汽车电子巡航控制系统故障分析与研究
社会的发展，人类的进步，使汽车渐渐地进入了我们现实生活，不断更新发生了各种故障事故。此文章主要讲述了汽车电子巡航系统能够呈现的功能以及系统出现的故障根源。介绍了汽车电子巡航系统的主要芯片PICl6F873的作用，汽车电子巡航控制系统能够使汽车在一定的速度下定速行驶，它还被称为巡航行驶装置及定速行驶系统、速度控制系统、自动驾驶系统等。其优点是避免司机频繁地踩油门，并能以设定的速度驾驶，提高驾驶的舒适性和安全性。
目录
引言 1
一、汽车自动巡航控制技术 2
（一）PID控制 2
（二）模糊控制 3
（三）迭代学习控制 4
（四）自适应控制 4
二、电子巡航控制系统的功能，主要部件和基本工作原理 5
（一）电子巡航控制系统的功能 5
（二）电子巡航控制系统的分类 5
1、真空式巡航控制装置 5
2、电机式巡航控制装置 6
（三）电子巡航控制系统的主要组成部分 6
1、巡航控制开关 6
2、传感器 8
3、巡航控制ECU 8
4、执行器 10
（四）电子巡航控制系统的基本工作原理 15
三、汽车巡航系统的软硬件设计概述 17
（一）硬件设计 17
（二）软件设计 17
四、汽车巡航系统的使用与检修 18
（一）使用方法 18
1、设定巡航速度 18
2、取消设定巡航速度 19
3、设置自动变速的汽车加速度 19
4、设置自动变速的汽车减速度 19
5、恢复原来手动设置的巡航速度 19
（二） 注意事项 19
（三）诊断与维修 20
1、常见故障诊断方法 20
2、电子巡航控制系统的自我诊断 21
3、电子巡航控制系统故障诊断和故障排除顺序 21
（四）常见故障的维修 22
1、故障现象及原因分析 22
2、车速不稳的诊断 22
3、间歇性动作的诊断2.5英寸(1英寸= *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
0.0254米) 23
结束语 23
致 谢 24
参考文献 24
引言
汽车电子巡航控制系统是因为驾驶员由于长时间驾驶汽车导致疲劳驾驶从而使车祸概率增高，所以才研发出来此电子技术。其中驾驶员可以调节节气门开度并改变发动机的输出功率和转矩，而无需踩踏油门。汽车行驶的速度是恒定速度，这提高了行驶过程中的舒适性和安全性。也减少了不必要的汽车速度变化，稳定转速，最大限度的节约燃油，减少尾气污染，提高发动机的使用效率。
汽车巡航控制系统是一种能够在汽车良好引擎转动的范围内使司机劳动力下降、提高驾驶舒适度的自动驾驶装置。当汽车在道路上行驶时时间很长的时候，巡航控制系统会自动开启，并且巡航控制系统将根据驾驶中车辆收到的阻力增大或减小油门开度。汽车会以不变的速度进行行驶，使驾驶员不需要一直踩踏加速，非常大的使驾驶员的疲劳降低。另外，如果根据汽车经济速度，巡航控制系统被设定为经济速度，还可以节约燃料。
一、汽车自动巡航控制技术
下图为汽车上坡时的受力图。
Fe
θ
Fh
Fd
Ff
m
x
引擎动力
斜坡与路面夹角
重力分量
摩擦力
空气对车的阻力
车的质量
车的水平位移
/
图1 斜坡时汽车的受力图分析
由牛顿第二定律，可得图中汽车运动的方程
/
空气阻力Ff
/
重力分量Fh
/
摩擦力Fd
/
为了使汽车满足控制速度的要求，在规定整个系统的解决计划后，选择最优的控制计划是至关重要的。下列4种控制：PID控制，模糊控制，迭代学习控制，自适应控制可供选择。
（一）PID控制
PID控制，其有比例、积分、微分三种，根据实际车速和设置车速的差值来实现车辆恒定数值的巡航控制。
当汽车处于运动状态时，驾驶员为控制器设定速度，同时速度传感器测量实际速度并进入控制器。实际的速度和设置的速度偏差为 v，输出的相应的控制量是根据偏差的大小来调节控制器的比例，控制油门开度，使速度快速达到设定速度。考虑到偏差总是存在，如果速度保持恒定并且消除了偏差，则累积控制器的积分部分的偏差，控制量增加，并且微分部分起预测作用。当 v大于0时，偏差增大，控制量也需及时增大，使 v减小;当v 小于0时，偏差减小，然后控制量减小，以防止v接近0并引起相反方向的振荡。
PID的优点是控制结构简单、参数设定简易。然而，由于受控对象的复杂特性，非线性或时变过程，传统的PID控制被应用。下面为PID算法。
/
图2 PID控制的原理框图和算法
图中的模拟PID控制器和被控对象组成控制系统，驾驶员的给定值为r(t)与实际输出值c(t)的误差
/
这三种比例(P)、积分(I、微分(D)运算，产生的控制量，对被控对象进行控制，所以称作PID控制器，表达式如下
/
传递函数形式：
/
/
PID控制器各校正环节的作用如下：
(1)比例环节e(t)为偏差信号，能按照比例产生控制作用，可以减少误差。
(2)积分环节主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时问常数T1,T1越大，积分作用越弱，反之，则越强。
(3)微分环节能反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。
（二）模糊控制
模糊控制是一种使用人工智能的方法来模仿人类大脑。驾驶员行驶过程中，驾驶员根据目标速度与实际速度的偏差以及路面情况来决定油门踏板的变化，使汽车接近目标速度。模拟该过程是驾驶员通过对车辆行驶时输入一个设定速度，然后模糊控制系统进行模糊化处理进行判断后会选定设定车速与实际车速之间的偏差和偏差的变化率，最后反馈给驾驶员。
目录
引言 1
一、汽车自动巡航控制技术 2
（一）PID控制 2
（二）模糊控制 3
（三）迭代学习控制 4
（四）自适应控制 4
二、电子巡航控制系统的功能，主要部件和基本工作原理 5
（一）电子巡航控制系统的功能 5
（二）电子巡航控制系统的分类 5
1、真空式巡航控制装置 5
