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摘要：文章介绍汽车自动巡航控制系统的结构组成和工作原理，选择基于Atmega 8单片机的PID控制策略实现车辆的稳定行驶及加速、减速的控制过程。本系统能有效地减轻长途驾驶中驾驶员的工作强度，提高舒适性，并减少燃料消耗，利于环保。
关键词：自动巡航；PID；Atmega 8
0 引言
据调查，10％的交通事故是由疲劳驾驶、操作不当引起的，本文介绍的汽车自动巡航控制系统可以有效地减轻驾驶员的疲劳，避免交通事故，并利于环保。当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，避免驾驶员频繁踩油门踏板就可使汽车行驶速度保持一定，大大地减轻了驾驶员的疲劳强度。由于巡航控制系统能自动地维持车速，避免了油门踏板不必要的人为变动，进而减少了汽车燃料的消耗和废气的排放。
1 汽车巡航控制系统的构成
汽车电子自动巡航控制系统主要由巡航控制开关、车速传感器、电子控制单元(ECU)、汽车制动开关、执行器等组成。电子自动巡航控制系统的组成部分及各部分在汽车内的安装如图1所示。
下面将具体介绍各部分结构原理及功能。
(1)巡航控制开关。当接通主开关后，若车速在巡航控制的范围内(一般为40～200km／h)时，断开“设定／滑行”开关，此时车速会存储于RAM中，汽车维持此速度稳定行驶。当驾驶员希望巡航的车速提高时，接通“恢复／加速”开关，巡航控制ECU就会通过执行器使节气门的开度增大，使汽车加速行驶，此时，存储汽车实际车速参数的RAM存储器处于动态刷新状态，开关断开瞬间时的车速存储于存储器，之后汽车将以此速度匀速行驶；当驾驶员希望稳定的车速降低时，接通“设定／滑行”开关，巡航控制ECU就会通过执行器使节气门开度关小，汽车减速滑行，此时存储汽车实际车速参数的RAM存储器处于动态刷新状态，开关断开瞬间时的车速存储于存储器，之后汽车将以此速度匀速行驶。
(2)巡航控制ECU。用于接收各个传感器送来的信号，再经计算、加工处理后，向执行器发出指令，控制执行器的动作。
(3)空档启动开关。用于控制是否使汽车立即退出巡航控制状态。
(4)制动开关。安装于制动踏板处，用于向巡航控制ECU传送制动信号(即驾驶员踩下制动踏板的信号)以使汽车迅速退出巡航控制状态。
(5)车速传感器。车速传感器采集实际实时车速信号，作为电子控制单元的输入量。5 系统软件流程
巡航控制过程如图4所示。在汽车电子巡航控制系统中，实际车速信号反馈至电子控制器，并与设定车速进行比较，因而系统工作在闭环控制方式，采用的控射方法是增量式PID控制策略。通过对单片机编程调节直流电机的转速和节气门的开度，使车速在允许的误差范围内保持稳定。
为清晰阐述汽车自动巡航系统的软件设计，下面从模块化角度说明单片机软件编程部分的组成，单片机编程涉及的模块主要有初始化模块、键盘扫描模块、启动判断模块、通讯模块、中断模块、定时模块、看门狗模块等。
系统检测是否有按键按下，当巡航开关接通时，启动判断程序判断车速采集程序获得的车速信号是否在可巡航的范围内，此时设定键有效时，实际车速需维持在此时速度。定时程序块实现定时，达到定时点时间时发生中断，采集实际车速与设定值比较，若差值在误差允许范围内不动作，若不在，则进入电动机转速控制的程序段实现车速整定。当检测到加速或减速按键按下时，首先修改车速设定值，然后进入电机转速控制的程序段实现加速或减速；当检测到制动开关接通时退出巡航控制系统。
6 结论
本文将PID控制算法与Atmega 8单片机相结合，应用于汽车自动巡航控制系统的研究，有效地实现车辆在误差允许范围内的稳定行驶，可以减轻长时间驾驶旅途中驾驶员的劳动强度，进而减少交通事故的发生。也使得PID控制算法在汽车电子中有更为广泛的应用。 |
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