汽車電子控制技術(shù)基礎(chǔ)講義課件

汽車電子控制技術(shù)第2章汽車電子控制技術(shù)基礎(chǔ)

2.1汽車電子控制系統(tǒng)的組成與特征2.2汽車傳感器2.3汽車電子控制單元（ECU）2.4汽車電子控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件2.5汽車電子控制系統(tǒng)中的控制理論2.6汽車綜合控制2.1.1汽車電子控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成2.1汽車電子控制系統(tǒng)的組成與特征給定值傳感器A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象控制器被控參數(shù)微型計(jì)算機(jī)圖2-1電子控制系統(tǒng)的基本框圖汽車電子控制系統(tǒng)基本組成框圖汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為電子控制單元—ECU(ElectronicControlUnit)。

控制系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。傳感器數(shù)字輸入存儲(chǔ)器A/D轉(zhuǎn)換器輸入端口

CPU存儲(chǔ)器輸出端口驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入接口圖2-2汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成計(jì)算機(jī)輸出接口1.硬件軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，核心是控制軟件。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī)制造廠提供，應(yīng)用軟件由控制系統(tǒng)研發(fā)人員編制。1）系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)、語言加工系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)等2）應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)采集與傳輸、被控系統(tǒng)的模型、控制算法、故障自診斷系統(tǒng)等2.軟件2.1.2汽車電子控制系統(tǒng)的特征1.目的性提高汽車行駛能力、可操縱性、穩(wěn)定性和自適應(yīng)性；改善汽車行駛的姿態(tài)控制、乘坐的舒適性；降低汽車的能耗、尾氣排放、減少污染。2.相關(guān)性

汽車上的電子控制系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的；單一的控制系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)非預(yù)期的結(jié)果；各子系統(tǒng)的最佳，不一定能獲得整個(gè)系統(tǒng)的最佳，甚至降低了子系統(tǒng)預(yù)期的性能。汽車綜合控制系統(tǒng)懸架控制系統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)操縱控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)第三層第二層第一層單個(gè)裝置控制子系統(tǒng)控制3.層次性汽車控制系統(tǒng)一般可分為三個(gè)層次：例：發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)4.隨機(jī)性

汽車在不同的環(huán)境條件下行駛，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足動(dòng)態(tài)的、不確定的或隨機(jī)的動(dòng)態(tài)工況。電控燃油噴射系統(tǒng)(EFI)

點(diǎn)火正時(shí)控制點(diǎn)火提前角控制點(diǎn)火能量控制······怠速控制系統(tǒng)(ISC)廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)(EGR)噴油量控制噴油時(shí)間控制噴油順序控制······電控點(diǎn)火系統(tǒng)(ESA)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)2.1.3汽車電子控制系統(tǒng)的工作原理1.檢測(cè)汽車各部位的傳感器檢測(cè)不斷變化工作狀況信息、環(huán)境信息提供給ECU；3.執(zhí)行通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)汽車的工作狀況進(jìn)行控制。必要時(shí)，可對(duì)汽車工作狀況信息顯示或報(bào)警。2.判斷、決策和控制汽車電子控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)的工作狀況信息用預(yù)先存放在ECU中的指令程序、控制算法發(fā)出控制信號(hào)；ECU

