前言
第一章概述1
第一節(jié)智能車(chē)輛2
一、智能車(chē)輛概述2
二、智能汽車(chē)研究與發(fā)展的問(wèn)題4
第二節(jié)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)6
一、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成6
二、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用6
三、電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀7
四、電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)8
第三節(jié)智能車(chē)輛運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)12
一、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀13
二、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)17
思考題18
第二章智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)19
第一節(jié)常規(guī)體系結(jié)構(gòu)20
一、分層遞階式體系結(jié)構(gòu)20
二、反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)21
第二節(jié)智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)實(shí)例21
一、卡耐基梅隆大學(xué)BOSS智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)21
二、斯坦福大學(xué)智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)22
三、清華大學(xué)智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)25
四、陸軍軍事交通學(xué)院智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)25
第三節(jié)主要廠商智能車(chē)輛系統(tǒng)27
一、谷歌智能車(chē)輛系統(tǒng)27
二、奔馳智能車(chē)輛系統(tǒng)27
三、通用智能車(chē)輛系統(tǒng)28
四、博世智能車(chē)輛系統(tǒng)29
五、日產(chǎn)智能車(chē)輛系統(tǒng)30
第四節(jié)電動(dòng)智能車(chē)平臺(tái)31
一、傳統(tǒng)控制架構(gòu)31
二、域控制架構(gòu)44
思考題51
第三章智能車(chē)輛線控底盤(pán)技術(shù)52
第一節(jié)線控底盤(pán)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀53
第二節(jié)線控制動(dòng)技術(shù)54
一、制動(dòng)技術(shù)概述54
二、線控制動(dòng)技術(shù)基本原理56
第三節(jié)線控轉(zhuǎn)向技術(shù)59
一、線控轉(zhuǎn)向技術(shù)概述59
二、線控轉(zhuǎn)向技術(shù)基本原理61
第四節(jié)線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)69
第五節(jié)全矢量控制線控底盤(pán)技術(shù)70
思考題72
第四章智能車(chē)輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)73
第一節(jié)智能車(chē)輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力需求特性理論74
一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性74
二、傳動(dòng)裝置的特性75
三、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能分析77
第二節(jié)智能車(chē)輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配準(zhǔn)則78
一、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性要求78
二、電機(jī)參數(shù)匹配78
三、傳動(dòng)裝置參數(shù)匹配79
第三節(jié)單電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)80
一、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)81
二、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)手動(dòng)機(jī)械式變速器81
三、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)電控機(jī)械式變速器82
四、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)液力機(jī)械式自動(dòng)變速器86
五、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)級(jí)式自動(dòng)變速器88
第四節(jié)多電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)90
一、電機(jī)與減速器組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)91
二、輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)91
三、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)93
四、雙軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)95
第五節(jié)電機(jī)耦合驅(qū)動(dòng)96
一、多動(dòng)力耦合系統(tǒng)97
二、雙電機(jī)耦合驅(qū)動(dòng)99
三、雙機(jī)械端口電機(jī)104
第六節(jié)全向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)107
一、結(jié)構(gòu)107
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)110
思考題113
第五章永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理114
第一節(jié)永磁同步電機(jī)115
一、永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)115
二、軸向磁通永磁同步電機(jī)120
三、永磁同步電機(jī)基本工作原理122
四、永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)124
第二節(jié)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)125
