基于模糊PID控制的汽车巡航系统的设计

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我们分别设定巡航车速为40m/h、60km/h、80km/h和100km/h，对整个仿真系统做必要的设置后点击运行按钮，得出仿真结果曲线。仿真结果如图5.12、图5.13、图5.14、图5.15所示。

图5.12 巡航车速40km/h仿真结果

Figure 5.12 Smulation results in cruise speed of 40km / h

图5.13 巡航车速60km/h仿真结果

Figure 5.13 Smulation results in cruise speed of 60 km / h

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图5.14 巡航车速80km/h仿真结果

Figure 5.14 Smulation results in cruise speed of 80 km / h

图5.15 巡航车速100km/h仿真结果

Figure 5.15 Smulation results in cruise speed of 100 km / h

通过四组仿真曲线我们看到，传统PID控制和模糊PID控制的曲线有着相类似的形状，大致走势相同。但我们也发现了明显的区别，当巡航车速设定为40m/h、60km/h和80km/h时，模糊PID控制曲线的响应时间快于单一的PID控制，且超调量小，或几乎没有

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超调，稳定性好。但当设定的巡航车速继续增大到100km/h时，两者的响应时间基本一致，但模糊PID控制仍具有良好的稳定性，超调量小。通过对不同巡航车速的仿真结果分析，得出了相类似的结论。模糊PID控制减小了超调，适当加快了响应时间，具有较好的稳定性。此次设计基本达到了利用模糊控制改善PID控制的目的。

6. 模糊单片机实现模糊控制

美国Neuralogix公司生产的模糊单片机NLX230模糊推理速度每秒达3000万条规则。它采用Mamdani法的极小极大合成运算进行推理，是一种有固定推理方式的模糊单片机。

6.1 NLX230的引脚及功能

NLX230是40引脚的双列直插式集成芯片，如图6.1所示。[2]

图6.1 NLX230引脚 Figure 6.1 NLX230 pin

各引脚功能简要说明如下：

DI0~DI7：8位数据输入端，由MA0~MA2控制输入选择器选择，由选通信号STB进行同步。

DO0~DO7：8位数据输出端，输出寄存器由MA0~MA2选择并由STB同步。

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STB：选通信号，它和MA0~MA2结合，用于选通输入和输出数据。 MA0~MA2：多路地址信号。 SK：串行时钟。

CS：片选信号，低电平有效，用于启动EEPROM进行数据串行读写。 M/S：主从方式设置端，M/S=1时，处于主方式；M/S=0时，处于从方式。 R/W：在从方式中，用做读写信号输入端，R/W=1时，表示读；R/W=0时，表示写。主方式中无效。

XI：石英振荡器信号输入端。 XO：石英振荡器信号输出端。 CLK：内部振荡器的缓冲器输出。 RST：复位信号输入端，低电平有效。 VDD：+5V电源。 VSS：电源地。

NC：无用端，通常接地。

6.2 NLX230的工作原理及隶属函数的表示方法

设y(k+1)是第k+1时刻的输出，x(k+1)是k+1时刻的输入，R是输入输出关系，其推理过程可用关系方程式表示如下：y(k?1)?y(k)?x(k?1)?R (6–1)

y(k?1)?x(k?1)?R (6–2) 当不考虑单片机内部的反馈信号时，则有：在NLX230中，模糊量的隶属函数用项寄存器存放，每个项寄存器有2个字节，第一个字节存放隶属函数的中心值，第二个字节存放输入端选择信号和隶属函数的底宽。

6.3 巡航控制规则和隶属函数的程序表达

在设计过程中，利用软件输入控制规则和隶属函数，其程序表达如下： NLX230 TERMS

E is Z 0 1.5 in E is S 1.5 1.5 in E is M 3 2 in E is B 5 2 in

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