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第1章 概论1

1.1 驾驶人辅助系统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

1.4.4 智能交通系统（ITS）6

1.5 排放和燃油经济性7

1.5.1 混合动力汽车7

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15

2.3 两轮车辆侧向动力学的模型19

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24

2.6 动力学模型中横摆角速度和侧偏角的讨论27

2.7 从车辆坐标系到地面坐标系28

2.8 路面模型29

2.9 本章小结31

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38

3.3.1 稳态转向的转向角38

3.3.2 方向角误差能否达到零值41

3.3.3 非零方向角误差有什么影响42

3.4 考虑不同的纵向速度43

3.5 输出反馈43

3.6 全反馈闭环系统44

3.7 比例控制闭环系统的分析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 闭环系统的性能分析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 为何纵向轮胎力和滑动率存在依赖关系67

4.1.4 滚动阻力69

4.1.5 法向载荷的计算71

4.1.6 车轮有效半径的计算72

4.2 传动系统动力学73

4.2.1 变矩器73

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 轮胎的动态性能77

4.3 本章小结78

参数表78

参考文献80

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88

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90

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 控制系统的结构103

6.4 车队的稳定行驶104

6.5 固定车距与自主控制105

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108

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117

参考文献118

附录6.A119

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 纵向控制系统的结构122

7.4 车辆跟随准则123

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 试验结果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136

