车辆动力学控制

拉贾马尼的动力学及控制，智能驾驶这块挺不错汽车先进技术译丛车辆动力学及控制(美) Rajesh Raalaman著王国业江发潮等译★机械工业出版社本书主要讨论了足以体现车辆动力学特征的,而且能够满足设计车辆控制系统需要的车辆动力学模型,给出了这些模型的特性,和由这些模型开发出的实际汽车控制系统的基本结构。本书涵盖了巡航控制、自适应巡航控制、制动防抱死系统、车道自动保持系统、高速公路自动行驶、横摆稳定性控制、发动机控制、被动悬架、主动悬架和半主动悬架、轮胎模型以及轮胎路面参数识别,书中特别介绍了几种目前科研中经常采用的轮胎模型。本书可供汽车行业和大专院校里从事控制系统研究的工程师和专家们参考也可用作汽车专业研究生的教材。Vehicle dynamics and ControlRajesh rajamaniOriginal IsBn 9780-387-26396-9Translation from the English language editionVehicle dynamics and Control by rajesh rajamaniopyright(CRiCosh rajamani 2006Published by Springer Science Business Media, Inc.Authorized Simplified Chinese Edition is published by CMPAl Rights Reserved.本书中文简体版由 Springer出版社授权机械工业出版社独家出版发行。版权所有,侵权必究。北京市版权局著作权合同登记号:01-20093284图书在版编目(CIP)数据车辆动力学及控制(美)拉贾马尼( Rajamani,R)著:王国业,江发潮等译北京:机械工业出版社,2010.11(汽车先进技术译丛)书名原文: Vehicle Dynamics and ControlIsBN9787-11131283-3I.①车…Ⅱ.①拉…②王…③江…Ⅲ.①汽车—动力学Ⅳ.①U461.1中国版本图书馆CP数据核字(2010)第132639号机械工业出版社(北京市百万庄大街22号邮政编码100037)策划编辑:徐巍责任编辑:刘煊版式设计:霍永明责任校对:刘恰丹封面设计:鞠杨责任印制:杨曦北京中兴印刷有限公司印刷2011年1月第I版第1次印刷169mmx239mm·19印张·369千字0001-3000册标准书号:ISBN978-7-111-31283-3定价:59.00元凡购本书,如有缺页、倒页、脱页,由本社发行部调换电话服务网络服务社服务中心:(010)88361066销售一部:(010)6832094门户网:hp:/www.cmpbook.omn销售二部:(010)88797649教材网:hp;/ww. mpeda. com读者服务部:(010)68993821封面无防伪标均为盗版译者的话本书论述了能足以体现车辆动力学特征、满足车辆控制系统设计需要的车辆动力学模型的建立方法以及车辆动力学控制系统的设计。本书较其他同学论著具有深入、系统和实用的特点,是一本既有理论研究意义又有实际应用价值的参考书。Rajamani教授是明尼苏达大学机械工程系先进控制和微型传感器实验室主任, IEEE/ASME学报编委。我们关注 Rajamani教授的研究是从2002年他发表的“基于GPS实时识别轮胎-路面摩擦系数”的文章开始的, Pajama教授长期从事车辆控制技术领域的研究,发表重要论文70余篇,涉及到本书内容的主要方面。2006年我们在网上查到此书,看后觉得此书具有理论研究和实际应用价值,对我国从事车辆动力学及其控制领域的科研人员会有具体指导和帮助,于是有了翻译此书的想法。翻译和出版工作得到机械工业出版社汽车分社的大力支持,在此表示由衷感谢。本书第1章、第2章、第3章、第6章、第7章、第8章由王国业翻译,第4章、第5章、第9章、第10章由江发潮翻译;第l章、第12章、第13章、第14章由侯春敏翻译,李淑艳老师审译了部分章节,樊月珍老师参与了本书的部分翻译工作。