车辆动力学及控制（拉贾马尼）

【实例简介】
本文主要介绍了车辆动力学及控制，主要内容包括车辆侧向动力学、自动车道保持的转向控制、车辆纵向动力学、车辆纵向控制、自适应巡航控制等等。
汽车先进技术译从 车辆动力学及控制 (美) Rajesh Rajamani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 机控捌、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 Control Rajesh Rajamani Original ISBN 9780-387-26396-9 Translation from the English language edition: Vehicle Dynamics and Control by Rajesh Rajamani Copyright Rajesh Rajamani 2006 Published by Springer Science Business Media, In Authorized Simplified Chinese edition is published by cmP, All Rights Reserved 本书中文简体版由 Springer出版社授权机减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:01-2009-3284 图书在版编目(CI)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 Control IsBN9787-11l-31283-3 I.①车…Ⅱ.①拉…②王…③江…Ⅲ①汽车—动力学Ⅳ.①U461.1 中国版本图书馆CI数据核字(2010)第132639号 机被工业出版社(北京市百万庄大街22号邮政编码10007) 策划编辑:徐巍责任编辑:刘煊 版式设计:霍永明责任校对:刘怡丹 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1版第1次印刷 169mm×239mm,19印张·369千字 00g1—3000册 标准书号:ISBN978-7-111-31283-3 定价:5900元 凡购本书,如有缺页、倒页、脱页,由本社发行鄧调换 电话服务 网络服务 社服务中心:(010)88361066 销售一部:(010)68326294门户网:htp://w.cmpbook.com 销售二部:(010)88379649教材网 http://www.cmpedu.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 若具有深入、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减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, Rajamani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11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。车輛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、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、轮胎模型以及轮胎一路面参数识别。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 Eohtlp://www.menet,utmulledu/wrajamani/vde.htrula 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 画画画画画画画b画面晶面量垂西酯面鲁 1.1驾驶员辅助系统 n■t非自聊t·虚章。售日·申量F·鲁,,·鲁费鲁日···。里自甲日····翻 1.2主动稳定性控制系统…… 1.3平顺性…… 1.4用于解决交通堵塞的技术 着福日画_a自面a自ma曲自at_幽由■面。■1虚自面_虚虚曲自鲁 1.4.1自动化公路系统…… ··。如口·着。中自··由·非·“非·自非abt·士;普 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 日章∮,面P鲁曹鲁鲁·音·曾 1.5排放和燃油经济性…… 画··。画看·画翻福而福藤·酯番酯串■着昌■备晶鲁音看串看非。着自着即息是t自自 1.5.1混合动力汽车… 1.5.2燃料电池汽车 咖_物鲁咖D自t曲自电P翻 4567888 参考文献 第2章车辆侧向动力学 画“面垂“垂画“由音晋音画面音“请普非音番自面音“普普香F;新鲁音曹鲁鲁鲁鲁 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 12 2.1.3横摆稳定控制系统 13 2.2车辆侧向运动的运动学模型……………………………………………14 2.3两轮车辆侧向动力学的模型… 2.4相对旋转坐标系中点的运动 22 2.5关于路面误差力学模型的讨论……………………………;……23 2.6动力学模型中的横摆角速度和侧偏角的讨论………26 27从车辆坐标系到地面坐标系……………… 27 2.8路面模型 中:要幽妻脂中着康曹垂萨曹萨者要p曹普鲁,中曹沿。