车辆动力学及控制 第2版PDF电子书下载

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.A 119

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.A 138

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mao 171

9.1.6 流入进气歧管的空气质量流量mai 171

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