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集成底盘控制系统设计方法与汽车安全性的关系

2018-05-18 17:11:06·  来源：洞云书屋  
　
集成底盘控制（ICC）系统可用于减少道路交通事故的经济和社会成本。然而，如果这些系统为了提高安全性而实现其全部潜力，则必须解决两个关键问题：（i）集成所有子控制系统的控制器的设计，以及（ii）严格的评估以确保它们的功能。


集成底盘控制（ICC）系统可用于减少道路交通事故的经济和社会成本。然而，如果这些系统为了提高安全性而实现其全部潜力，则必须解决两个关键问题：（i）集成所有子控制系统的控制器的设计，以及（ii）严格的评估以确保它们的功能。

在当前的商业实践中，实现了从副底盘控制系统协调命令的分散设计，其中供应商向OEM提供专有控制器。为了有效协调子控制命令和避免责任，使用饱和子控制命令的协调策略。设计了一种基于混合方法的协调器——离线模型预测控制和在线定点控制分配方法，该算法具有较高的计算效率和灵活性。通过商业软件CarSim验证了分散ICC系统的有效性。仿真结果表明，ICC能够解决子系统间的冲突，提高系统的稳定性。针对控制系统中的执行器故障和不确定情况下的鲁棒控制问题，提出了控制中的重构问题。

应重新考虑底盘控制系统的作用，尤其是考虑到当前减少车辆重量的趋势，以提高燃料效率。由于燃油价格上涨和温室气体管制，对高燃料效率汽车的需求正在增长。发动机和动力传动系统设计和最佳功率管理控制技术的创新得到了广泛的研究。在影响车辆燃料效率的因素中，车辆重量是关键设计参数。然而，车辆重量的减少常常导致车辆安全性的降低。在这种情况下，主动安全底盘控制系统变得越来越重要。

广泛的底盘控制功能已经被商业化，包括ESC、防抱死制动系统（ABS）、牵引控制系统（TCS）、四轮转向器（4WS）、主动前轮转向器（AFS）和半主动悬架系统。这些底盘控制装置旨在提高车辆的安全性、便利性和舒适性。先进的底盘控制系统，如X-线和电子制动系统已经尝试。随着这些设备变得成熟和广泛使用，这些底盘控制功能的集成将成为更好的成本杠杆，它是提高可靠性和性能所必需的。底盘控制功能的集成被称为集成底盘控制（ICC）系统。与独立的、非集成的安全系统相比，ICC的优点包括改进的安全性和舒适性、降低的系统成本和增强的系统可靠性。此外，降低控制设计的复杂性和提供设计灵活性是ICC系统的主要目标。

ICC系统的实现取决于两个关键问题的成功处理（i）设计一个集成了所有子控制系统的实时主控制器，以及（ii）通过严格的评估确保其在所有情况下的功能。

集中控制系统可以基于各种控制理论设计：模型预测控制（MPC）方案，滑模控制，模型参考，和模糊逻辑。这些方法主要遵循基本原理，即在监视控制器中导出期望的车辆运动命令，而各个子控制器操纵执行器以跟随命令。最近关于集中ICC设计的许多主要研究是基于通过增强的计算能力的最优控制分配方法。这些集中的ICCS的仿真结果与未集成的同类或单独系统相比表现出优异的结果。

尽管上面提出的集中式ICC设计有许多好处，但是现实世界实施有几个障碍。首先，集中式控制器需要更快和更昂贵的实时嵌入式控制单元。第二，集中式架构在工程设计和维护方面更为苛刻。第三，集中式方法违背了当前的商业惯例，其中供应商开发单独的底盘控制系统，并向汽车制造商提供成品。这意味着集中式监控设计受到当前可用底盘控制系统封装的限制。

在分散式方法中，这些子系统的集成涉及在附加单元中协调底盘控制功能。该附加控制器要么修改各个控制器下游的控制命令，要么修改各个控制器的反馈信号或设置点。协调控制可以用来克服以上讨论的集中式控制器的实际限制。在做出驱动决策时，控制器使用关于路面摩擦下转向和制动系统的特性的知识，提出了一种基于规则的集成方案，以最小化单独设计的底盘控制器之间的冲突以改进车辆处理。因此，很显然，我们应该建立系统的方法，而不是基于规则的自组织方法。

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