围自·看_“翻d垂垂更吾道垂音自垂曹业函, 2.9本章小结 参数表 参考文献 32 Ⅵ车辆动力学及控制 第3章自动车道保持系统的转向控制 ·着费·新单和着群;音「+吾吾吾请·非非自音 34 3.1状态反馈 34 3.2动力学方程的稳态误差 ……………………36 3.3稳态转向……… …………………………39 3.3.1稳态转向的转向角 39 3.3.2方向角误差能否达到零值 …42 3.3.3非零方向角误差的影响 =“m“++..=4·:.:.;4:·:···罗 3.4考虑不同的纵向速度 43 3.5输出反馈 3.6全反馈闭环系统………………………44 3.7比例控制闭环系统分析 47 3.8带超前补偿器的回路分析…… 52 3.9带超前补偿器的仿真性能…… 55 3.10闭环系统性能分析……………………………………56 3.10.1随车速的性能变化… 56 3.10.2随传感器位置的性能变化… 58 3.1I带超前传感器测量的补偿器设计 ………59 3.12本章小结…………………………………………………………60 参数表 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 64 4.1.1空气阻力 ■■面 65 4.1.2轮胎纵向力……………………………………………………………66 4.1.3纵向轮胎力和滑动率之间的依赖关系 68 4.1.4滚动阻力 ∴………………--469 4.1.5法向载荷的计算…………………………………………………71 4.1.6轮胎有效半径计算 4.2传动系统动力学 …………………73 4.2.1变矩器………………………………………………………74 4.2.2传动系的动力学模型 75 4.2.3发动机动力学…………………7 4.2.4轮胎动态性能 77 4.3本章小结……………… "78 參数表 目录Ⅶ 参考文献 自要面世曾曾t世d百哥;,. 79 第5章车辆纵向控制 81 5.1引言……………………………………………………81 5.1.1自适应巡航控制系统… 81 5.1.2避撞系统… 画福音画看新面晶 82 5.1.3自动化公路系统 5.2纵向自动控制的优点……………………83 5.3巡航控制系统 士由 …84 5.4巡航控制系统的上层控制器…………85 5.5巡航控制系统的下层控制器 e:曹e4吾垂普看!串·垂事当星量■看『四■鲁 87 5.5.1根据期望加速度计算发动机转矩… 87 55.2发动机控制……………… 鲁量吾日 89 56防抱死制动系统……89 5.6.I目的………………… 曹音一t自普曹晋普推會鲁量曾·曹曾曹鲁·中·香 5.6.2ABS的功能 92 5.6.3基于减速度门限值的算法……………………………………………93 5.6.4其他ABS控制算法………96 56.5关于ABS的近期研究出版物 …97 5.7本章小结…………………………………………97 参数表………………………………………………………97 参考文献 第6章自适应巡航控制…1100 6.1引言 101 6.2车辆跟随准则 …………102 6.3控制系统结构 ……………………………103 6,4车队的稳定行驶 104 6.5固定车距与自主控制 …104 6.6固定时距控制策略的自主控制… 曹曹看鲁费普音·中自鲁音曹鲁鲁鲁鲁鲁吾平 6.6.1基于CTG车距控制策略的车队稳定行驶 ……107 6.6.2典型的延迟值 109 6.7过渡控制…………………… 111 67.1过渡控制器的必要性…………………………………………………111 67.2通过R-R图设计转换控制器 …112 6.8下层控制器… 115 69本章小结………………………………………116 Ⅷ蠡车辆动力学及控制 参数表 鲁翻 …116 参考文献…………………………………117 第6章附录…………………………… ……118 第7章车队的纵向控制 ………………121 7.1自动化髙速公路系统 ……………………121 72自动化高速公路系统中的车辆控制……………………121 7.3纵向控制结构… 122 7.4车辆跟随准则…………………… 123 7.4.1单个车辆的稳定行驶… 123 7.4.2车队的稳定行驶 124 7.5信号及系统范数的背景 244 7.5.1信号的范数… ……………………124 7.5.2系统的范数……………………………125 7.5.3利用诱导范数矸究信号放大 25 7.6保证车队稳定行驶的设计方法……… 127 7.7固定车距的自主控制…………………………………………………127 7.8采用无线通信的固定车距控制策略 7.9实验结果……… b。都 …………131 7.10下层控制器… ……………………………………………………132 7.11参数未知车辆的自适应控制 133 11.1重新定义符号……… …………………133 7.11.2自适应控制器………………………………………134 7.12本章小结………………………………………………………………136 参数表 ··,·翻· 137 参考文献 …………138 第7章附录… 垂最车· ………………139 第8章电子稳定性控制 ………………………141 8.1引言… …………………141 音·非·。·。。非4··非·。非非m中··,·即··量着,··音章· 8.1.1稳定性控制原理 141 8.1.2汽车厂商开发的稳定性控制系统 142 8.1.3稳定性控制系统的种类…………………………………………………142 8.2差动制动控制系统… s………143 82.1车辆动力学模型…… 143 8.2.2控制系统架构………………………………………………145 8.2.3理想的横摆角速度 中自鲁··即··中·鲁··中·更·鲁·鲁助··使曹·中兽, 46 【实例截图】
【核心代码】