I/O輸入回路CPU存儲(chǔ)器A/D空氣流量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速節(jié)氣門位置冷卻水溫進(jìn)氣溫度曲軸位置車速爆震氧傳啟動(dòng)信號(hào)空調(diào)開關(guān)輸出回路噴油量控制點(diǎn)火正時(shí)控制怠速控制故障自診斷廢氣再循環(huán)其它輔助控制傳感器控制項(xiàng)目發(fā)動(dòng)機(jī)集中電子控制系統(tǒng)微處理器A/DA/D存儲(chǔ)器D/A車速傳感器油箱傳感器D/A車速表燃油液位指示儀表圖2-4電電子子控控制制的的車車速速表表及及燃燃油油液液位位指指示示儀儀表表系系統(tǒng)統(tǒng)指示示儀儀表表系系統(tǒng)統(tǒng)2.2汽汽車車傳傳感感器器汽車車傳傳感感器器也也是是汽汽車車電電子子技技術(shù)術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域域研研究究的的核心心內(nèi)容容之一一。。目前前，，一一輛輛普普通通家家用用轎轎車車上上大大約約安安裝裝幾幾十十到到近近百只只傳傳感感器器，，而而豪豪華華轎轎車車上上多多達(dá)達(dá)二二百百余余只只傳傳感感器器。。汽車車傳傳感感器器主主要要用用于于發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)、底盤盤控控制系系統(tǒng)統(tǒng)、車身身控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)和導(dǎo)航航系系統(tǒng)統(tǒng)中。。汽車車傳傳感感器器是是汽汽車車電電子子控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的信息息源源，是是汽車車電電子子控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的關(guān)關(guān)鍵鍵部部件件。。傳感感器器技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展趨趨勢(shì)勢(shì)1.多功功能能化化一個(gè)個(gè)傳傳感感器器可可實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)多多個(gè)個(gè)不不同同種種類類多多個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)的的檢測(cè)測(cè)。。3.集成成化化IC制制造造技技術(shù)術(shù)和和精精細(xì)細(xì)加加工工技技術(shù)術(shù)制制作作IC式式傳傳感感器器。。4.智能能化化指?jìng)鱾鞲懈衅髌髋c與大大規(guī)規(guī)模模集集成成電電路路結(jié)結(jié)合合，，帶帶有有CPU，，具有有智智能能功功能能，，以以減減少少ECU的的復(fù)復(fù)雜雜程程度度。。2.數(shù)字化適應(yīng)汽車車控制計(jì)計(jì)算機(jī)的的信息輸輸入。汽車傳感感器種類類很多，，實(shí)際應(yīng)應(yīng)用一般按傳感器輸入量，，即傳感器檢檢測(cè)的量量分類，如2.2.1汽汽車傳感感器的分分類力學(xué)量熱力學(xué)量其它檢測(cè)量單位檢測(cè)量單位檢測(cè)量單位位置或位移速度加速度轉(zhuǎn)角或角位移轉(zhuǎn)速力轉(zhuǎn)矩爆震Mm/sm/s2radr/minNN·mPa溫度壓力流量,真空度KCKPaMPakg/sm3/sPa氣體成分氣體濃度molmol分類按能量關(guān)系主動(dòng)型：傳感器無需外加輸入電源。如：磁電、熱電、壓電、光電等。被動(dòng)型：傳感器需外加輸入電源。如：電阻、電容、電感、磁阻、熱阻等。按信號(hào)轉(zhuǎn)換非電量轉(zhuǎn)換成另一種非電量，如：彈性敏感元件、氣動(dòng)傳感器非電量轉(zhuǎn)換成電量如：熱電阻、熱電偶、壓電式按工作原理電阻式、電容式、電感式、應(yīng)變式、光電式、光敏式、壓電式、熱電式等按使用功能用于了解汽車工作狀況；用于控制汽車運(yùn)行狀態(tài)；傳感器的的其它分類方法法傳感器檢測(cè)工況或參數(shù)位置傳感器排氣再循環(huán)閥開度、油門踏板位置、燃油箱液面位置、汽車高度、海拔高度等。轉(zhuǎn)角傳感器節(jié)氣門位置、曲軸轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角、前輪轉(zhuǎn)角等。轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速等。速度加速度傳感器檢測(cè)車速（絕對(duì)值）、加速度。力學(xué)量傳傳感器在在汽車上上的應(yīng)用用熱力學(xué)量量傳感器器在汽車車上的應(yīng)應(yīng)用傳感器檢測(cè)工況或參數(shù)溫度傳感器冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、燃油溫度、排氣口和排氣管的溫度、空調(diào)蒸發(fā)器和冷凝器溫度等。壓力傳感器進(jìn)氣岐管壓力、燃油壓力、機(jī)油壓力、增壓壓力、自動(dòng)變速器油壓等。流量傳感器吸入空氣流量、燃油流量、廢氣再循環(huán)流量、制冷劑流量等。液量傳感器燃油量、冷卻液量、機(jī)油量、制動(dòng)液量等。氣體濃度傳感器氧氣、二氧化碳、NOx、HC、柴油煙度。汽車傳感感器工作作環(huán)境高溫、低低溫、振振動(dòng)、沖沖擊、潮潮濕、蒸蒸汽、鹽鹽霧腐蝕、油油泥污染染2.2.2汽汽車傳感感器的性性能要求求1）環(huán)境境的適應(yīng)應(yīng)性；2）工作作的穩(wěn)定定性和可可靠性；；關(guān)鍵3）檢測(cè)測(cè)的精度度和重復(fù)復(fù)性；4）小型型化、便便于安裝裝、易于于檢測(cè)識(shí)識(shí)別；5）具有有批量生生產(chǎn)和通通用性、、符合有有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。汽車傳感感器的性性能要求求2.2.3汽汽車傳感感器的選選用原則則指標(biāo)傳感器指標(biāo)定義量程被檢測(cè)量上限和下限的代數(shù)差。靈敏度輸出變化值與被測(cè)量的變化值之比。分辨率檢測(cè)出被測(cè)量的最小變化值。誤差檢測(cè)值與被測(cè)量的真實(shí)值之差。重復(fù)性重復(fù)測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果的一致性。過載允許檢測(cè)被測(cè)量的最大值?？煽慷纫?guī)定條件下，傳感器正常工作的可能性。線性度輸入/輸出曲線與其擬合直線之間的偏差度。響應(yīng)時(shí)間接受階躍輸入信號(hào)，傳感器輸出值達(dá)到穩(wěn)定值的最小規(guī)定百分?jǐn)?shù)(如95％)時(shí)所需的時(shí)間。低油位報(bào)報(bào)警器油位傳感感器部分汽車車傳感器器的實(shí)物物圖片水溫傳感器汽車用壓壓力傳感感器熱膜式汽車車空氣流量量傳感器熱線式汽車車空氣流量量傳感器節(jié)氣門閥體體總成節(jié)氣門位置置傳感器凸輪軸傳感感器曲軸位置傳傳感器汽車氧傳感器汽車爆震傳傳感器汽車超聲傳傳感器2.3.1汽車電電子控制單單元的主要功能1)接接受傳感器器或其它裝裝置的輸入入信號(hào)，并并將輸入信號(hào)處理成成計(jì)算機(jī)能能夠接受的的數(shù)字信號(hào)號(hào)；2)給給傳感器或或傳感器放放大電路提提供基準(zhǔn)電電壓；3)計(jì)計(jì)算、分析析、處理和和存儲(chǔ)汽車車工況和環(huán)環(huán)境信息；；4)輸輸出控制執(zhí)執(zhí)行指令、、故障信息息；5)自自我修正功功能（自適適應(yīng)功能））。2.3汽汽車電子控控制單元（（ECU）ECU的實(shí)物圖片片ECU的實(shí)物圖片片ECU主主要由輸入接口、微處理器和輸出接口的組成。傳感器傳感器A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器信號(hào)放大器微處理器輸出驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器存儲(chǔ)器2.3.2ECU的組成2）微處理理器微處理器即即單片機(jī)，，有8位、、16位、、32位。。1通用單片機(jī)機(jī)2專用單片機(jī)機(jī)1）輸入接接口電路輸入接口電電路主要是是實(shí)現(xiàn)傳感感器與微處處理器之間間的信息傳傳遞。主要要功能是對(duì)對(duì)傳感器輸輸出信號(hào)進(jìn)進(jìn)行預(yù)處理理。1模擬信號(hào)處處理：放大、量程程變換、A/D轉(zhuǎn)換。2數(shù)字信號(hào)處處理：放大、整形形。3）存儲(chǔ)器器1隨機(jī)存取存存儲(chǔ)器（RAM）2只讀存儲(chǔ)器器（ROM）3可編程只讀讀存儲(chǔ)器（（PROM）4可保持存儲(chǔ)儲(chǔ)器（PAM）4）輸出接接口電路D/A轉(zhuǎn)換、輸出出信號(hào)變換換、電壓放放大或電流流放大。