欧洲生产的轿车装用的汽车巡航控制系统的比例也越来越高。由于我国汽车工业起步完，汽车巡航控制系统还没普及，目前只有国内生产的一些高档汽车装用了该系统，如帕萨特、雅阁和一汽-大众生产的奥迪A6轿车等。总的来说，汽车巡航控制系统主要功能有巡航定速、巡航加速、巡航减速等功能。关键字： 巡航控制系统；保持恒速； 巡航减速； 恢复原速Automobile cruise electronic control

9、 systemAbstractAs the auto industy and toad transport sector development ,the automation of vehicles driving cars has become one of the major trends in development .people need to be more comfortable,convenient and safe means of transport to meet the fast pace of life.So the request of intelligent b

10、ecome more urgent.With the development of electronic,our life changing so fast.In order to meet peoles needs,automotive electronics become more and more high-lieve.In particular the microprocessor enter the field of automotive control,the car has bought to the epoch-making change. Automobile cruise

11、electronic control system can provide a comfortable citcumstance for dirvers.In one hand ,it lenlify the job when driving but improve comfort.When the car in the long-distance highway driving,automobile cruise control system can automatically fixed at a specific rate ,from motorists to foot pedal lo

12、ng bitterness.At the same time,it can cruise in the state scheduled for the speed acceleration and deceleration of the regulation.In assition ,the cruise control system also save fuel and resuce disuse.In the 1960s of the USA,the cruise control system has been used in cars widely. Nowday many cars f

13、ix the cruise control system. Japanese and European cars are equipped with the production of cruise control system. Because of our the late of development of automible in our country.The cruise control system only applies to the high-level car.Some of the current domesticproduction of luxury cars su

14、ch as the Passat , Accore and Audi A6 are equipped with cruise control systems.General speaking,the cruise control system can cruise constant speed,cruise deceleration ,renew constant speed and other functions .Keywords：The cruise control system；The cruise accelerates；The cruise decelerate；The const

15、ant speed to restor目 录摘要IAbstractII前言11 汽车巡航控制系统的概述21.1 汽车巡航控制系统的功用21.2 汽车巡航控制系统优点21.3 汽车巡航控制系统的发展现状与趋势32 汽车巡航控制系统的工作原理与基本构成72.1 汽车巡航控制系统的工作原理72.2 汽车巡航控制系统的基本构成83 巡航控制系统的硬件设计153.1 硬件设计概述153.2 开关量的处理163.3 车速信号处理173.4 电动机的驱动183.5 PWM控制183.6 离合器的驱动203.7 硬件可靠性的设计203.7.1 影响硬件可靠性的因素203.7.2 硬件设计采用的抗干扰措施214

16、 巡航控制系统的软件设计234.1 汽车巡航控制系统程序设计的要求234.2 巡航控制下的程序流程234.3 软件可靠性措施244.3.1 合理封锁244.3.2 程序时空防护措施255 结论26参考文献27致谢28前 言汽车巡航控制系统英文为CRUISE CONTROL SYSTEM,缩写为CCS。巡航控制系统是现代高级轿车普遍配备的一种辅助驾驶系统。该系统能够在车速到达一定范围后（如40-200km/h），将车速保持在驾驶员所设定的值，自动执行上坡加油，下坡收油等必要的操作，实现恒速行驶。在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较大，在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，巡航

17、控制系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，是汽车行驶速度保持一定。并且可以避免驾驶员频繁踩油门踏板，而保证汽车以预先设定的速度行驶。汽车站一定条件下恒速行驶，大大减轻了驾驶员的疲劳强度。由于巡航控制系统能自动的维持车速，避免了不必要的油门踏板的人为变动，进而改善了汽车的燃料经济性和发动机的排放性能。驱车巡航控制系统自1961年在美国首次应用以来，已经广泛普及。在美国大多睡觉车上均装用了巡航控制系统。日本和欧洲生产的轿车装用汽车巡航控制系统的比例也越来越高。我国一汽大众生产的奥迪A6轿车也装有汽车巡航控制系统。1 汽车巡航控制系统的概述1.1 汽车巡航控制系统的功用汽车巡航控制系统（CCS）就是

