本書內容包括電動汽車主動避撞系統體系結構、汽車系統動力學建模、考慮駕駛員特性和路面狀態的縱向安全距離模型、基于約束的再生制動強度連續性的制動力分配策略、四驅電動汽車縱向穩定性研究、車輛狀態與車路耦合特征估計、基于車輛邊緣轉向軌跡的側向安全距離模型、基于半不確定動力學的直接橫擺力矩魯棒控制、四驅電動汽車穩定性控制力矩分配算法研究、四驅電動汽車側向穩定性研究。
本書可供從事電動汽車主動安全系統研究的科研人員、相關專業的研究生或高年級本科學生使用。
田彥濤，吉林工業大學，教授，田彥濤教授長期從事復雜系統建模與優化控制、仿生與智能機器人系統控制等學科方向的基礎研究與應用研究。“十二五”期間，圍繞動態步行機器人運動學機理與控制方法、復雜環境下群體機器人系統協同適應性、電動汽車主動安全系統及智能化技術、新型非共面多旋翼飛行機器人、機器視覺與人臉表情識別等課題開展研究工作。其中，承擔的國家自然科學基金項目，在國內首次開發了動態雙足步行機器人原型機，并開展了關鍵技術研究，在運動學機理與控制方面取得突破。在群體機器人與多智能體系統協同適應性、多自主車輛決策與控制、智能汽車主動避撞等方面進行了系統研究（國家自然科學基金項目等）。與中國科學院長春光機所合作承擔科學院創新項目新型多翼飛行機器人，突破了新型非共面旋翼飛行機器人關鍵技術，提高了系統可靠性，增加系統承載能力和續航時間。近五年，承擔完成國家自然科學基金和國家重大科技成果轉化項目3項、吉林省和教育部科技項目4項，目前正承擔國家重點研發計劃項目“電動汽車智能輔助駕駛技術研發及產業化”和國家自然科學基金重點項目“人機共駕型智能汽車的動力學特性及協同控制方法研究”。發表學術論文55篇，其中，收入SCI檢索18篇、EI檢索35篇，出版專著2部，申請并獲得授權國家發明專利15項，科研成果獲省部級科技進步三等獎1項。
第1篇 電動汽車主動避撞系統概述
第1 章 緒論 / 2
1.1 車輛主動避撞系統研究現狀 / 2
1.1.1 行車信息感知及處理 / 3
1.1.2 安全距離模型 / 7
1.1.3 車輛動力學系統模型 / 9
1.1.4 車輛動力學控制策略 / 10
1.2 車輛穩定性研究現狀 / 12
1.2.1 車輛縱向穩定性 / 12
1.2.2 車輛側向穩定性 / 15
參考文獻 / 18
第2 章 電動汽車主動避撞系統體系結構 / 21
2.1 電動汽車硬件體系結構 / 21
2.1.1 毫米波雷達 / 21
2.1.2 MEMS 陀螺儀 / 25
2.1.3 車輪六分力傳感器 / 27
2.1.4 永磁同步電機 / 29
2.2 四輪獨立驅動輪轂電機電動汽車結構 / 31
2.3 車輛主動避撞系統體系結構 / 32
2.3.1 縱向主動避撞系統 / 34
2.3.2 側向主動避撞系統 / 35
2.4 制動/轉向避撞方式切換策略 / 36
2.5 本章小結 / 39
參考文獻 / 39
第3 章 汽車系統動力學建模 / 41
3.1 車輛縱向運動的一般描述 / 41
3.1.1 空氣阻力 / 41
3.1.2 滾動阻力 / 43
3.2 車輛側向運動的一般描述 / 44
3.3 輪胎縱向力 / 46
3.4 車輪動力學模型 / 50
3.4.1 車輪力矩平衡方程 / 50
3.4.2 車輪垂直載荷動力學模型 / 50
3.5 本章小結 / 51
參考文獻 / 51
第2篇 電動汽車縱向主動避撞系統關鍵技術
第4 章 考慮駕駛員特性和路面狀態的縱向安全距離模型 / 54
4.1 考慮駕駛員的縱向制動安全距離建模 / 54
4.1.1 縱向制動安全距離建模 / 54
4.1.2 三種典型制動過程安全距離分析 / 56
4.1.3 仿真分析 / 58
4.2 基于附著系數和駕駛意圖參數的安全距離模型 / 63
4.2.1 縱向安全距離模型 / 63
4.2.2 仿真分析 / 66
4.3 本章小結 / 69
參考文獻 / 69
第5 章 基于約束的再生制動強度連續性的制動力分配策略 / 71
5.1 制動控制器設計 / 72
5.1.1 加速度計算器 / 72
5.1.2 制動力/牽引力計算器 / 73
5.2 制動力/牽引力分配器 / 74
5.2.1 安全制動范圍線性化 / 74
5.2.2 制動力分配策略 / 77
5.2.3 牽引力分配策略 / 80
5.3 仿真分析 / 81
5.4 縱向避撞控制器設計 / 85