功能：執(zhí)行元件根根據(jù)ECU輸出的控控制信號(hào)執(zhí)執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)定動(dòng)動(dòng)作。執(zhí)行元件根根據(jù)驅(qū)動(dòng)的的能量不同同可分為三三類：2.4汽汽車電子控控制系統(tǒng)中中的執(zhí)行元元件執(zhí)行元件應(yīng)用場(chǎng)合電動(dòng)執(zhí)行元件受汽車電源功率的限制，用于執(zhí)行功率不大場(chǎng)合；如電磁閥門類液壓執(zhí)行元件用于執(zhí)行功率較大、且對(duì)于執(zhí)行元件尺寸要求較小的場(chǎng)合；如轎車的制動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)執(zhí)行元件用于執(zhí)行功率較大、且對(duì)于執(zhí)行元件尺寸要求不嚴(yán)的場(chǎng)合；如卡車的制動(dòng)系統(tǒng)2.4.1電動(dòng)執(zhí)執(zhí)行元件執(zhí)行元件使用電源執(zhí)行量特點(diǎn)電動(dòng)機(jī)類直流電動(dòng)機(jī)直流電源轉(zhuǎn)速調(diào)速性好、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)較快。侍服電動(dòng)機(jī)直流電源角位移或位移啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)快。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖電源角位移或位移直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，控制性能好。電磁力類直接執(zhí)行直流電源位移結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，功率較小、運(yùn)動(dòng)距離小間接執(zhí)行直流電源位移電磁力驅(qū)動(dòng)油壓、氣壓控制閥直接以電磁磁能為動(dòng)力力的執(zhí)行元元件，其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、可可靠，缺點(diǎn)點(diǎn)是功率較較小、運(yùn)動(dòng)動(dòng)距離小。。僅應(yīng)用于于電動(dòng)門鎖鎖、電磁閥閥門功率較較小、運(yùn)動(dòng)動(dòng)距離小場(chǎng)場(chǎng)合。電-液壓、電-氣動(dòng)執(zhí)行元元件是以電磁力力驅(qū)動(dòng)油壓壓、氣壓控控制閥，可可獲得較大大的功率。。但其結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜，廣廣泛應(yīng)用于于汽車的行駛、轉(zhuǎn)向向、制動(dòng)、、懸架方面。電-液壓、、電-氣動(dòng)動(dòng)執(zhí)行元件件2.4.2汽車執(zhí)執(zhí)行元件的的性能要求求3）可靠性性和安全性性使用壽命長(zhǎng)長(zhǎng)、安全、、噪聲低。。1）輸入、、輸出性能能能實(shí)現(xiàn)細(xì)微微的控制、、響應(yīng)快、、足夠的輸輸出功率。。2）環(huán)境境的適應(yīng)應(yīng)性耐高溫、、低溫、、振動(dòng)、、沖擊、、潮濕、、鹽霧、、腐蝕的的惡劣環(huán)環(huán)境。4）經(jīng)濟(jì)濟(jì)性體積小、、質(zhì)量輕輕、成本本低、能能實(shí)現(xiàn)批批量生產(chǎn)產(chǎn)和通用用性、符符合有關(guān)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。。2.4.3常常用的汽汽車電氣氣執(zhí)行元元件電動(dòng)執(zhí)行元件電磁執(zhí)行元件其它執(zhí)行元件電動(dòng)輸油泵電動(dòng)燃油泵電動(dòng)燃油噴射泵共軌高壓泵電動(dòng)空氣泵電動(dòng)節(jié)氣門(又稱電子油門)電動(dòng)雨刮器冷卻風(fēng)扇電磁噴油器液壓電磁閥氣動(dòng)電磁閥燃油切斷閥炭罐控制閥壓縮機(jī)電磁離合器共軌壓力控制閥、排氣再循環(huán)控制閥點(diǎn)火線圈三效催化器加熱執(zhí)行元件

