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第1章 概论1

1.1驾驶员辅助系统1

1.2主动稳定性控制系统2

1.3平顺性3

1.4用于解决交通堵塞的技术4

1.4.1自动化公路系统4

1.4.2“交通友好”的自适应巡航系统5

1.4.3窄型工勤车辆倾斜控制6

1.5排放和燃油经济性7

1.5.1混合动力汽车8

1.5.2燃料电池汽车8

参考文献8

第2章 车辆侧向动力学11

2.1商业应用开发中的汽车侧向运动控制系统11

2.1.1车道偏离预警系统11

2.1.2车道保持系统12

2.1.3横摆稳定控制系统13

2.2车辆侧向运动的运动学模型14

2.3两轮车辆侧向动力学的模型18

2.4相对旋转坐标系中点的运动22

2.5关于路面误差力学模型的讨论23

2.6动力学模型中的横摆角速度和侧偏角的讨论26

2.7从车辆坐标系到地面坐标系27

2.8路面模型28

2.9本章小结30

参数表31

参考文献32

第3章 自动车道保持系统的转向控制34

3.1状态反馈34

3.2动力学方程的稳态误差36

3.3稳态转向39

3.3.1稳态转向的转向角39

3.3.2方向角误差能否达到零值42

3.3.3非零方向角误差的影响42

3.4考虑不同的纵向速度43

3.5输出反馈44

3.6全反馈闭环系统44

3.7比例控制闭环系统分析47

3.8带超前补偿器的回路分析52

3.9带超前补偿器的仿真性能55

3.10闭环系统性能分析56

3.10.1随车速的性能变化56

3.10.2随传感器位置的性能变化58

3.11带超前传感器测量的补偿器设计59

3.12本章小结60

参数表61

参考文献62

第4章 车辆纵向动力学64

4.1整车纵向动力学64

4.1.1空气阻力65

4.1.2轮胎纵向力66

4.1.3纵向轮胎力和滑动率之间的依赖关系68

4.1.4滚动阻力69

4.1.5法向载荷的计算71

4.1.6轮胎有效半径计算72

4.2传动系统动力学73

4.2.1变矩器74

4.2.2传动系的动力学模型75

4.2.3发动机动力学76

4.2.4轮胎动态性能77

4.3本章小结78

参数表78

参考文献79

第5章 车辆纵向控制81

5.1引言81

5.1.1自适应巡航控制系统81

5.1.2避撞系统82

5.1.3自动化公路系统82

5.2纵向自动控制的优点83

5.3巡航控制系统84

5.4巡航控制系统的上层控制器85

5.5巡航控制系统的下层控制器87

5.5.1根据期望加速度计算发动机转矩87

5.5.2发动机控制89

5.6防抱死制动系统89

5.6.1目的89

5.6.2 ABS的功能92

5.6.3基于减速度门限值的算法93

5.6.4其他ABS控制算法96

5.6.5关于ABS的近期研究出版物97

5.7本章小结97

参数表97

参考文献98

第6章 自适应巡航控制101

6.1引言101

6.2车辆跟随准则102

6.3控制系统结构103

6.4车队的稳定行驶104

6.5固定车距与自主控制104

6.6固定时距控制策略的自主控制106

6.6.1基于CTG车距控制策略的车队稳定行驶107

6.6.2典型的延迟值109

6.7过渡控制111

6.7.1过渡控制器的必要性111

6.7.2通过R-R图设计转换控制器112

6.8下层控制器115

6.9本章小结116

参数表116

参考文献117

第6章附录118

第7章 车队的纵向控制121

7.1自动化高速公路系统121

7.2自动化高速公路系统中的车辆控制121

7.3纵向控制结构122

7.4车辆跟随准则123

7.4.1单个车辆的稳定行驶123

7.4.2车队的稳定行驶124

7.5信号及系统范数的背景124

7.5.1信号的范数124

7.5.2系统的范数125

7.5.3利用诱导范数研究信号放大125

7.6保证车队稳定行驶的设计方法127

7.7固定车距的自主控制127

7.8采用无线通信的固定车距控制策略129

7.9实验结果131

7.10下层控制器132

7.11参数未知车辆的自适应控制133

7.11.1重新定义符号133

7.11.2自适应控制器134

7.12本章小结136

参数表137

参考文献138

第7章附录139

第8章 电子稳定性控制141

8.1引言141

8.1.1稳定性控制原理141

8.1.2汽车厂商开发的稳定性控制系统142

8.1.3稳定性控制系统的种类142

8.2差动制动控制系统143

8.2.1车辆动力学模型143

8.2.2控制系统架构145

8.2.3理想的横摆角速度146

8.2.4理想的车辆侧偏角146

8.2.5目标横摆角速度和侧偏角的上限值147

8.2.6上层控制器设计148

8.2.7下层控制器设计150

8.3线控转向系统151

8.3.1概述151

8.3.2解耦输出的选择152

8.3.3控制器设计153

8.4独立的全轮驱动力分配控制155

8.4.1传统的四轮驱动系统155

8.4.2基于差速器在左右轮之间分配转矩156

8.4.3全轮转矩主动控制156