18、可使汽车工作在发动机有利转速范围内，减轻驾驶员的驾驶操作劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。巡航系统可以自动调节汽车发动机的动力，适应路面状况以及其他阻力的变化，以恒速方式运行。当一旦出现人为干预的情况（例如踩踏制动踏板、踩踏离合器踏板、变速器挂入空挡、拉近驻车制动等），巡航系统确保驾驶人员的操作优先，截取巡航工作状态；当车辆的速度超出人为设定的范围以及其他情况时，巡航系统也能自动停止工作，以确保车辆的安全。综上所述，汽车巡航控制系统具有以下功能：（1）恒速行驶功能，汽车自动巡航行驶即指汽车在行驶时，驾驶人员即使不踏加速踏板，汽车仍然可以按驾驶员所希望的车速自动保持行驶的功能，这是巡航

19、控制系统最基本的功能。（2）加速、减速功能，汽车处于巡航行驶的状态时，若按下加速开关，则设定速度增加，此为加速功能。同样，若按下减速开关，则设定速度减少，此为减速功能。（3）取消、设定功能，如果踏下制动踏板或槽中控制的解除开关，则可以自动解除巡航功能。如果从新按下设定开关，汽车进入巡航状态。（4）自动选、换挡功能，在巡航控制期间，随着道路坡度的变化以及汽车行驶可能遇到的阻力，车辆自动变换节气门开度或自动进行档次转换，以按存储在ECU内的最佳燃油经济性瑰、规律或动力性规律稳定行驶。（5）防止误操作及报警功能，在不具备巡航条件的情况下，例如车辆在起步阶段，驾驶员启动了巡航开关，巡航控制系统会防止类

20、似的误操作，并有报警的功能。1.2 汽车巡航控制系统优点综合其功能作用，巡航控制系统主要具有以下优点:（1） 提高汽车行驶时的舒适性，特别使在郊外或高速公路上行驶，这种优越性更为显著。另外，当汽车以一定速度行驶时，减少了驾驶员的负担，使其可以轻松地驾驶。（2）节省燃料，具有一定的经济性和环保性，在同样的行驶条件下，对一个有经验的驾驶员来说，可节省燃料15%，这是因为在使用率该系统以后，可是汽车的燃料供给与发动机功率之间处于最佳的配合状态，并减少了废气的排放。（3）保持汽车车速的稳定，汽车无论是在上坡、下破、平路上行驶，或是在风速变化的情况下行驶，只要在发动机功率允许的范围内，汽车的行驶速度保持

21、不变。1.3 汽车巡航控制系统的发展现状与趋势汽车巡航控制当系统已有30多年的发展历史，主要经历了机械控制系统、晶体控制系统、模拟计算机控制系统和数字微型计算机控制系统4个阶段。数字微型计算机控制自1981年起开始应用到巡航控制系统，目前应用广泛。数字微型计算机巡航控制系统的电路框图如图1-1所示，驾驶员利用控制开关，可将保持恒速、减速、恢复原速、和加速等命令输入计算机；当驾驶员操纵保持恒速开关时，计算机记忆调节后的车速，开始进行恒速行车控制。驾驶员控制开关记忆车速行车阻力行驶车速比较车速补偿电路执行部件车轮驱动力变速器发动机计算机图1-1数字微型计算机巡航控制系统框图 为了使汽车巡航控制系统

22、达到车速控制的要求，目前用于汽车巡航控制系统的控制方案主要有PID控制、模糊控制迭代学习控制、自适应控制等、它们都有各自的特点。（1）PID控制，即比例-积分-微分控制，根据实际车速与设定车速的偏差，实现汽车不变参数的巡航控制。在汽车行驶过程中，驾驶员设定一个车速给控制器，同时车速传感器测得到实际车速也输入到控制器，产生实际车速和设定车速的偏差，控制器的比例部分根据偏差的大小输出相应的控制量，以控制节气门的开度，使车速迅速趋近设定车速。考虑到偏差一直存在，控制器的积分部分就把偏差积累起来加大控制量，以消除偏差，使车速保持恒定，而微分部分则起预估作用。当v0时，表示偏差加大，应及时增加控制量，使