熾熱塞

電動(dòng)輸油油泵電動(dòng)燃油油噴射泵泵全世界燃燃油噴射射系統(tǒng)(噴油器器)幾乎乎被博世世、德爾爾福、西西門子威威迪歐及及日本電電裝等四四家廠商商所壟斷斷。電磁噴油油器2.5汽汽車電電子控制制系統(tǒng)中中的控制制理論2.5.1汽汽車電子子控制理理論控制理論論是編制和優(yōu)優(yōu)化控制制軟件的的理論基礎(chǔ)礎(chǔ)，是汽車車電子技技術(shù)中的的難點(diǎn)和重點(diǎn)。1.被控控對(duì)象的的特性分分析1)靜靜態(tài)特性性分析：：靜態(tài)輸輸入/輸輸出特性性；2)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性性分析：：動(dòng)態(tài)輸輸入/輸輸出特性性；微分方程程或差分分方程；；對(duì)象的模模型辯識(shí)識(shí)；對(duì)象的參參數(shù)辯識(shí)識(shí)；3)干干擾分析析：干擾擾作用于于被控制制對(duì)象的的輸出。。設(shè)計(jì)控制制系統(tǒng)時(shí)時(shí)，首先先進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)識(shí)，建立數(shù)學(xué)模型型，但是大大多數(shù)的的系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)比較較復(fù)雜，，理論推推導(dǎo)這些些系統(tǒng)的的數(shù)學(xué)模模型相當(dāng)當(dāng)困難。。因此，，一般采采用實(shí)驗(yàn)方法法找出系統(tǒng)統(tǒng)的模型特征征和參數(shù)。實(shí)驗(yàn)（經(jīng)經(jīng)驗(yàn)）模型找出系統(tǒng)統(tǒng)各種工工況下的的最佳狀狀態(tài)，然然后存人人微機(jī)內(nèi)存。。實(shí)施控控制時(shí)，，微機(jī)不不斷檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)的的工況，，用查表的的方法，，查出該該工況下下的最佳佳控制值值對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行控制制。系統(tǒng)辨識(shí)識(shí)2.自動(dòng)動(dòng)控制理理論簡(jiǎn)介介控制理論論的發(fā)展展也經(jīng)歷歷了經(jīng)典控制制理論、現(xiàn)代控制理論論和智能控制制理論三個(gè)階段段。自動(dòng)動(dòng)控制系系統(tǒng)可分為開環(huán)控制制系統(tǒng)和閉環(huán)控制制系統(tǒng)。1)開環(huán)環(huán)控制系系統(tǒng)開環(huán)控制制系統(tǒng)是是指被控控對(duì)象的的輸出(被控制量量)對(duì)控制器器的輸出出沒有影影響。在在這種控控制系統(tǒng)統(tǒng)中，不不依賴將被被控量反反送回來來以形成成任何閉閉環(huán)回路路?？刂破鲌?zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象r(t)

d(t)y(t)

u(t)

開環(huán)控制制系統(tǒng)的的輸出y(t)產(chǎn)生偏差差時(shí)，不不能及時(shí)予以糾糾正。閉環(huán)控制制系統(tǒng)是是指系統(tǒng)被控控對(duì)象的的輸出會(huì)會(huì)反饋回來影影響控制制器的輸輸出，形形成一個(gè)個(gè)或多個(gè)個(gè)閉環(huán)。。閉環(huán)控制制系統(tǒng)又又稱為有有反饋控控制系統(tǒng)統(tǒng)。2)閉環(huán)環(huán)控制系系統(tǒng)傳感器控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象y(t)r(t)e(t)u(t)d(t)b(t)閉環(huán)控制制系統(tǒng)的的輸出y(t)產(chǎn)生偏偏差時(shí)，，控制器器能根據(jù)偏偏差對(duì)系系統(tǒng)的輸輸出予以以糾正。。參數(shù)定義被控制量y(t)被控對(duì)象需要控制的參數(shù)，也稱為控制系統(tǒng)的輸出。給定值r(t)希望控制系統(tǒng)的輸出能達(dá)到的期望值，也稱為參考輸入量或指令輸入量。反饋量b(t)傳感器測(cè)量被控制量所產(chǎn)生的輸出量，