全书终稿由中国农业大学余群教授审阅,叶阳、曾蔚英、付燕荣、李元、章娟丽、刘恩托、朱妮、付晓丹、肖龙等参与了本书的部分翻译整理工作,在此表示感谢。由于水平所限,本书难免有翻译不当之处,欢迎读者提出宝贵意见。译者言作为一名车辆工程专业研究生的指导教师,我经常觉得需要一本对有关汽车控制系统的研究成果及其应用进行总结,以及建立开发这些系统所需的车辆动力学模型的论著。已经出版的为数不多的几本介绍车辆动力学的论著已远远不能满足当今车辆控制系统工程师的需要。车辆控制系统工程师们需要既简单又足以体现车辆动力学特征的,最主要地还要满足设计车辆控制系统需要的车辆动力学模型。本书将试图介绍这样的模型,以及由这些模型开发出的实际汽车控制系统。本书涵盖了巡航控制、自适应巡航控制、制动防抱死系统、车道自动保持系统、髙速公路自动行驶、横摆稳定性控制、发动机控制、被动悬架、主动悬架和半主动悬架、轮胎模型以及轮胎路面参数识别。本书特别介绍了几种在文献中经常采用的轮胎模型。随着汽车在全球范围内应用日广,发展能够更好地适应公路系统,更节能更舒适、更安全,同时对环境的破坏达到最小的交通体系就显得更加重要。为了达到这诸多方面的,甚至互相冲突的要求,现代汽车越来越倚重于综合应用传感器、调节器和反馈控制的电子控制系统本书适合供那些在汽车行业和大专院校里从事这类控制系统研究的工程师和专家们参考,同时也适合作为车辆动力学和控制方向的研究生教材。在本书出版后如果发现有排版错误和其他错误将会在下面的网址上及时改Ieohttp://www.menet.umnedu/-rajamani/vdc.htr如果读者发现了这些错误能够告知我们,我们将会很感激。Rajesh Rajamani译者的话前言第1章概论1.1驾驶员辅助系统1.2主动稳定性控制系统………………………………21.3平顺性…1.4用于解决交通堵塞的技术………………………………………41.4.1自动化公路系统……1.4.2“交通友好”的自适应巡航系统1.4.3窄型工勤车辆倾斜控制,量t·量中b+t5排放和燃油经济性……………………………………………71.5.1混合动力汽车…81.5.2燃料电池汽车…··号·电着‘··聊参考文献第2章车辆侧向动力学2.1商业应用开发中的汽车侧向运动控制系统2.1.1车道偏离预警系统2.1.2车道保持系统122.1.3横摆稳定控制系统…南看·看。看看。着。。自。·D·中22车辆侧向运动的运动学模型142.3两轮车辆侧向动力学的模型·。···日,自音。鲁··音。··。自电···自·非申。·鲁·24相对旋转坐标系中点的运动2.5关于路面误差力学模型的讨论……………………………………………2326动力学模型中的横摆角速度和侧偏角的讨论……262.7从车辆坐标系到地面坐标系………272.8路面模型非翻D。。酯如看B非。D·D自。。29本章小结………30参数表………………………31参考文献………32Ⅵ车辆动力学及控制第3章自动车道保持系统的转向控制…343.1状态反馈……343.2动力学方程的稳态误差…………………363.3稳态转向士·情曹十,吾+393.3.1稳态转向的转向角…393.3.2方向角误差能否达到零值23.3.3非零方向角误差的影响摩普中·:·日+由:香+423.4考虑不同的纵向速度………1433.5输出反馈…443.6全反馈闭环系统3.7比例控制闭环系统分析473.8带超前补偿器的回路分析………………………………523.9带超前补偿器的仿真性能……553.10闭环系统性能分析…………………………………………563.10.1随车速的性能变化563.10.2随传感器位置的性能变化………………………………583.11带超前传感器测量的补偿器设计·曹量曾量量593.12本章小结参数表量量音面由量·面61参考文献∴………………………62第4章车辆纵向动力学4.1整车纵向动力学…………………………………644.1.1空气阻力…………654.1.2轮胎纵向力4.1.3纵向轮胎力和滑动率之间的依赖关系……684.1.4滚动阻力4.1.5法向载荷的计算…4.1.6轮胎有效半径计算…………………………………………………724.2传动系统动力学,“中·中++垂和4萨品吾看是吾看哥即吾4.2.1变矩器………………744.2.2传动系的动力学模型…754.2.3发动机动力学+香+·量+·甲中·+中4吾干·中·鲁世普·昌和善晋品吾吾鲁。