参考文献137

附录7.A138

第8章 电子稳定性控制140

8.1 引言140

8.1.1 稳定性控制原理140

8.1.2 汽车厂商开发的稳定性控制系统141

8.1.3 稳定性控制系统的种类141

8.2 差动制动控制系统142

8.2.1 车辆动力学模型142

8.2.2 控制系统架构144

8.2.3 理想的横摆角速度145

8.2.4 理想的车辆侧偏角145

8.2.5 目标横摆角速度和侧偏角的上限值146

8.2.6 上层控制器的设计147

8.2.7 下层控制器的设计150

8.3 线控转向系统150

8.3.1 系统简介150

8.3.2 解耦输出的选择151

8.3.3 控制器设计153

8.4 独立的全轮驱动力分配控制154

8.4.1 传统的四轮驱动系统154

8.4.2 基于差速器在左右轮之间分配转矩155

8.4.3 全轮转矩主动控制156

8.5 侧偏角控制157

8.6 本章小结163

参数表163

参考文献165

第9章 汽油和柴油发动机的均值建模168

9.1 基于参数方程的汽油发动机模型168

9.1.1 发动机旋转动力学169

9.1.2 有效转矩169

9.1.3 摩擦和泵气损失170

9.1.4 进气歧管压力方程170

9.1.5 流出进气歧管的空气质量流量mao171

9.1.6 流入进气歧管的空气质量流量mai171

9.2 查表建立电火花点火发动机模型172

9.2.1 发动机Map图173

9.2.2 由发动机Map图得到的二阶发动机模型176

9.2.3 由发动机Map图得到的一阶发动机模型176

9.3 涡轮增压柴油发动机177

9.4 涡轮增压柴油发动机的均值模型178

9.4.1 进气歧管动力学模型179

9.4.2 排气歧管动力学模型179

9.4.3 涡轮增压器动力学模型179

9.4.4 发动机曲轴动力学模型179

9.4.5 控制系统的目标180

9.5 汽油发动机的下层控制器180

9.6 本章小结182

参数表182

参考文献184

第10章 被动式汽车悬架的设计与分析186

10.1 引言186

10.1.1 整车、半车和四分之一汽车悬架模型186

10.1.2 悬架的功能187

10.1.3 非独立悬架和独立悬架188

10.2 模型解耦189

10.3 四分之一汽车悬架的性能变量190

10.4 四分之一汽车模型的自然频率和模态分析191

10.5 使用解耦的近似传递函数193

10.6 悬架质量模型中的振动分析196

10.7 非悬架质量模型的振动分析197

10.8 基于完整四分之一汽车模型的验证197

10.8.1 悬架刚度影响的验证197

10.8.2 悬架阻尼影响的验证197

10.8.3 轮胎刚度影响的验证200

10.9 半车和全车悬架模型202

10.10 本章小结205

参数表206

参考文献207

第11章 主动悬架208

11.1 引言208

11.2 主动控制：综合性能和局限性209

11.2.1 传递函数209

11.2.2 LQR算法及与H2最优控制关系210

11.2.3 基于LQR算法的主动悬架设计210

11.2.4 LQR控制器的性能研究212

11.3 主动系统的渐近线217

11.4 悬架问题的不动点及其影响218

11.5 基于不动点的综合性能分析219

11.5.1 平顺性／车辆行驶性的关系219

11.5.2 平顺性／动挠度的关系220

11.6 主动悬架系统的结论220

11.7 简单速度反馈控制器的性能221

11.8 主动悬架的液压执行器223

11.9 本章小结224

参数表225

参考文献226

第12章 半主动悬架227

12.1 引言227

12.2 半主动悬架动力学模型228

12.3 理论结论：最优半主动悬架230

12.3.1 问题描述230

12.3.2 问题定义231

12.3.3 无阻尼约束的最优解232

12.3.4 有约束最优解233

12.4 最优半主动悬架控制率234

12.5 仿真结果235

12.6 半主动悬架系统传递函数的计算238

12.7 半主动悬架系统的性能240

12.7.1 中等权重时的平顺性240

12.7.2 天棚阻尼控制240

12.8 本章小结243

参数表244

参考文献244

第13章 轮胎纵向力与侧向力246

13.1 轮胎力246

13.2 轮胎结构248

13.3 低滑移率下的轮胎纵向力249

13.4 小侧偏角下的轮胎侧向力251

13.5 魔术公式轮胎模型253

13.6 统一地面法向力的轮胎侧向力模型的建立254

13.6.1 小侧偏角下的侧向力256

13.6.2 大侧偏角下的侧向力257

13.7 地面法向压力抛物线分布的轮胎侧向模型的建立260

13.8 轮胎侧向力与纵向力的联合产生264

13.9 魔术公式轮胎模型266

13.10 DUGOFF轮胎模型269

13.10.1 简介269

13.10.2 模型公式269

13.10.3 Dugoff模型的摩擦圆解释270

13.11 动态轮胎模型270

13.12 本章小结271

参数表272

参考文献273

第14章 公路车辆的轮胎-路面摩擦力测量274

14.1 引言274

14.1.1 轮胎-路面摩擦系数的定义274

14.1.2 轮胎-路面摩擦力估计的意义274

14.1.3 轮胎-路面摩擦系数估计的回顾275

14.1.4 基于滑移斜率方法的摩擦力估计的回顾275

14.2 车辆纵向动力学和用于摩擦力估计中的轮胎模型276

14.2.1 车辆纵向动力学276

14.2.2 法向力的确定277

14.2.3 轮胎模型278

14.2.4 牵引和制动过程中摩擦系数的估计278

14.3 纵向摩擦力识别方法的总结281

14.4 识别算法281

14.4.1 RLS算法281

14.4.2 可变增益的RLS算法282

14.4.3 参数迭代条件283

14.5 加速度传感器偏差的估计283

14.6 试验结果285

14.6.1 系统硬件和软件285

14.6.2 干混凝土路面试验286

14.6.3 覆盖有疏松雪的混凝土路面试验287

14.6.4 两种不同摩擦等级材料组成的路面上的试验288

14.6.5 紧急制动试验290

14.7 本章概述291

参数表292

参考文献293

第15章 侧倾动力学与侧翻预防295

15.1 防车辆侧翻的评价等级295

15.2 一自由度的侧倾动力学模型300

15.3 四自由度侧倾动力学模型304

15.4 侧翻指数307

15.5 防止侧翻310

15.6 本章小结314

参数表314

参考文献316

第16章 油电混合动力汽车的动力学与控制318

16.1 混合动力系统的类型318

16.2 动力系统的动态模型321

16.2.1 并联式油电混合动力汽车的动态仿真模型321

16.2.2 混联式油电混合动力汽车的动态仿真模型323

16.3 能量管理控制技术基础327

16.3.1 动态规划概述327

16.3.2 模型预测控制概述330

16.3.3 等效燃油消耗的最小策略333

16.4 循环工况334

16.5 性能指标、约束条件和控制系统的模型设计336

16.6 并联式混合动力汽车控制系统设计338

16.7 本章小结340

参数表340

参考文献341