5.4.1 縱向下拉控制器設計 / 85
5.4.2 縱向上位控制器設計 / 86
5.4.3 仿真分析 / 89
5.5 電動汽車縱向主動避撞系統整車仿真實驗 / 91
5.5.1 實時仿真系統硬件構架 / 93
5.5.2 整車仿真模型 / 93
5.5.3 電動汽車縱向主動避撞系統實時仿真實驗 / 94
5.6 本章小結 / 98
參考文獻 / 98
第6 章 四驅電動汽車縱向穩定性研究 / 100
6.1 基于LuGre 模型的SMO 觀測器設計 / 101
6.1.1 滑模變結構的基本原理 / 101
6.1.2 基于LuGre 模型的電動汽車縱向動力學狀態方程 / 102
6.1.3 滑模觀測器設計 / 105
6.2 四驅電動汽車路面識別與最大電磁力矩估計 / 107
6.2.1 路面條件參數的估計 / 108
6.2.2 最大電磁力矩估算 / 109
6.3 仿真分析 / 110
6.4 本章小結 / 116
參考文獻 / 117
第3篇 電動汽車側向主動避撞系統關鍵技術
第7 章 車輛狀態與車路耦合特征估計 / 120
7.1 輪胎側偏剛度估計 / 120
7.1.1 輪胎側向動力學簡化 / 120
7.1.2 遞推最小二乘算法設計 / 121
7.1.3 仿真分析 / 123
7.2 車身側偏角估計 / 126
7.2.1 輪胎動力學模型 / 126
7.2.2 輪胎縱向力計算 / 127
7.2.3 車身側偏角觀測器設計 / 128
7.2.4 非線性系統狀態估計 / 129
7.2.5 一階斯梯林插值濾波器 / 130
7.2.6 仿真分析 / 131
7.3 本章小結 / 134
參考文獻 / 135
第8 章 基于車輛邊緣轉向軌跡的側向安全距離模型 / 137
8.1 車輛邊緣轉向軌跡安全距離模型 / 137
8.1.1 車輛邊緣轉向軌跡安全距離模型 / 137
8.1.2 仿真分析 / 139
8.2 車輛換道安全距離模型 / 140
8.2.1 側向換道安全距離建模 / 140
8.2.2 換道中安全性條件分析 / 142
8.2.3 側向換道控制策略研究 / 144
8.2.4 側向安全距離模型驗證 / 147
8.3 本章小結 / 150
參考文獻 / 150
第9 章 基于半不確定動力學的直接橫擺力矩魯棒控制 / 152
9.1 橫擺角速率/車身側偏角計算器 / 152
9.2 直接橫擺力矩控制器設計 / 152
9.2.1 車輛側向半不確定動力學系統建模 / 153
9.2.2 H ∞ 混合靈敏度問題 / 156
9.3 輪胎縱向力分配策略 / 158
9.4 仿真分析 / 158
9.5 車輛側向換道控制 / 160
9.5.1 側向車輛動力學模型線性化 / 160
9.5.2 基于前饋補償的LQR 側向控制策略研究 / 162
9.5.3 仿真分析 / 164
9.6 電動汽車側向主動避撞系統仿真實驗 / 167
9.7 本章小結 / 173
參考文獻 / 173
第10 章 四驅電動汽車穩定性控制力矩分配算法研究 / 175
10.1 控制分配算法綜述 / 175
10.2 優化目標選擇 / 177
10.3 輪胎縱向力分配約束條件 / 178
10.4 優化分配算法求解 / 180
10.5 軸載比例分配算法 / 180
10.6 側向穩定性控制系統仿真實驗與結果分析 / 181
10.6.1 基于CarSim 和Simulink 聯合仿真實驗程序 / 181
10.6.2 仿真實驗設計與結果分析 / 182
10.7 本章小結 / 187
參考文獻 / 188
第11 章 四驅電動汽車側向穩定性研究 / 189
11.1 電動汽車側向動力學狀態估計 / 189
11.1.1 基于擴展卡爾曼的車輛側偏角估計 / 189
11.1.2 基于遺忘因子遞推最小二乘法的輪胎側偏剛度估計 / 191
11.2 仿真分析 / 192
11.3 直接橫擺力矩側向穩定性控制器設計 / 196
11.3.1 期望控制目標 / 196
11.3.2 基于前饋和反饋的側向穩定性控制器設計 / 198
11.3.3 四輪驅動力分配策略 / 199
11.4 仿真分析 / 201
11.5 本章小結 / 207
參考文獻 / 208
索引 / 211
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