2、电机式巡航控制装置 6
（三）电子巡航控制系统的主要组成部分 6
1、巡航控制开关 6
2、传感器 8
3、巡航控制ECU 8
4、执行器 10
（四）电子巡航控制系统的基本工作原理 15
三、汽车巡航系统的软硬件设计概述 17
（一）硬件设计 17
（二）软件设计 17
四、汽车巡航系统的使用与检修 18
（一）使用方法 18
1、设定巡航速度 18
2、取消设定巡航速度 19
3、设置自动变速的汽车加速度 19
4、设置自动变速的汽车减速度 19
5、恢复原来手动设置的巡航速度 19
（二） 注意事项 19
（三）诊断与维修 20
1、常见故障诊断方法 20
2、电子巡航控制系统的自我诊断 21
3、电子巡航控制系统故障诊断和故障排除顺序 21
（四）常见故障的维修 22
1、故障现象及原因分析 22
2、车速不稳的诊断 22
3、间歇性动作的诊断2.5英寸(1英寸= *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
0.0254米) 23
结束语 23
致 谢 24
参考文献 24
引言
汽车电子巡航控制系统是因为驾驶员由于长时间驾驶汽车导致疲劳驾驶从而使车祸概率增高，所以才研发出来此电子技术。其中驾驶员可以调节节气门开度并改变发动机的输出功率和转矩，而无需踩踏油门。汽车行驶的速度是恒定速度，这提高了行驶过程中的舒适性和安全性。也减少了不必要的汽车速度变化，稳定转速，最大限度的节约燃油，减少尾气污染，提高发动机的使用效率。
汽车巡航控制系统是一种能够在汽车良好引擎转动的范围内使司机劳动力下降、提高驾驶舒适度的自动驾驶装置。当汽车在道路上行驶时时间很长的时候，巡航控制系统会自动开启，并且巡航控制系统将根据驾驶中车辆收到的阻力增大或减小油门开度。汽车会以不变的速度进行行驶，使驾驶员不需要一直踩踏加速，非常大的使驾驶员的疲劳降低。另外，如果根据汽车经济速度，巡航控制系统被设定为经济速度，还可以节约燃料。
一、汽车自动巡航控制技术
下图为汽车上坡时的受力图。
Fe
θ
Fh
Fd
Ff
m
x
引擎动力
斜坡与路面夹角
重力分量
摩擦力
空气对车的阻力
车的质量
车的水平位移
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图1 斜坡时汽车的受力图分析
由牛顿第二定律，可得图中汽车运动的方程
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空气阻力Ff
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重力分量Fh
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摩擦力Fd
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为了使汽车满足控制速度的要求，在规定整个系统的解决计划后，选择最优的控制计划是至关重要的。下列4种控制：PID控制，模糊控制，迭代学习控制，自适应控制可供选择。
（一）PID控制
PID控制，其有比例、积分、微分三种，根据实际车速和设置车速的差值来实现车辆恒定数值的巡航控制。
当汽车处于运动状态时，驾驶员为控制器设定速度，同时速度传感器测量实际速度并进入控制器。实际的速度和设置的速度偏差为 v，输出的相应的控制量是根据偏差的大小来调节控制器的比例，控制油门开度，使速度快速达到设定速度。考虑到偏差总是存在，如果速度保持恒定并且消除了偏差，则累积控制器的积分部分的偏差，控制量增加，并且微分部分起预测作用。当 v大于0时，偏差增大，控制量也需及时增大，使 v减小;当v 小于0时，偏差减小，然后控制量减小，以防止v接近0并引起相反方向的振荡。
PID的优点是控制结构简单、参数设定简易。然而，由于受控对象的复杂特性，非线性或时变过程，传统的PID控制被应用。下面为PID算法。
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图2 PID控制的原理框图和算法
图中的模拟PID控制器和被控对象组成控制系统，驾驶员的给定值为r(t)与实际输出值c(t)的误差
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这三种比例(P)、积分(I、微分(D)运算，产生的控制量，对被控对象进行控制，所以称作PID控制器，表达式如下
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传递函数形式：
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PID控制器各校正环节的作用如下：
(1)比例环节e(t)为偏差信号，能按照比例产生控制作用，可以减少误差。
(2)积分环节主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时问常数T1,T1越大，积分作用越弱，反之，则越强。
(3)微分环节能反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。
（二）模糊控制
模糊控制是一种使用人工智能的方法来模仿人类大脑。驾驶员行驶过程中，驾驶员根据目标速度与实际速度的偏差以及路面情况来决定油门踏板的变化，使汽车接近目标速度。模拟该过程是驾驶员通过对车辆行驶时输入一个设定速度，然后模糊控制系统进行模糊化处理进行判断后会选定设定车速与实际车速之间的偏差和偏差的变化率，最后反馈给驾驶员。
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