23、v减小；当v0时，表示偏差在减小，应减小控制量，以避免v趋近于零时，又向反方向发展而引起震荡。PID控制具有结构简单、参数整定方便的优点，在许多场合下能获得令人满意的控制效果。但是由于被控对象的特性比较复杂，具有非线性或时变的过程，应用常规PID控制，若参数调整不当，会使系统不停地震荡，控制效果不甚理想。（2）模糊控制，它是一种模仿人工控制活动人脑的控制策略，运用模糊数学把人工控制策略用计算实现，它是近几年发展起来的一种新型的汽车巡航技术。驾驶员对汽车的控制，从本质上来讲是一种模糊控制的过程，驾驶员驾驶汽车时，根据目标车速与实际车速之间的偏差及路面情况，利用自己的经验，决定加速踏板的变化量，从

24、而使汽车趋近于目标车速。模仿这一过程的模糊控制原理框图如图1-2所示。用于汽车巡航控制的模糊控制器的输入量一般可以选择设定车速与实际车速的偏差以及偏差的变化率。模糊判断ede/dt模糊化模糊控制规则设定车速实际车速反馈被控对象 图1-2 巡航控制系统模糊控制原理框图模糊控制不依赖系统的精确数学模型，因而对系统的参数变化不敏感，其不足之处是迷惑控制规则的获取和模糊隶属函数形状的确定是一项费力的工作，而且系统一旦确定，其规则和隶属函数就确定而不能随外界和车辆参数变化进行调整。（3）迭代学习控制，因为汽车巡航行驶中存在着严重的非线性和不确定性，特别是巡航控制参数在不同车速下其值是不确定的，并且运动载

25、体对控制的实时性要求较高，所以有人将迭代学习算法应用到了汽车巡航控制系统中。基于迭代学习技术的汽车巡航控制原理如图1-3所示。利用实际车速与设定车速的偏差，通过多次的迭代计算得出一个修正量，进一步修正控制器输出的控制量，从而使实际车速更趋近于设定车速。迭代学习控制可以对参数是未知的但是变化的或不变的系统实施有效控制。相对于其他控制技术，迭代学习控制的适应性更广，实时性更强，但其算法复杂，计算机编程困难。学习率控制器被控对象实际车速实际车速反馈设定车速控制参数修正量偏差记忆图1-3 迭代学习技术的汽车巡航控制原理图（4）自适应控制，由于汽车自动巡航控制系统是一个本质非线性系统，并且汽车在行驶过程

26、中受到路面坡度。空气阻力等外界干扰，因而时不变系统得到的控制方法就难以在各种工况下取得良好的效果，解决的办法是加入自适应环节，其控制方法能随各种因素的变化而实时地加以调整，以适应复杂多变的行驶工况。自适应控制是针对具有一定不确定性的系统而设计的，它是一种智能化的自动控制系统，主要有雷达传感器、方向角传感器、轮速传感器、制动控制器、扭矩控制器和发动机控制器等组成。雷达传感器安装在散热器的护栅内，可探测到汽车前方150m的距离；在前后轮廓上均装有轮速传感器，可测出车辆的行驶速度；方向角传感器用以判断车辆行驶的方向；发动机控制器和扭矩控制器用以他侧和调整发动机接通和输出扭矩，以提高发动机的动力性，并

27、适时调整车辆的运行速度。各种控制器和传感器均用车内计算机控制。自适应控制方法可以自动检测系统的参数变化，从而时刻包此系统的性能指标为最佳。该系统的优点是：装有自适应巡航控制系统的智能车，通过雷达和计算机来鉴别靠近车辆的是自行车、汽车还是行人，根据道路情况控制车辆行驶状态，完全或部分地去台里驾驶员的操纵；汽车上的各种传感器不断收集汽车、道路和周围环境等方面的信息，通过计算机来调整汽车的运行状态。它能够准确的判断汽车四周的安全情况，自动采取措施回避危险或者悬着安全的行车路线和工作状态。目前用于汽车巡航控制的自适应控制主要为模型参考自适应控制。基于自适应控制的汽车巡航控制原理如图1-4所示。设定车速