目语日+垂764.2.4轮胎动态性能器喜非着温4.3本章小结t,td普曾“t量t量:守香ttat主自由晋曹音自上普曹曹t自曾塑曾百目量曾普78参数表…78目录Ⅶ参考文献…79第5章车辆纵向控制……………………………………815.1引言曹香垂香世85.1.1自适应巡航控制系统815.1.2避撞系统…∴825.1.3自动化公路系统825.2纵向自动控制的优点t量Dt曲t雪t曹_·香香+吾吾835.3巡航控制系统…845.4巡航控制系统的上层控制器·中曹曹曲量·吾当855.5巡航控制系统的下层控制器……875.5.1根据期望加速度计算发动机转矩曾曹·香t普鲁量量吾吾875.5.2发动机控制………895.6防抱死制动系统翻非着·。·自···非·自自·自音确非着春着着着音着鲁鲁申鲁日鲁命鲁·甲目命自自895.6.1目的895.6.2ABS的功能925.6.3基于减速度门限值的算法………………………………………935.6.4其他ABS控制算法··9656.5关于ABS的近期研究出版物975.7本章小结97参数表……………………………97参考文献…………………………………………………98第6章自适应巡航控制………………………………………………1016.1引言……………………………………………………………………10162车辆跟随准则1026.3控制系统结构……………………………………………………1036.4车队的稳定行驶1046.5固定车距与自主控制1046.6固定时距控制策略的自主控制………………………………1066.6.1基于CTG车距控制策略的车队稳定行驶………………………1076.6.2典型的延迟值6.7过渡控制…………………………………………………………………1116.7.1过渡控制器的必要性…………………1116.72通过R-R图设计转换控制器…………1126.8下层控制器…………11569本章小结……………………………………………………116Ⅷ翼车辆动力学及控制参数表……………116参考文献自量面tttt中香t是吾吾曲晋·1I7第6章附录…118第7章车队的纵向控制1217.1自动化高速公路系统1217.2自动化高速公路系统中的车辆控制………………12l7.3纵向控制结构1227.4车辆跟随准则…鲁音“品善■者着自着『1237.4.1单个车辆的稳定行驶非··中1237.4.2车队的稳定行驶……………………1247.5信号及系统范数的背景1247.5.1信号的范数………………………………………1247.5.2系统的范数鲁香·曹当+曾·曹+量十曾吾香中世++香和是4·哥丰吾是吾1257.5.3利用诱导范数研究信号放大…………………………………1257.6保证车队稳定行驶的设计方法…1277.7固定车距的自主控制……■鲁着非■非省者非着自非1277.8采用无线通信的固定车距控制策略……………………………1297.9实验结果…………………………………………………………1317.10下层控制器…………1327.11参数未知车辆的自适应控制…………1337.11.1重新定义符号……………………1337.11.2自适应控制器憧自t,tt量tt香tt十香由香曹曹香中导晋垂音垂哥号是中是是品垂1347.12本章小结136参数表……………………………………………137参考文献…………138第7章附录139第8章电子稳定性控制:1418.1引言………………………………1418.1.1稳定性控制原理………1418.1.2汽车厂商开发的稳定性控制系统…………………………………1428.1.3稳定性控制系统的种类1428.2差动制动控制系统………………………………1438.2.1车辆动力学模型………………1438.2.2控制系统架构………………………………………………1458.2.3理想的横摆角速度………………………146