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原文传递智能汽车集成式电液制动系统控制策略研究

论文题名：	智能汽车集成式电液制动系统控制策略研究
关键词：	智能汽车;控制策略;集成式电液制动系统;基础制动控制;组合压力控制;硬件在环实验
摘要：	智能化、电动化、集成化将引领新一代汽车技术革命的浪潮，智能汽车在节能减排、安全舒适、智能驾驶等方面产生了新的需求。针对制动系统提出了不依赖真空源、主动制动、再生制动等功能需求。具体来说，新一代智能汽车大都没有发动机提供真空源，因此要求制动系统采用电动助力取代真空助力作为动力源；智能汽车要求底盘布置形式更加简化同时具备冗余备份功能，因此对制动系统集成度提出了较高要求；智能驾驶辅助系统则要求制动系统具备主动制动功能，并且能够实现快速建压和精准调压。传统的制动系统难以满足以上智能汽车对制动系统的需求，因此逐渐被线控制动系统取代。集成式电液制动系统作为一种新型的线控制动系统能够很好的满足智能汽车的新需求，它取代了传统真空助力器、电动真空泵、液压调节单元的功能，能够有效提高制动系统集成度，在保证驾驶员和乘客有舒适体验的同时，其能够提供更加多样化和智能化的驾驶模式。因此集成式电液制动系统具备作为智能汽车驾驶辅助系统底层执行器的能力，并且研发具有自主知识产权的集成式电液制动系统对打破国外零部件供应商的市场垄断具有重要意义。　　本文以国家自然科学基金面上项目“智能汽车人机并行控制冲突机理与协同共驾关键技术研究”（编号51775235）和长沙市科技局“揭榜挂帅”重大科技项目“线控制动系统关键技术研究与产业化”（编号kq2102008）等项目为依托，针对智能汽车集成式电液制动系统控制策略展开了深入研究。具体研究内容如下。　　（1）集成式电液制动系统构型分析与动力学建模。首先分析集成式电液制动系统构型和工作原理，并提出面向该新型制动系统的级联控制架构。然后建立集成式电液制动系统各子系统的动力学模型，包括永磁同步电机模型、传动机构模型、摩擦模型和液压系统模型，最后利用实验数据对集成式电液制动系统模型的准确性进行仿真验证。　　（2）集成式电液制动系统基础制动控制策略研究。基于Simulink/MicroAutoBox/Controldesk等软硬件搭建实验台对集成式电液制动系统的液压系统P-V特性展开测试，并基于系统液压特性建立驾驶员制动意图精确辨识方法。随后设计包括压力控制层、伺服控制层和电机控制层的三闭环级联控制器，并在此基础上形成集成式电液制动系统基础制动控制策略。最后通过离线仿真和硬件在环实验对所设计的基础制动控制策略的有效性进行验证。　　（3）集成式电液制动系统主动制动控制策略研究。首先建立主动缸目标压力仲裁方法，并对主动缸压力控制策略进行硬件在环实验验证。接下来通过实验测试标定制动轮缸进液阀和出液阀的工作特性，并设计前馈特性查表与反馈控制结合的线性阀控制策略。随后提出组合压力控制问题并建立主动缸与制动轮缸组合压力控制方法，最后通过硬件在环实验在差动制动工况下验证所设计的组合压力控制策略的准确性。　　（4）智能汽车集成式电液制动系统功能验证。基于Simulink和CarsimRT搭建联合仿真环境，设计多种场景验证智能汽车集成式电液制动系统功能。首先面向智能驾驶辅助系统对主动制动功能进行验证，分别在自动紧急制动工况和自适应巡航工况下验证压力伺服跟随效果。然后面向车辆稳定性控制对组合压力控制功能进行验证，基于车辆二自由度模型设计车辆稳定性控制器，并在双移线和正弦延迟工况下进行组合压力控制功能验证。
作者：	张伊晗
专业：	车辆工程
导师：	朱冰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022