28、同时加到控制器和参考模型上，由于参考模型的理想车速和实际车速不一致，产生偏差，自适应机构检测到参数，从而使实际车速迅速趋近于实际车速，当偏差趋近于零时，自适应调整过程就停止，控制参数也就调整完毕。当汽车在行驶过程中遇到上下坡或是由于风力而使车速发生变化时，系统也如上述过程一样，对控制器参数进行调整。参考模型设定车速控制器被控对象自适应算法理想车速实际车速实际车速反馈图1-4自适应控制的汽车巡航控制原理图鉴于自适应控制的上述特点，自适应控制非常适合像汽车这样一类非线性系统的控制，在控制过程中，系统能够自动调整控制参数，使得控制效果更好。（5） 随着近几年智能公路概念的提出及卫星导航系统的开发与应

29、用，未来汽车的巡航系统将会与GPS（全球卫星定位系统）相结合，通过车轮传感器、地磁传感器和偏航传感器等但中传感器获取数据，确定汽车的速度和位置。车轮传感器几路车轮的速度，产生的脉冲信号用于定时计算行驶距离和方向变化。地磁传感器通过励磁绕组感应出电压脉冲，测量出沿途地磁场遂平分量的大小与起始点磁场的比较，为车载电脑提供补偿数据。车载电脑的地图存储用量存储量汽车现行运行区域的所有数据，车载电脑与存储道路网络数据不断比较判断，更正定位误差从而确定最佳行驶路径。如果车载点老存储资料不足，例如有关交叉路、限行、单行线、桥梁等路段的变更信息，可以通过GPS或网络功能给与补充。驾车者将目的地输入车载电脑后，

30、电脑通过比较车辆实际位置和目的地位置后，能够推荐最佳行驶路径。简单的系统仅能提供限行距离及目的地方向，比较复杂的系统则能根据GPS控制中心提供的路面车流状况推荐行驶路径。显示装置还能够根据汽车运行及方向的变化随时翻转地图，方便驾车者从显示屏获知路径的方向。2 汽车巡航控制系统的工作原理与基本构成2.1 汽车巡航控制系统的工作原理图1-5是一种典型的闭环汽车电子巡航控制系统原理框图。有图2-1可知，控制器的输入是以下两个车速信号的差：一个是驾驶员按要求的车速设定的车速信号：另一个是实际车速低反馈信号。当测出的实际车速高于或低于驾驶员调定的车速时，ECU将这两种信号进行比较，得出误差信号，经发达处

31、理后成为节气门控制信号，送至节气门执行器，驱动节气门执行器工作，调节发动机节气门开度，已修正实际车速，从而讲实际车速很快调整到驾驶员设定的车速，并保持恒定。通常将汽车在平坦路面上行驶时车速与节气门开度的关系存储在巡航控制系统ECU 的ROM中。ECU作为巡航控制系统的核心部件，一般采用“比例-积分”控制的控制系统，线性放大部件K的输出正比于误差信号，而积分放大器KI则设置一条斜率可调整的输出控制线，用以在短时间内讲车速误差降至趋近于0的很小范围，节气门控制信号则是比例电路和积分电路两部分输出信号的叠加。另一种方法是将误差信号输入到微机进行处理，采用这种控制方法可以使用更先进的程序。 +_节气门

32、反馈信号K2节气门反馈信号K1实际车速控制信号节气门控制器节气门执行器发动机及变速器车辆节气门传感器车速传感器外界干扰设定车速图2-1 闭环汽车电子巡航控制系统原理框图汽车在平坦、上坡与下坡路面上行驶时的车速与节气门开度的关系如图2-2所示。巡航控制系统根据目标车速自动维持汽车恒速行驶。汽车在巡航定速状态下，当汽车速度下降时，ECU加大节气门开度，是发动机功率升高，转矩增大，车速达到设定速度。反之，减小节气门的开度。参照图2-2，系统进行巡航控制时，若在平坦路面上车速为Vo时，按下设定开工进入巡航控制的自动行驶状态，此时节气门开度在0点，一旦遇到爬坡时，则行驶阻力增加，如不进行调节控制，车速就

