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原文传递面向智能驾驶的集成式线控液压制动系统控制策略研究

论文题名：	面向智能驾驶的集成式线控液压制动系统控制策略研究
关键词：	汽车智能驾驶;集成式线控液压制动系统;压力控制;防抱死控制
摘要：	汽车底盘电动化和智能化的发展对制动系统提出了新的要求，传统的以真空助力器为代表的制动系统被快速淘汰，以iBooster为代表的第二代电子液压制动系统正逐渐占据市场份额，但iBooster的集成度低，其与ESC的协调控制难度大。因此有必要开发一种在结构和控制上都高度集成的集成式线控液压制动系统，其具有结构简单、体积小和集成度高等诸多优势，电机建压缸成为非备份模式下的唯一压力源，制动主缸与各轮缸完全解耦，可以通过相同的工作模式实现不同的功能，控制方法得到了统一，更利于上层软件分层、接口的设计以及和智能驾驶功能的交互逻辑设计。集成式线控液压制动系统是汽车线控制动领域的关键技术，而线控制动是线控底盘研究的重点和难点，线控底盘又是智能汽车实现高级别自动驾驶的关键执行基础。所以集成式线控液压制动系统是中国汽车工业防止被“卡脖子”而必须掌握的核心关键技术。　　本文依托深圳市科创委技术攻关重点项目：“重2020N035智能集成安全线性液压制动系统关键技术研发”（编号：JSGG20200914113602005），围绕面向智能驾驶的集成式线控液压制动系统控制策略研究展开，从文献调研总结与分析、集成式线控液压制动系统方案设计与建模、集成式线控液压制动系统压力控制策略研究、基于集成式线控液压制动系统的汽车防抱死控制策略研究以及集成式线控液压制动系统控制策略仿真与试验等几个方面进行研究。本文的主要研究内容如下：　　（1）明确论文研究内容。阐释课题的研究背景与意义，调研电子液压制动系统构型方案、控制策略及ABS控制等核心关键技术的国内外研究现状，给出电子液压制动系统相关发展的总结分析及展望，引出本文需要解决的现实问题与研究方法，阐述本文的研究内容及总体架构。　　（2）集成式线控液压制动系统方案设计与建模。在满足电动化、智能化汽车底盘对制动系统提出的新需求基础上，设计一款新型集成式线控液压制动系统，阐述其结构方案及工作模式；搭建制动踏板、制动主缸、电机、传动机构、电机建压缸、电磁阀、制动管路和制动轮缸等关键部件的数学模型；在Matlab/Simulink和AEMSim等软件中建立集成式线控液压制动系统的联合仿真模型，通过与实物标定提高模型的精度，为系统控制策略和仿真试验研究奠定基础。　　（3）集成式线控液压制动系统压力控制策略。阐述自顶而下的集成式线控液压制动系统压力控制策略总体架构，主要包括上层控制器和底层控制器两部分，控制电机和电磁阀的工作状态以达到“快速建压，精确控压”的目标。提出基于永磁同步电机控制的快速建压控制策略，设计基于位置-压力双环切换控制器的三闭环控制方法，结合弱磁控制以提高电机转速；提出基于轮缸压力估算与控制的精确控压控制策略，主要包括轮缸压力估算模块和轮缸压力控制模块两部分，电磁阀控制器采用RBF-PID控制算法设计，目标主缸压力通过目标轮缸压力高选的方式获得。　　（4）基于集成式线控液压制动系统的汽车防抱死控制策略。阐述基于集成式线控液压制动系统的汽车防抱死控制策略的总体控制架构，主要包括CarSim车辆信息模块、汽车防抱死控制策略模块和底层控制器；搭建路面识别模块，估算路面的峰值附着系数和最佳滑移率，以提高控制策略对路面环境变量的自适应性；为提高汽车的纵向动力学控制性能，提出了汽车防抱死控制策略，设计了基于积分滑膜面的滑移率控制模块、目标制动力矩调节模块和目标制动压力计算模块。　　（5）集成式线控液压制动系统控制策略仿真与试验研究。搭建了由Matlab/Simulink、CarSim和AMESim等软件组成的集成式线控液压制动系统联合仿真试验平台，在正弦、阶跃和斜坡等工况下，对基于永磁同步电机控制的快速建压控制策略及基于轮缸压力估算与控制的精确控压控制策略进行仿真研究，仿真结果验证了控制策略的有效性；最后在试验实车上开展系列测试，进行典型工况下集成式线控液压制动系统的压力跟随试验，并在沥青、雪面、冰面及沥青、冰面和雪面组成的对接路面下，对基于集成式线控制动系统的汽车防抱死控制策略进行有效性的试验验证。
作者：	张奇祥
专业：	车辆工程
导师：	靳立强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022