一般與被控制量成線性關(guān)系。誤差/偏差e(t)給定值與反饋量差值，e(t)＝r(t)－b(t)控制量u(t)控制器根據(jù)誤差e(t)的輸入，經(jīng)過預(yù)先設(shè)計(jì)控制算法得出的控制輸出量。執(zhí)行元件輸出量d(t)執(zhí)行元件根據(jù)控制量u(t)的輸入，產(chǎn)生的功率輸出量。3)閉環(huán)環(huán)控制的的參數(shù)4)反反饋控制制的主要要過程1測(cè)量：測(cè)量被被控制的的變量y(t)，獲得得反饋量b(t)；2比較：測(cè)量值值b(t)與給定定的期望望值r(t)比較，，得到誤差或偏差e(t);3控制：控制器器根據(jù)該該誤差e(t)的大小小、變化化產(chǎn)生控制輸出出量u(t)；4執(zhí)行：執(zhí)行器器根據(jù)控控制輸出出量u(t)產(chǎn)生功率輸出出量d(t)，以糾正正系統(tǒng)的的偏差。。系統(tǒng)的控制精度度取決于測(cè)量環(huán)節(jié)節(jié)；系統(tǒng)的動(dòng)動(dòng)態(tài)控制制質(zhì)量取取決于控控制器的的控制算法法。主要包括括四個(gè)過過程：主要組成成：5)閉環(huán)環(huán)控制系系統(tǒng)的組組成1被控對(duì)象象：被控制制的裝置或過程。2給定裝置置：設(shè)置被控裝置置或過程程需要控制制參數(shù)的期望值的硬件或軟件。3傳感器器：測(cè)量被控對(duì)象象需要控制制的參數(shù)數(shù)的裝置。4控制器器：針對(duì)系系統(tǒng)的偏偏差，按按特定的控制算法法獲得控制輸出出量的硬件或軟件。5執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)：根據(jù)控制輸出出量產(chǎn)生功率輸出出量的裝置。一個(gè)階躍躍輸入r(t)加到到閉環(huán)系系統(tǒng)上時(shí)時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)的輸出出y(t)。ts

tr(t)y(t)1trtpts

te(t)1tr系統(tǒng)輸出的誤差曲線：e(t)＝r(t)-y(t)6)階躍響應(yīng)應(yīng)7)控制系統(tǒng)統(tǒng)的性能能指標(biāo)控制系統(tǒng)統(tǒng)的性能能可以用用穩(wěn)、快、準(zhǔn)來描述。。1穩(wěn)定性（穩(wěn)）穩(wěn)是指系系統(tǒng)的穩(wěn)穩(wěn)定性，，一個(gè)系系統(tǒng)要能能正常工工作首先必須須是穩(wěn)定定的，從階躍躍響應(yīng)上上看應(yīng)該該是收斂的穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)。2動(dòng)態(tài)指標(biāo)標(biāo)（快）系統(tǒng)的瞬瞬態(tài)響應(yīng)應(yīng)或過渡渡過程的的快速性性，通常常用上升時(shí)間間tr、調(diào)節(jié)時(shí)時(shí)間ts和超調(diào)量定量描述述。3靜態(tài)指標(biāo)標(biāo)（準(zhǔn)）控制系統(tǒng)統(tǒng)的準(zhǔn)確確性、控控制精度度，通常常用穩(wěn)態(tài)誤差差ess來描述，，PID控控制器作作為最早早實(shí)用化化的控制制器已有有60多多年歷歷史，現(xiàn)現(xiàn)在仍然然是應(yīng)用用最廣泛泛的工業(yè)業(yè)控制器器。1）PID(比例例-積分分-微分分)控控制2.5.2PID控制算法法PID控制器結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、穩(wěn)定定性好、、工作可可靠、調(diào)調(diào)整方便便，成為為工業(yè)控控制的主主要技術(shù)術(shù)之一。。并有系列化化產(chǎn)品。。當(dāng)對(duì)一個(gè)個(gè)系統(tǒng)和和被控對(duì)對(duì)象不完完全了解解﹐不能能通過有有效的測(cè)測(cè)量手段段來獲得得系統(tǒng)參參數(shù)時(shí)，，PID控制是最最適合用用技術(shù)之之一。PID控控制器器由比例例單元(P)、、積分單單元(I)和微微分單元元(D)組成。。其輸入入e(t)與輸輸出u(t)的關(guān)關(guān)系為：：傳感器積分執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象e(t)r(t)u(t)y(t)d(t)b(t)微分比例?++PIDPID控制，在很多情情況下，，并不一一定需要要全部三三個(gè)單元元，可以以取其中中的一到到兩個(gè)單單元，但但比例控控制是必必不可少少的。實(shí)際應(yīng)用用中也有有只用PI或PD控制。PID控制器就就是根據(jù)據(jù)系統(tǒng)的的誤差，，利用比比例、積積分、微微分計(jì)算算出控制制量進(jìn)行行控制的的。PID控控制器器使用中中只需設(shè)設(shè)定三個(gè)個(gè)參數(shù)比比例增益益kp、積分增增益ki和微分增增益kd即可。比例控制積分控制微分控制控制輸出與輸入誤差成比例關(guān)系；與輸入信號(hào)的積分成正比關(guān)系；與誤差的變化率成正比關(guān)系；特點(diǎn)其控制輸出取決于誤差當(dāng)時(shí)刻的狀態(tài)；其控制輸出取決于誤差過去歷史的狀態(tài)；其控制輸出取決于誤差將發(fā)生變化的狀態(tài)；優(yōu)點(diǎn)控制作用及時(shí)；消除穩(wěn)態(tài)誤差；預(yù)測(cè)誤差變化，減小振蕩；缺點(diǎn)單獨(dú)比例控制，存在穩(wěn)態(tài)誤差；積分作用太強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生振蕩；微分作用太強(qiáng)，輸出響應(yīng)緩慢；2）比比例、積積分、微微分控制制的比較較模糊控制制的基本本方法：：1將精確量量模糊化化；2將模糊變變量分解解成模糊糊子集；；3構(gòu)造模糊糊控制規(guī)規(guī)則；4確定控制制器的模模糊輸出出量；5進(jìn)行模糊糊判決，，得出控控制量的的精確值值。2.5.3.模模糊控制制算法模糊控制制系統(tǒng)也也是以模糊數(shù)學(xué)學(xué)、模糊糊語言和模糊邏輯輯推理為理論基基礎(chǔ)，采采用計(jì)算算機(jī)控制制技術(shù)構(gòu)構(gòu)成的一一種具有有閉環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)的數(shù)數(shù)字控制制系統(tǒng)。。模糊制制在汽車車的制動(dòng)控制制系統(tǒng)、變速控制制系統(tǒng)、懸架控制制系統(tǒng)以及巡航控制制系統(tǒng)有所應(yīng)用用。ts