33、会降到Vc点，但巡航控制器会按照一定的控制规则控制节气门，是节气门开度从0点变为A点，是车速保持在Vo点取得平衡。因此，即使行驶阻力发生变化，车速也只在很小的范围内变化，达到稳定行驶的目的。当车速在40km/h以下、160km/h以上时，巡航系统不工作。当然这个上下限的限定依车型的不同而略有不同。一旦系统的传感器出现故障，或控制信号电路被切断，因没有车速信号，低速限制电路将认为车速为零，是巡航控制系统停止工作。在所有车辆上，从调整节气门开度到车速改变，这中间都有一段延迟，巡航控制系统的电路设计考虑了这个问题，这样，当系统吧实际车速调整到指令车速时，就可避免严重的车速波动。车速ABO0平路输出控

34、制线VcVaVb上坡下坡节气门开度V0 图2-2 车速与节气门开度关系2.2 汽车巡航控制系统的基本构成 汽车巡航控制系统主要由巡航控制开关（ON/OFF开关）、车速传感器、电子控制单元（ECU）、汽车安全开关、执行器、辅助器件等组成。其结构如图2-3所示。（1）巡航控制开关。巡航控制开关即驾驶员指令开关，有时也称主控开关。它一般是杆式开关，安装在转向柱上驾驶员容易接近的地方。通常将其功能包含在组合开关内，大多数指令开关有3个档位：即设置/巡航（SET/COAST）、取消（CANCEL）和复位/加速（RES/ACC）档。当指令开关处于不同档位时，电流由巡航控制ECU流出，经过不同阻值的被操作的

35、开关位置。当开关处于设置/巡航档位时，只要按下按钮开关不动，车辆就不断加速。当达到要求的车速时，松开按钮，巡航控制系统就使车辆按松开按钮时的车速保持定速行驶。当装换到取消档时，恒速行驶即停止。复位/加速档位用于制动或换挡断开电路后，使车辆重新按调定速度行驶。制动灯开关恢复增速减速设定控制开关从熔断器板来在电源车速传感器伺服器执行机构接节气门拉索电子控制单元 图2-3 巡航控制系统的构成（2）车速传感器。车速传感器将产生的车速信号输送给巡航控制ECU，作为实际车速反馈信号，以实现定速行驶功能。车速传感器通常与车速表驱动装置相连。如果车速表是电子式的，车速传感器给出的信号可直接用作巡航控制ECU的

36、反馈信号，而不必为巡航控制系统另设速度传感器。专门用于巡航控制系统的车速传感器一般安装在变速器输出轴上，这是因为实际车速与变速器输出轴转速成正比。车速传感器有车速传感器、节气门传感器和节气门控制摇臂位置传感器等。车速传感器，它的作用是：提供一个与汽车实际车速成比例的信号，电控单元将此信号进行处理。车速传感器输给电控单元的电信号，是一个交变的振荡的脉冲信号。车速传感器有磁脉冲式的、霍尔式、光电式、磁阻式等。车速传感器与发动机电控的传感器共用。节气门传感器，它的作用是：对电控单元提供一个与节气门位置成比例的电信号。节气门传感器与发动机电控的传感器共用。节气门控制摇臂传感器，这是巡航控制系统专用的传

37、感器。它的作用是：对电控单元提供节气门控制摇臂位置的电信号，目前应用较多的是滑线电位计式。当节气门控制摇臂转动时，电位计与之随动，变数出一个与控制摇臂位置成比例变化的、连续变化的电信号。（3）电子控制单元ECU，电控单元（Cruise Control ECU）也称为CCECU，由处理器芯片、A/D、D/A、IC及输出隔离驱动和保护电路等模块组成。电控单元又称巡航主控制器或电子调节器。电控单元是一个计算机系统，也有人称之为巡航电脑版。电控单元通常是装在一个金属薄板制成封装闭壳体内，封闭的金属壳起电磁屏蔽和机械保护作用。电控单元是整个控制系统的中枢。数字微型计算机为主体的电控单元的信号用数字化处理

