項(xiàng)目五智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃與控制執(zhí)行技術(shù)認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)Annualworksummary2目錄01教學(xué)目標(biāo)02教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)0103能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍01能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容02.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成01通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。02引導(dǎo)學(xué)生樹立不斷探索的科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容02

自動(dòng)駕駛要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)和車身電器進(jìn)行自動(dòng)控制，需要相應(yīng)的線控系統(tǒng)來滿足，其中車身電器系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛內(nèi)外部燈光、車門以及人機(jī)交互界面等內(nèi)外部交互的控制，底盤線控系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)的控制。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的行為決策是基于環(huán)境感知和導(dǎo)航子系統(tǒng)的信息輸出，這包括選擇哪條車道，是否換車道，是否跟車，是否繞道，是否停車如圖5-2-1所示。

底盤線控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制，其中制動(dòng)部分包括行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)與輔助制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、混合動(dòng)力控制）、傳動(dòng)系統(tǒng)控制等，如圖5-2-2所示。其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。一、控制執(zhí)行的概念控制執(zhí)行是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的最后一環(huán)，是將環(huán)境感知，行為決策，路徑規(guī)劃的結(jié)論付諸實(shí)踐的執(zhí)行者?？刂茍?zhí)行系統(tǒng)將來自決策系統(tǒng)的路徑規(guī)劃落實(shí)到汽車機(jī)構(gòu)的動(dòng)作上?？刂七^程的目標(biāo)就是使車輛的位置、姿態(tài)、速度和加速度等重要參數(shù)，符合最新決策結(jié)果。二、控制執(zhí)行的類型智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行是“人-車-路”組成的智能系統(tǒng)，從而完成自動(dòng)駕駛和協(xié)同駕駛的落地部分，主要包括車輛的縱向運(yùn)動(dòng)控制和側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制?？v向運(yùn)動(dòng)控制，即車輛的制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)控制，如圖5-2-3所示。二、控制執(zhí)行的類型側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制，即通過輪胎力的控制以及方向盤角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車的規(guī)劃路徑跟蹤，如圖5-2-4所示。這些縱向和側(cè)向控制是通過底盤線控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛。二、控制執(zhí)行的類型控制執(zhí)行需要借助復(fù)雜的汽車動(dòng)力學(xué)完成主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)由軟件部分的智能車載操作系統(tǒng)與硬件部分的高性能車載集成計(jì)算平臺(tái)聯(lián)合組成。智能車載操作系統(tǒng)融合了內(nèi)容服務(wù)商和運(yùn)營(yíng)服務(wù)商的數(shù)據(jù)，以及車內(nèi)人機(jī)交互服務(wù)，能夠?yàn)槌丝吞峁┲艿降膫€(gè)性化服務(wù)，目前的主流操作系統(tǒng)包括Windows、Linux、Android、QNX、YunOS(阿里云系統(tǒng))等。高性能車載集成計(jì)算平臺(tái)融合高精度地圖、傳感器、V2X的感知信息進(jìn)行認(rèn)知和最終的決策計(jì)算，目前主流硬件處理器包括FPGA、ASI、CGPU等型號(hào)。最終，決策的計(jì)算信息匯入車輛總線控制系統(tǒng)，完成執(zhí)行動(dòng)作。三、控制執(zhí)行的方法PID控制簡(jiǎn)稱比例、積分和微分控制。PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且能達(dá)到較好的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。PID控制由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制通過調(diào)節(jié)比例、積分、微分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的性能優(yōu)化，各調(diào)節(jié)參數(shù)的作用表現(xiàn)如表3-2-1所示。01PID控制三、控制執(zhí)行的方法模型預(yù)測(cè)控制（MPC）用于解決PID控制不易解決的多變量、多約束的優(yōu)化問題，具有處理線性和非線性模型、同時(shí)觀察系統(tǒng)約束和考慮未來行為的能力，近年來廣泛用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑跟蹤控制。MPC主要由模型預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋調(diào)整3部分組成。02模型預(yù)測(cè)控制三、控制執(zhí)行的方法滑?？刂疲⊿MC）是一類特殊的非線性變結(jié)構(gòu)控制，其非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性，控制原理為根據(jù)系統(tǒng)所期望的動(dòng)態(tài)特性來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的切換超平面，通過滑動(dòng)模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束；系統(tǒng)一旦到達(dá)切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動(dòng)的過程稱為滑?？刂?。滑?？