8.5本章小结157

参数表158

参考文献160

第9章 汽油和柴油发动机的均值建模162

9.1基于参数方程的汽油发动机模型162

9.1.1发动机旋转动力学163

9.1.2有效转矩163

9.1.3摩擦和泵气损失164

9.1.4进气歧管压力方程165

9.1.5流出进气歧管的空气质量流量？165

9.1.6流入进气歧管的空气质量流量？165

9.2查表建立火花点火发动机模型166

9.2.1发动机MAP图167

9.2.2由发动机MAP图得到的二阶发动机模型169

9.2.3由发动机MAP图得到的一阶发动机模型171

9.3涡轮增压柴油发动机172

9.4涡轮增压柴油发动机的均值模型172

9.4.1进气歧管动力学模型173

9.4.2排气歧管动力学模型173

9.4.3涡轮增压器动力学模型173

9.4.4发动机曲轴动力学模型174

9.4.5控制系统目标175

9.5汽油发动机下层控制器175

9.6本章小结176

参数表176

参考文献178

第10章 被动式汽车悬架的设计与分析180

10.1引言180

10.1.1整车、半车、四分之一汽车悬架模型180

10.1.2悬架的功能181

10.1.3非独立悬架和独立悬架182

10.2模型解耦183

10.3.四分之一汽车悬架的性能变量184

10.4四分之一汽车模型的自然频率和模态分析186

10.5使用解耦的近似传递函数187

10.6悬架质量模型中的振动分析191

10.7非悬架质量模型的振动分析192

10.8基于完整四分之一汽车模型的验证192

10.8.1悬架刚度影响的验证192

10.8.2悬架阻尼影响的验证194

10.8.3轮胎刚度影响的验证195

10.9半车和全车悬架模型197

10.10本章小结200

参数表201

参考文献202

第11章 主动悬架203

11.1引言203

11.2主动控制：综合性能和局限性204

11.2.1传递函数204

11.2.2 LQR算法及与H2最优控制关系205

11.2.3基于LQR算法的主动悬架设计206

11.2.4 LQR控制器的性能研究207

11.3主动系统的渐近线212

11.4悬架问题的不动点及其影响213

11.5基于不动点的综合性能分析214

11.5.1平顺性车辆行驶性的关系215

11.5.2平顺性动挠度的关系215

11.6主动悬架系统的结论216

11.7简单的速度反馈控制器性能217

11.8主动悬架的液压执行器219

11.9本章小结220

参数表220

参考文献221

第12章 半主动悬架223

12.1引言223

12.2半主动悬架动力学模型224

12.3理论结论：最优半主动悬架226

12.3.1问题描述226

12.3.2问题定义227

12.3.3无阻尼约束的最优解228

12.3.4有约束最优解229

12.4最优半主动悬架控制率230

12.5仿真结果231

12.6半主动悬架系统传递函数计算234

12.7半主动悬架系统的性能236

12.7.1中等权重时的平顺性236

12.7.2“天棚阻尼”控制237

12.8本章小结239

参数表240

参考文献240

第13章 轮胎纵向力与侧向力242

13.1轮胎力242

13.2轮胎结构244

13.3低滑移率下的轮胎纵向力244

13.4小侧偏角下的轮胎侧向力247

13.5魔术公式轮胎模型249

13.6统一地面法向力的轮胎侧向力模型的建立250

13.6.1小侧偏角下的侧向力251

13.6.2大侧偏角下的侧向力253

13.7法向压力抛物线分布的轮胎侧向模型的建立255

13.8轮胎侧向力与纵向力的联合产生259

13.9魔术公式轮胎模型262

13.10 Dugoff轮胎模型264

13.10.1简介264

13.10.2模型公式265

13.10.3 Dugo模型的摩擦圆解释265

13.11动态轮胎模型266

13.12本章小结267

参数表267

参考文献268

第14章 公路车辆的轮胎—路面摩擦力测量270

14.1引言270

14.1.1轮胎—路面摩擦系数的定义270

14.1.2轮胎—路面摩擦力估计的意义270

14.1.3轮胎—路面摩擦系数估计的回顾271

14.1.4基于滑移斜率方法的摩擦力估计的回顾271

14.2车辆纵向动力学和用于摩擦力估计中的轮胎模型273

14.2.1车辆纵向动力学273

14.2.2法向力的确定274

14.2.3轮胎模型274

14.2.4牵引和制动过程中摩擦系数的估计275

14.3纵向摩擦力识别方法总结277

14.4识别算法277

14.4.1 RLS算法277

14.4.2可变增益的RLS算法278

14.4.3参数迭代条件279

14.5加速度传感器偏差的估计280

14.6实验结果282

14.6.1系统硬件和软件282

14.6.2干混凝土路面实验283

14.6.3覆盖有疏松雪的混凝土路面实验284

14.6.4两种不同摩擦等级组成的路面上的试验285

14.6.5紧急制动实验286

14.7本章小节287

参数表288

参考文献289

附录 常用英制一米制单位换算表291