38、，不会受到工作温度和湿度的影响，因此具有很高的稳定性。危机代替了模拟电路，实现巡航控制，不仅是控制精度提高，微机存储量较大、有记忆功能等，有智能化的特征。特别是当汽车上其他系统已有微机时，可实现传感器、数据等资源共享，各系统的微机间互相通讯联络监督，使控制更可靠、精度更高。也有过巡航控制系统是靠汽车上其他系统的微机增加附加功能来实现的，目前以独立的微机实现巡航控制方式为主。一般来说，由于车速变化必须经过一定的时间，这就要求巡航控制系统执行机构的调节具有一定的延时时间。这个延时时间对恒速控制点实现，对防止游车是十分必要的。但是在人为干预的情况下，实现迅速推出巡航控制的状态会有妨碍的。所以，电控单

39、元必须有其他的辅助装置能够使巡航控制按驾驶人员的要求迅速关闭。在汽车巡航控制系统中，有车速信号返回到系统的输入端，电控单元与设定车速进行比较，一般来说，巡航控制系统在如下三个方面具有良好的性能，：快速响应能力、较好的系统的稳定性和较小的稳定误差。实践证明，只要系统的调节控制参数（主要是比例积分的调节控制参数）选择合适，就可以使系统具有快速响应能力和高精度切勿不稳定及振荡现象，因此汽车巡航控制系统的车技重点是确定电控单元合适的调节控制参数。在确定这些参数时要考虑一下几个方面的影响：确定汽车的质量、发动机功率和摩擦系数。摩擦系数的大小可在测量传动部件的机械损耗、空气阻力以及轮胎与路面之间的阻力所造

40、成的发动机功率损耗后根据经验确定。选择系统的频率。系统对信号输入的响应频率范围可参照车辆在山区公路行驶时，驾驶员对车速变化的反应及修正时间来确定、一般来说，汽车巡航控制系统的反应速度至少不能低于人的反应速度，（人的反应时间在数十秒至数百秒之间）。频率提高，调节控制的误差越小。但也不能过于敏感，否则容易发生游车。根据汽车的质量m和系统的频率fn计算系统中的积分器参数k，三者的关系如下：k=Wn2m，其中Wn=2fn。从调节节气门的开度到实际车速发生变化，这中间总有一段时间延迟。因此在系统的设计时，应根据响应速度和相位移的要求选择合适的阻尼系数d。这样在系统把实际车速调整到设定车速时，不会出现车速

41、严重的波动。根据参数d，Wn，m和c（摩擦系数）即可确定系统中的比例放大器参数Kp。Kp=（2dWnM）- C值得注意的是，参数Wn既对系统中的调节控制参数起确定作用，又受系统中的传感器和执行器的影响。因此整个系统设计完后，应对系统中的积分器和比例放大器的调节控制参数进行修正，知道获得满意的系统效果为止。电控单元的主要作用是，将所有的信号（传感器的车速、节气门位置、节气门控制摇臂位置、操作指令、执行机构的反馈信号）进行处理，在车速偏离预定的巡航车速时，给执行器一个电信号，控制执行器的动作，是实际车速与设定的车速相一致。图2-4是美国摩托罗拉公司的以单片机为主体的巡航控制电控单元的方框图。汽车在

42、巡航控制状态时，一般当车速低于40km/h时，电控单元自动将巡航控制取消，这样使汽车在制动、转弯时,巡航控制不起作用；另外，在汽车的加、减速度大于预设的数值（一般为2m/s）时，以及汽车的制动灯开关等动作时，电控单元也会自动取消巡航控制状态，这样就确保了汽车的行驶安全。图2-4 巡航控制系统与电控单元方框图（4）汽车安全开关，安全开关主要起到了人为操作敢于情况下，及时退出巡航控制状态，恢复到完全有驾驶员控制车辆的状态，以保证行车的安全。安全开关就是起到保护作用的开关。安全开关宝货电器开关和真空泄放开关。电器开关类型的安全开关主要有离合器、变速器空挡启动开关、制动开关和驻车制动开关。离合器开关，