刂芐MC對(duì)非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強(qiáng)的魯棒性，然而單一的SMC往往不能滿足智能汽車控制的要求，因此，改進(jìn)基于滑模變結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方法成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)，主要方向有融合比例微分控制、自適應(yīng)模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的控制方法。03滑模控制四、線控技術(shù)線控技術(shù)是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以具有安全、響應(yīng)快、維護(hù)費(fèi)用低、安裝測(cè)試簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。智能網(wǎng)聯(lián)線控技術(shù)主要是線控底盤，線控底盤主要由四大系統(tǒng)構(gòu)成，分別是線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控驅(qū)動(dòng)和車身控制模塊，其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無機(jī)械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優(yōu)點(diǎn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過在方向盤到車輪間增加主動(dòng)控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)控制。在傳統(tǒng)的電助力轉(zhuǎn)向車輛中，可以通過對(duì)助力電機(jī)的主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向，但是也需要在駕駛?cè)烁深A(yù)時(shí)主動(dòng)控制系統(tǒng)能夠及時(shí)退出，滿足人工控制優(yōu)先的控制需求。五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等輔助模塊組成，如圖5-2-6所示。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴轉(zhuǎn)向盤模塊轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，通過測(cè)量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞給主控制器；同時(shí)接受ECU送來的力矩信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，向駕駛員提供相應(yīng)的路感信號(hào)。⑵轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。ECU對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，向扭矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個(gè)電機(jī)的工作，其中轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完成車輛航向角的控制，扭矩電機(jī)模擬產(chǎn)生方向盤回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑶電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)承擔(dān)控制器、執(zhí)行電機(jī)以及其他車用電機(jī)的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負(fù)荷下穩(wěn)定工作。⑷自動(dòng)防故障系統(tǒng)自動(dòng)防故障系統(tǒng)是保證在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時(shí)，提供冗余式安全保障。它包括一系列監(jiān)控和實(shí)施算法，針對(duì)不同的故障形式和等級(jí)作出相應(yīng)處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。當(dāng)檢測(cè)到ECU、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)等關(guān)鍵零部件產(chǎn)生故障時(shí)，故障處理ECU自動(dòng)工作，首先發(fā)出指令使ECU和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完全失效，其次緊急啟動(dòng)故障執(zhí)行電機(jī)以保障車輛航向的安全控制。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測(cè)量到的駕駛員意圖轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，連同整車其他的信號(hào)，如車速信號(hào)等，通過總線傳輸給ECU，ECU再根據(jù)設(shè)定好的算法計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角并將該信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)完成轉(zhuǎn)向，另外通過轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息后，根據(jù)回正力矩算法，將回正力矩大小傳遞給駕駛員完成路感反饋。并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩，同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛其原理如圖5-2-7所示。02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴轉(zhuǎn)向輸入當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角位移傳感器檢測(cè)出駕駛員轉(zhuǎn)向意圖，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)連同車速信號(hào)、橫擺角速度信號(hào)、側(cè)向加速度信號(hào)、道路附著條件以及其他車輛行駛相關(guān)信息通過數(shù)據(jù)總線傳輸給線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU；⑵實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向ECU按照提前設(shè)定好的前輪轉(zhuǎn)角控制算法，計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角控制信號(hào)，并將其傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向車輪輸出目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角；⑶實(shí)現(xiàn)路感反饋ECU通過轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息，按照提前設(shè)定好的回正力矩計(jì)算方法，計(jì)算出回正力矩的大小，將其傳遞給轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)中的路感電機(jī)，使駕駛員獲得一定的反映路感信息的回正力矩；02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴電機(jī)故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是電機(jī)繞組斷相、電機(jī)繞組短路、開關(guān)管短路、開關(guān)管斷路、故障混合出現(xiàn)、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等，且出現(xiàn)頻率較高的故障有開關(guān)管斷路、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等。