tr(t)y(t)1trtp2）模糊糊控制規(guī)規(guī)則d(t)=kgu(t)IFy(t)很小時(shí)時(shí)，即即e(t)很大THENu(t)應(yīng)應(yīng)很大IFy(t)接近給給定值，，即e(t)很小THENu(t)取取適當(dāng)值IFy(t)超過給給定值，，即e(t)為負(fù)THENu(t)取取小IFy(t)超過給給定很多多，即即e(t)為負(fù)大大THENu(t)取取0適當(dāng)值：：對(duì)應(yīng)近近似平衡功率率的uets

te(t)1tr系統(tǒng)輸出的誤差曲線：e(t)＝r(t)-y(t)0IFe=0+且e=0-THEN

u=ue

IFe=0-且e=0+THEN

u=ue

000IFe=0+且e=0+THEN

u=ue+uIFe=0-且e=0-THEN

u=ue-u3）模糊糊控制規(guī)規(guī)則表正大正中正小0正0負(fù)負(fù)小負(fù)中負(fù)大正大umax

umaxumaxumaxumaxumaxumaxUmax-正中正小0正ue-uue

0負(fù)ue

ue-u負(fù)小負(fù)中負(fù)大00000000eeIFy(t)或e(t)狀態(tài)已已知THEN控制決策策：給出出u(t)最優(yōu)控制制是所選選擇的系系統(tǒng)的性性能指標(biāo)標(biāo)達(dá)到最最優(yōu)的一一種控制制算法。。1）性性能指標(biāo)標(biāo)描述：：提出目標(biāo)函數(shù)數(shù)2）控控制系統(tǒng)統(tǒng)中最優(yōu)優(yōu)控制的的設(shè)計(jì)方方法主要要有：1極大（小?。┲翟?動(dòng)態(tài)規(guī)劃劃3）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)最優(yōu)控控制的前前提是必必須獲得得控制系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)學(xué)模型型，提出出合理的的目標(biāo)函函數(shù)。這這是最優(yōu)優(yōu)控制在在很多情情況下難難以得到到應(yīng)用的的主要原原因。最優(yōu)控制制在汽車控控制系統(tǒng)統(tǒng)中的電子控制懸架架系統(tǒng)有所應(yīng)用。2.5.4