43、它的作用是汽车在巡航状态下行驶时，一旦出现驾驶员干预，驾驶员踩踏离合踏板，离合器开关既由断开变为闭合，使电控单元立即关闭巡航工作状态。离合器开关装在驾驶室离合器踏板的上部，与离合器踏板联动，考驾驶员踩踏离合器他版的机械动作使其闭合。变速器空挡启动开关，他的作用与离合器开关类似。空挡的启动开关的安装位置紧靠变速器操纵杆，并与变速器操纵杆联动，档变速器操纵杆置于空挡时，空挡启动开关有断开变成闭合。制动灯开关，它的作用是当驾驶员踩踏制动踏板时，制动灯开关在接通制动灯同时，将控制节气门动作摇臂的电磁离合器断开，迅速推出巡航控制的工作状态。在制动灯开关中原来常开触点的基础上，增加了与之两栋的常闭触点，当

44、驾驶员踩踏制动踏板、制动灯亮的同时，常闭触点断开，使电磁离合器断电，节气门不再受巡航系统控制。手制动开关，它的作用与离合器开关类似，安装位置紧挨着驻车制动操纵杆并与操纵杆联动，当拉动驻车制动操纵杆时，此开关由断开变为闭合。真空泄放开关，通常装在制动踏板支架上。采用手动变速器的汽车，在离合器踏板支架上装有与其联动的真空开关，只要踩下离合器踏板，边界处巡航控制功能。如果在巡航状态下踩下制动踏板，则联动的电器开关将电磁真空阀线圈的电流旁路，真空阀关闭，节气门便不受伺服器机构的控制了。与此同时，恢复电磁阀线圈通电，恢复电磁阀动作，泄放掉了伺服机构的真空；踩下制动踏板时，随动的真空泄放阀也能将伺服机构的

45、真空泄放掉。（5）执行器，也有称之为伺服机构的，执行器的作用是，将电控单元输出的电流或电压信号转变为机械运动，进而控制节气门的开度，以便达到控制车速的目的。常见的执行器有电动和气动两种类型。图2-5所示的执行器为电动机式执行器，它主要由电动机、安全电磁离合器和位置传感器组成。电动机采用直流永磁式电动机，通过改变电动机中电流方向即可改变节气门转动方向。电动机式的节气门执行器的工作，是利用电动机的转动并带动控制摇臂摆动拉动钢丝绳索，进而使节气门的开度发生变化。为限定控制臂转动角度，电动机电路装有限位开关。 图2-5 电动式执行器结构在电动机与控制臂间装有安全电磁离合器。当进行巡航控制时安全电磁离合

46、器接合，此时电动机栓旋转使节气门开度改变；若在巡航控制行驶阶段执行器或车速传感器发生故障，安全电磁离合器立即分离。电磁离合器的作用是，当电磁离合器通电时，电动机的轴与节气门控制摇臂结合在一起，当电磁离合器断电时，电动机与节气门控制摇臂分离，使节气门与电动机动力链接或分离迅速可靠。另外，还能通过断开电磁离合器电源的方法，迅速可靠地退出巡航状态，在特定的情况下实现保护。在电动式执行器中还装有位置传感器，它是一个由滑变电阻器构成的电位计，用于检测执行器控制臂的转动位置，并将信号输入巡航控制ECU中。电动式执行器还可采用步进电动机，因为他能将控制装置输出的数字信号转变为一定量的角位移。每输入一个脉冲，电动机就带动节气门转过一个小角度，这就保证了节气门开闭动作的准确。步进电动机转过的角度即节气门转过的角度，该角度与输入的脉冲数城正比。节气门的转动方向即低昂冬季的转动方向，由分配脉冲的相序确定。直流电动机通电时连续转动，它的运转速度与电控单元供给的电压平均值有关；他的运转或停止，有电控单元输出的电压有或无来决定；它的运转方向，由电控单元输出的电压方向决定。步进电机的工作，是对其通电一次，电动机轴就转过一定的角度。气动式执行器也称真空式执行器，气动式执行器多为发动机进气歧管的真空度为空气的动力源。气动式执