⑵傳感器故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是短路、開路和機(jī)械故障，雖然信號(hào)混入出現(xiàn)頻率較高但對(duì)系統(tǒng)的影響程度較低。⑶通信總線故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是接頭接觸不良、開路、總線初始化故障、總線發(fā)送超時(shí)故障、總線接收超時(shí)故障等，且出現(xiàn)頻率較高的故障主要是接頭接觸不良，雖然信號(hào)混入出現(xiàn)頻率較高但對(duì)系統(tǒng)的影響程度較低。目前的容錯(cuò)方法從技術(shù)的角度可以分為兩大類:一類是依靠硬件備份的冗余技術(shù)，一類是依靠軟件的容錯(cuò)算法技術(shù)。硬件冗余方法主要是通過對(duì)重要部件及易發(fā)生故障部件提供備份，以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性能；軟件冗余方法主要是依靠控制器的容錯(cuò)算法來提高整個(gè)系統(tǒng)的冗余度，從而改善系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。03線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（DBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是較早實(shí)現(xiàn)主動(dòng)線控控制的系統(tǒng)。比如電子節(jié)氣門就是一種典型的線控驅(qū)動(dòng)控制方式，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)采集油門踏板角度，然后根據(jù)油門踏板角度與節(jié)氣門開度之間的關(guān)系，控制節(jié)氣門，實(shí)現(xiàn)非機(jī)械結(jié)構(gòu)連接的驅(qū)動(dòng)控制。隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車得到了廣泛應(yīng)用，也進(jìn)一步為線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了便利的條件。六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)由于電動(dòng)汽車整車控制單元（VCU）的主要功能是通過接收車速信號(hào)、加速度信號(hào)以及加速踏板位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)扭矩需求的計(jì)算，然后發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令給電機(jī)控制單元，進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，所以通過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實(shí)現(xiàn)線控驅(qū)動(dòng)控制如圖5-2-8所示。01線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)整車控制器是各類線控驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)核心，通過油門踏板、檔位以及汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷駕駛?cè)嘶蛘咦詣?dòng)駕駛系統(tǒng)的操縱或者控制意圖，然后通過對(duì)自動(dòng)變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)（或電機(jī)、或發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)組合）的動(dòng)力控制，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制。針對(duì)整車控制器，控制策略的輸入信號(hào)有加速踏板開度、制動(dòng)踏板開度、實(shí)際擋位、車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩以及電池SOC信號(hào)等，這些信號(hào)經(jīng)過處理后經(jīng)由CAN總線傳入整車控制器，為驅(qū)動(dòng)控制策略的判斷和運(yùn)算提供依據(jù)。整車控制器輸出扭矩指令信號(hào)給到電機(jī)控制器MCU，電機(jī)控制器MCU輸出電機(jī)的實(shí)際扭矩；為確保扭矩安全，根據(jù)能量守恒原理，利用電機(jī)控制器的有功輸出平衡原理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)實(shí)際扭矩輸出的監(jiān)控。電機(jī)控制器MCU控制算法為轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制方式。01線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)隨著電動(dòng)車技術(shù)的不斷成熟，對(duì)電氣化零部件要求將日益提升，也正推進(jìn)線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)由集中式驅(qū)動(dòng)向分布式驅(qū)動(dòng)不斷發(fā)展。在L3/L4級(jí)別自動(dòng)駕駛情況下，新能源汽車線控驅(qū)動(dòng)架構(gòu)將以中央傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)為主。中央傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)有四種布置方式：發(fā)動(dòng)機(jī)+后橋電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（不帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+三電機(jī)。另外發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)/三電機(jī)作為電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)的另外一種方案，同樣通過傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四驅(qū)運(yùn)行；具有前驅(qū)、后驅(qū)及四驅(qū)自動(dòng)切換、良好的動(dòng)力性能和彎道操控性能等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)要求較高且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。