一、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)125
二、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理126
三、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)與永磁體結(jié)合126
四、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)127
思考題128
第六章電驅(qū)動(dòng)控制電路129
第一節(jié)車(chē)用電力電子器件130
一、二極管132
二、母線支撐電容器137
三、MOSFET：低壓負(fù)載驅(qū)動(dòng)145
四、高壓功率開(kāi)關(guān)157
五、功率集成電路和智能功率器件164
六、新型器件技術(shù)：超結(jié)和碳化硅器件166
七、功率損耗及熱管理169
第二節(jié)整流電路171
一、單相半波可控整流電路171
二、三相半波可控整流電路180
三、三相橋式全控整流電路184
第三節(jié)逆變電路188
一、逆變器類型188
二、電壓源逆變器189
三、電流源逆變器197
第四節(jié)DC/DC功率變換器198
一、降壓功率變換器199
二、升壓功率變換器201
三、雙向功率變換器203
思考題205
第七章電機(jī)控制206
第一節(jié)無(wú)刷直流電機(jī)控制207
一、無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型207
二、六步換相控制208
第二節(jié)永磁同步電機(jī)控制215
一、永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型215
二、永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制218
三、最大轉(zhuǎn)矩電流比和弱磁控制222
四、無(wú)位置傳感器控制228
第三節(jié)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制235
一、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制原理235
二、兩相SRM的數(shù)字控制239
思考題244
第八章智能車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模245
第一節(jié)概述246
第二節(jié)常用坐標(biāo)系246
一、全球地理位置坐標(biāo)系246
二、車(chē)輛坐標(biāo)系247
三、Frenét坐標(biāo)系248
四、環(huán)境感知坐標(biāo)系251
第三節(jié)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型256
第四節(jié)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型258
第五節(jié)輪胎模型260
一、低滑移率縱向力模型261
二、小側(cè)偏角側(cè)向力模型262
三、聯(lián)合輪胎力模型263
四、魔術(shù)公式輪胎模型263
第六節(jié)輪胎側(cè)偏剛度估計(jì)264
一、橫擺角速度法265
二、側(cè)向-橫擺綜合法266
思考題267
第九章現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)268
第一節(jié)概述269
第二節(jié)狀態(tài)空間模型269
一、狀態(tài)空間描述方法270
二、系統(tǒng)穩(wěn)定性274
三、系統(tǒng)可控性278
四、系統(tǒng)可觀性279
第三節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)281
一、系統(tǒng)辨識(shí)簡(jiǎn)介282
二、最小二乘法283
第四節(jié)卡爾曼濾波算法289
一、狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題描述289
二、卡爾曼濾波291
三、擴(kuò)展卡爾曼濾波298
四、無(wú)跡卡爾曼濾波300
第五節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析基礎(chǔ)302
一、極點(diǎn)配置法302
二、隆伯格觀測(cè)器303
三、輸出跟蹤控制器305
四、輸出反饋控制器309
第六節(jié)滑膜控制基礎(chǔ)313
一、滑膜的定義313
二、滑膜控制的定義314
三、滑模觀測(cè)器314
四、滑膜控制器316
五、高階滑膜控制317
六、二階滑膜控制318
第七節(jié)H控制基礎(chǔ)320
一、理論基礎(chǔ)321
二、H觀測(cè)器322
三、H控制器323
第八節(jié)最優(yōu)控制基礎(chǔ)325
一、最優(yōu)控制問(wèn)題描述326
二、線性二次型最優(yōu)控制328
三、變分法與黎卡提方程330
四、LQR控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性336
五、QR矩陣選擇337
六、黎卡提方程求解338
第九節(jié)模型預(yù)測(cè)控制基礎(chǔ)340
一、模型預(yù)測(cè)控制簡(jiǎn)介341
二、模型預(yù)測(cè)342
三、滾動(dòng)優(yōu)化與反饋校正344
第十節(jié)非線性控制器設(shè)計(jì)345
一、線性化345
二、反饋線性化347
三、分段線性化360
思考題361
第十章智能車(chē)幾種常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)362
第一節(jié)路徑跟蹤控制363
一、任務(wù)需求363
二、運(yùn)動(dòng)學(xué)方法363
三、動(dòng)力學(xué)方法370
四、系統(tǒng)仿真375
第二節(jié)自適應(yīng)巡航控制383
一、任務(wù)需求383
二、分層控制策略384
三、控制器設(shè)計(jì)389
四、系統(tǒng)仿真396
第三節(jié)車(chē)道保持控制403
一、任務(wù)需求403
二、二自由度動(dòng)力學(xué)模型404
三、控制器設(shè)計(jì)406
四、系統(tǒng)仿真417
思考題427
第十一章四輪獨(dú)立控制技術(shù)428
第一節(jié)四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向控制429
一、動(dòng)力學(xué)建模429
二、轉(zhuǎn)向接口擴(kuò)展431
三、力的反饋控制434
四、轉(zhuǎn)向控制器436
第二節(jié)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制438
一、驅(qū)動(dòng)力分配438
二、直接橫擺力矩447
思考題456
第十二章多車(chē)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)457
第一節(jié)車(chē)間通信技術(shù)458
第二節(jié)車(chē)隊(duì)控制460
第三節(jié)換道和并道控制463
一、車(chē)輛換道控制463
二、車(chē)輛并道控制471
第四節(jié)交叉口協(xié)同駕駛473
一、交叉口無(wú)協(xié)同駕駛473
二、交叉口有協(xié)同駕駛476
思考題485
參考文獻(xiàn)486