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第1章 汽车控制基本知识1

1.1 汽车控制系统的基本组成及概念1

1.1.1 控制的含义1

1.1.2 汽车控制系统的基本组成2

1.1.3 控制的基本问题及方框图和术语3

1.1.3.1 控制的基本问题3

1.1.3.2 控制系统的方框图4

1.1.3.3 控制系统基本术语5

1.2 控制系统的分类6

1.2.1 按自动控制系统是否形成闭合回路分类7

1.2.2 按照控制系统主要元件的特性来分类8

1.2.3 按传递信号是时间的连续函数还是断续函数分类9

1.2.4 按给定值信号的特点分类9

1.2.5 按系统参数是否随时间变化分类10

1.2.6 其他的分类方法10

1.3 控制系统发展概况11

1.4 控制系统的性能要求12

1.5 汽车控制技术应用简介15

1.5.1 动力传动总成的控制15

1.5.2 底盘的控制18

1.5.3 车身系统及信息通信的控制19

1.6 MATLAB简介19

1.6.1 MATLAB的用户界面19

1.6.2 MATLAB的数学运算21

1.6.3 MATLAB绘图27

习题133

第2章 汽车控制系统的数学模型34

2.1 传递函数34

2.1.1 拉氏变换与传递函数的定义34

2.1.2 传递函数的特点37

2.2 传递函数的求法37

2.3 系统方框图的等效变换39

2.4 方框图等效变换举例42

2.5 信号流图和梅森公式44

2.5.1 信号流图44

2.5.2 梅森公式46

2.6 汽车控制系统及控制器分类47

2.6.1 汽车控制系统47

2.6.2 双位或开-关控制作用48

2.6.3 比例（P）控制作用50

2.6.4 积分（I）控制作用50

2.6.5 比例-积分（PI）控制作用50

2.6.6 比例-微分（PD）控制作用50

2.6.7 比例-积分-微分（PID）控制作用51

2.7 用MATLAB建立系统的数学模型51

2.7.1 MATLAB中数学模型的表示51

2.7.2 模型之间的转换52

2.7.3 系统建模52

习题256

第3章 汽车控制系统的时域分析59

3.1 时间响应的组成及其性能指标59

3.1.1 时间响应的组成59

3.1.2 系统性能指标60

3.2 典型试验输入信号61

3.2.1 阶跃信号62

3.2.2 斜坡信号62

3.2.3 加速度信号62

3.2.4 脉冲信号62

3.2.5 正弦信号63

3.3 典型环节的动态响应64

3.3.1 比例环节65

3.3.2 积分环节65

3.3.3 微分环节65

3.3.4 时间滞后环节67

3.4 一阶时滞环节的动态响应67

3.5 二阶时滞环节的动态响应及计算举例69

3.5.1 二阶时滞环节的动态响应69

3.5.2 二阶系统计算举例73

3.6 用MATLAB实现系统的时域分析74

习题376

第4章 汽车控制系统的频域分析78

4.1 频率特性78

4.2 频率特性的表示方法81

4.2.1 幅相频率特性的表示方法81

4.2.2 对数幅相频率特性的表示方法81

4.3 典型环节的频率特性82

4.4 开环频率特性的伯德图85

4.5 传递函数的试验确定90

4.6 开环频率特性与系统时域指标的关系92

4.7 闭环频率特性及其频域性能指标94

4.7.1 闭环频率特性94

4.7.2 频域性能指标94

4.8 频域中的PID控制器95

4.9 用MATLAB实现系统的频域分析96

习题499

第5章 汽车控制系统的稳定性及其判据101

5.1 系统稳定性的概念和条件101

5.1.1 稳定性的概念101

5.1.2 系统稳定性的充要条件102

5.2 Routh（劳斯）稳定性判据104

5.3 Hurwitz（赫尔维兹）稳定性判据107

5.4 系统的稳态误差108

5.4.1 稳态误差的定义108

5.4.2 系统类型109

5.4.3 扰动作用下的稳态误差112

5.4.4 提高系统稳态精度的方法113

5.5 系统的相对稳定性113

5.5.1 相位裕量γ113

5.5.2 幅值裕量Kg114

5.6 系统的根轨迹法116

5.6.1 根轨迹的基本概念116

5.6.2 根轨迹与系统性能117

5.6.3 根轨迹的幅值条件和幅角条件117

5.7 用MATLAB实现系统的稳定性判据119

5.7.1 代数稳定判据的MATLAB实现119

5.7.2 频域稳定判据的MATLAB实现120

习题5123

第6章 汽车控制系统的校正和设计124

6.1 串联校正124

6.2 并联校正125