為居中雙電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)極大地簡(jiǎn)化整車結(jié)構(gòu)布局，擁有更多的整車布置空間、更好的加速性能和操控體驗(yàn)。然而，存在的最大的難題主要是對(duì)電控系統(tǒng)要求非常高。02線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在先進(jìn)輔助駕駛的應(yīng)用七、制動(dòng)控制線控制動(dòng)系統(tǒng)（）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車“控制執(zhí)行層”的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主停車提供了良好的硬件基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件之一。它是將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)通過改裝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，通過加速踏板位置傳感器接收駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電控信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛?cè)?。線控制動(dòng)系統(tǒng)可以主動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)壓力，并分配至各車輪制動(dòng)輪缸，使車輛產(chǎn)生穩(wěn)定平衡的制動(dòng)力。典型的線控制動(dòng)系統(tǒng)核心是液壓調(diào)節(jié)器由于線控制動(dòng)通過ECU實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，ECU的可靠性、抗干擾性、容錯(cuò)性以及多控制系統(tǒng)之間通信的實(shí)時(shí)性，都有可能對(duì)制動(dòng)控制產(chǎn)生影響，制約了線控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣。七、制動(dòng)控制（1）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB是從傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展來的。但與傳統(tǒng)制動(dòng)方式的不同點(diǎn)在于，EHB以電子元件替代了原有的部分機(jī)械元件，將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)先進(jìn)的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，其控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置集中。因?yàn)槭褂弥苿?dòng)液作為制動(dòng)力傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式制動(dòng)系統(tǒng)。（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB（ElectronicMechanicalBrake），基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，也稱為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。01線控制動(dòng)系統(tǒng)分類、組成及原理七、制動(dòng)控制⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)組成EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。電子踏板是由制動(dòng)踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器）組成。加速踏板位置傳感器用于檢測(cè)踏板行程，然后將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳給ECU，實(shí)現(xiàn)踏板行程和制動(dòng)力按比例進(jìn)行調(diào)控。如圖5-2-9所示。02線控制動(dòng)系統(tǒng)組成七、制動(dòng)控制（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB組成EMB系統(tǒng)主要由電子機(jī)械制動(dòng)器、ECU和傳感器等組成，如圖5-2-10所示。EMB結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單緊湊，制動(dòng)系統(tǒng)的布置、裝配和維修都非常方便，同時(shí)由于減少了一些制動(dòng)零部件，大大減輕了系統(tǒng)的重量，更為顯著的優(yōu)點(diǎn)是隨著制動(dòng)液的取消，使汽車底盤使用、工作及維修環(huán)境得到很大程度地改善。電子機(jī)械制動(dòng)器是EMB系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它通過ECU改變輸出電流的大小和方向?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的力矩和運(yùn)動(dòng)方向的改變，將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)變換為制動(dòng)鉗塊的開合，通過相應(yīng)的機(jī)構(gòu)或控制算法補(bǔ)償由于摩擦片的磨損造成的制動(dòng)間隙變化。02線控制動(dòng)系統(tǒng)組成七、制動(dòng)控制⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理當(dāng)正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。ECU通過傳感器信號(hào)判斷駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，并通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開，EHB變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。制動(dòng)踏板輸入信號(hào)后驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過備用閥流入連接各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，保證車輛制動(dòng)的必要安全保障。EHB能通過軟件集成如ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）、TCS（牽引力控制系統(tǒng)）等功能模塊，可以進(jìn)一步提高行車的安全性及舒適性。當(dāng)制動(dòng)器涉水后，EHB系統(tǒng)可以通過適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)動(dòng)作，恢復(fù)制動(dòng)器的干燥，保持制動(dòng)器的工作性能。與傳統(tǒng)的液壓或氣壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EHB系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，使車輛在線控制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)。但是備用系統(tǒng)中仍然包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，使得EHB并不完全具備線控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。03線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理七、制動(dòng)控制⑵EMB系統(tǒng)工作原理EMB工作時(shí)，制動(dòng)控制單元ECU接收制動(dòng)踏板傳來的踏板行程信號(hào)，ECU計(jì)算出踩制動(dòng)踏板的速度信號(hào)并結(jié)合車輛速度、加速度等其他電信號(hào)，明確汽車行駛狀態(tài)，分析各個(gè)車輪上的制動(dòng)需求，計(jì)算出各個(gè)車輪的最佳制動(dòng)力矩大小后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，分別控制各車輪上的電子機(jī)械制動(dòng)器中工作電機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)角，通過電子機(jī)械制動(dòng)器中的減速增矩以及運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)鉗塊的夾緊，產(chǎn)生足夠的制動(dòng)摩擦力矩。與EHB相比，EMB中沒有液壓驅(qū)動(dòng)部分，系統(tǒng)的響應(yīng)速度更高，工作穩(wěn)定性和可靠性更好，但由于完全采取線控的方式，不存在備用的制動(dòng)系統(tǒng)，因而對(duì)系統(tǒng)的工作可靠性和容錯(cuò)要求更高。另外，使用電信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間縮短，同時(shí)，傳感器信號(hào)的共享以及制動(dòng)系統(tǒng)和其他模塊功能的集成，便于對(duì)汽車的所有行駛工況進(jìn)行全面的綜合控制，提高了汽車的行駛安全性。03線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理八、車身縱向、側(cè)向控制在底盤線控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，智能網(wǎng)聯(lián)汽車還需要車身電器系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)自車與其它車輛、環(huán)境中交通參與者、交通系統(tǒng)以及車內(nèi)人員的交互。通過各類具體控制算法的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)縱側(cè)向控制，并由底盤線控與車身電器控制等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類控制指令的執(zhí)行。執(zhí)行控制是智能駕駛系統(tǒng)的動(dòng)作執(zhí)行環(huán)節(jié)，前面所描述的環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、行為決策，都需要執(zhí)行控制的具體實(shí)現(xiàn)，才能到達(dá)車輛自動(dòng)駕駛、完成各項(xiàng)智能化任務(wù)的目標(biāo)。八、車身縱向、側(cè)向控制縱向運(yùn)動(dòng)控制是指通過對(duì)油門和制動(dòng)的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)期望車速的精準(zhǔn)跟隨。采用油門和制動(dòng)綜合控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)定速度的跟蹤。⑴車身縱向運(yùn)動(dòng)控制分類①直接式運(yùn)動(dòng)控制直接式運(yùn)動(dòng)控制是通過縱向控制器直接控制期望制動(dòng)壓力和節(jié)氣門開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車縱向速度的直接控制，該方法能夠使汽車實(shí)際縱向速度迅速達(dá)到期望值。②分層式運(yùn)動(dòng)控制分層式運(yùn)動(dòng)控制是根據(jù)控制目標(biāo)的不同設(shè)計(jì)上位控制器和下位控制器，上位控制器是用來產(chǎn)生期望車速和期望加速度，下位控制器根據(jù)上位控制的期望值產(chǎn)生期望的節(jié)氣門開度和制動(dòng)壓力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度和制動(dòng)的分層控制。直接式運(yùn)動(dòng)控制考慮了系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性等特點(diǎn)，具有集成程度高，模型準(zhǔn)確性強(qiáng)的特點(diǎn)。但是其開發(fā)難度較高，靈活性較差。分層式運(yùn)動(dòng)控制通過協(xié)調(diào)節(jié)氣門和制動(dòng)分層控制，開發(fā)相對(duì)易實(shí)現(xiàn)。但是由于分層式運(yùn)動(dòng)控制會(huì)忽略參數(shù)不確定性、模型誤差以及外界干擾等的影響，建模的準(zhǔn)確性會(huì)受到一定的影響。01車身縱向運(yùn)動(dòng)控制八、車身縱向、側(cè)向控制⑵縱向運(yùn)動(dòng)控制基本原理縱向運(yùn)動(dòng)控制基本原理是根據(jù)預(yù)定速度和無人駕駛汽車實(shí)測(cè)速度的偏差，通過節(jié)氣門控制器和制動(dòng)控制器根據(jù)各自的算法分別得到節(jié)氣門控制量和制動(dòng)控制量。切換規(guī)則根據(jù)節(jié)氣門控制量、速度控制量和速度偏差選擇節(jié)氣門控制還是制動(dòng)控制。未選擇的控制系統(tǒng)回到初始位置，如果按照切換規(guī)則選擇了節(jié)氣門控制，則制動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將回到零初始位置。01車身縱向運(yùn)動(dòng)控制八、車身縱向、側(cè)向控制側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制指智能車輛通過車載傳感器感知周圍環(huán)境，結(jié)合全球定位系統(tǒng)GPS提取車輛相對(duì)于期望行駛路徑的位置信息，并按照設(shè)定的控制邏輯控制車輛方向盤轉(zhuǎn)角使其沿期望路徑自主行駛，控制框圖。車輛側(cè)向控制用于控制車輛保持在規(guī)劃的行駛軌跡上，直到完成駕駛?cè)蝿?wù)。側(cè)向控制系統(tǒng)通過跟蹤和預(yù)測(cè)當(dāng)前車輛行駛軌跡，并實(shí)時(shí)與目標(biāo)軌跡進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)軌跡間航向、曲率和距離的偏差，實(shí)時(shí)調(diào)整車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)，以保證車輛始終跟隨目標(biāo)軌跡。側(cè)向控制的算法的設(shè)計(jì)也受舒安全、舒適、節(jié)能等指標(biāo)的約束