6.3 反馈校正125

6.4 复合校正126

6.5 PID校正器128

6.6 校正装置的设计方法128

6.7 校正所依据的性能指标129

6.8 校正环节的实现130

6.9 用MATLAB实现系统的校正设计132

习题6139

第7章 汽车数字控制系统141

7.1 数字计算机控制系统141

7.2 数据采样系统142

7.3 z变换144

7.4 闭环反馈数据采样控制系统146

7.5 Z平面内的稳定性分析148

7.6 数字PID控制器148

7.7 汽车ECU150

7.8 用MATLAB设计数字控制系统151

习题7154

第8章 汽车智能控制156

8.1 智能控制的基本概念156

8.1.1 智能控制的认识156

8.1.2 智能控制的类型156

8.1.3 智能控制器的一般结构158

8.1.4 汽车智能化159

8.2 递阶控制及汽车应用162

8.2.1 汽车自主驾驶系统的组成163

8.2.1.1 自主驾驶系统总体结构163

8.2.1.2 自主驾驶的硬件系统163

8.2.1.3 实时操作系统164

8.2.1.4 软件设计与系统的实时性164

8.2.2 汽车自主驾驶控制系统的四层递阶结构165

8.2.3 汽车驾驶控制系统的结构与算法168

8.3 模糊控制及汽车应用169

8.3.1 模糊控制的技术原理169

8.3.1.1 模糊控制系统的组成169

8.3.1.2 模糊控制的基本原理170

8.3.1.3 模糊控制器的结构设计173

8.3.2 柴油机怠速模糊控制174

8.3.3 电动汽车伺服调速的模糊控制176

8.3.3.1 电动汽车交流伺服电机的模糊控制176

8.3.3.2 交流伺服系统工作原理176

8.3.3.3 系统内环控制器设计178

8.3.3.4 模糊控制交流伺服系统的设计179

8.3.3.5 软件编程与系统仿真182

8.4 学习控制及汽车应用185

8.4.1 学习控制基本原理185

8.4.2 柴油机喷油系统的学习控制185

8.5 神经网络控制及汽车应用186

8.5.1 神经元和神经网络186

8.5.2 BP神经网络187

8.5.3 柴油机燃烧系统的优化控制190

习题8192

第9章 现代汽车控制技术应用194

9.1 汽车综合控制194

9.1.1 综合控制的原则195

9.1.2 底盘综合控制196

9.1.3 整车综合控制197

9.2 发动机的集中控制198

9.2.1 发动机集中控制系统198

9.2.2 发动机集中控制系统的基本控制方式199

9.3 自动变速系统控制199

9.3.1 ECT系统基本组成200

9.3.2 ECT控制过程200

9.4 行驶与安全控制系统202

9.4.1 电控悬架系统202

9.4.1.1 电控悬架的功能、类型和基本组成202

9.4.1.2 半主动悬架系统的控制原理204

9.4.1.3 主动悬架的控制原理205

9.4.2 巡航控制与导航控制207

9.4.2.1 巡航控制系统207

9.4.2.2 汽车导航系统210

9.4.3 防撞控制系统212

9.4.3.1 行车防撞控制系统212

9.4.3.2 安全气囊213

9.4.3.3 倒车防撞报警系统215

9.4.4 电控转向系统216

9.4.4.1 电动式EPS216

9.4.4.2 液力式EPS218

9.4.4.3 控制四轮转向系统219

9.4.4.4 汽车电子稳定程序系统221

9.5 车载网络控制系统222

9.5.1 车载网络技术222

9.5.2 汽车CAN网络223

9.5.3 汽车CAN节点设计225

9.5.4 汽车CAN控制器结构226

9.5.5 车载网络应用226

9.6 电动汽车控制技术228

9.6.1 电动汽车的控制策略和控制系统229

9.6.2 电动汽车交流电动机驱动控制230

9.6.3 电动汽车能量管理230

9.7 太阳能汽车控制技术231

9.7.1 太阳能汽车驱动控制232

9.7.2 太阳能汽车供电控制232

习题9235

第10章 未来汽车发展趋势236

10.1 车联网时代236

10.2 高科技集成无人驾驶智能汽车237

10.3 陆空两用交通车239

10.4 水陆两栖汽车242

10.5 空气动力汽车246

10.6 核动力汽车247

10.7 太阳能汽车248

10.8 其他未来新能源高效动力汽车252

习题10255

附录A 各种工况的传感器256

附录B MATLAB操作命令和函数262

附录C 常用函数的Laplace变换和z变换对照表266

附录D 汽车专业英文缩略语267

参考文献277