智能網(wǎng)聯(lián)汽車 課件 項(xiàng)目五 智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃與控制執(zhí)行技術(shù)

項(xiàng)目五智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃與控制執(zhí)行技術(shù)認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃技術(shù)Annualworksummary1目錄01教學(xué)目標(biāo)02教學(xué)內(nèi)容03課后練習(xí)教學(xué)目標(biāo)0103能解釋決策規(guī)劃的要求01能描述決策規(guī)劃概念和內(nèi)容02能描述決策規(guī)劃的類型01通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。02引導(dǎo)學(xué)生樹立不斷探索的科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)04能說明圍決策規(guī)劃的方法教學(xué)內(nèi)容02

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是集感知、決策和控制等功能于一體的自主交通工具，其中智能決策是依據(jù)感知信息來進(jìn)行決策判斷，確定適當(dāng)工作模型，制訂相應(yīng)控制策略，替代人類駕駛員做出駕駛決策，其功能如圖5-1-1所示。汽車決策規(guī)劃技術(shù)智能決策一、決策規(guī)劃的概念決策規(guī)劃匯集了所有重要的車輛周圍信息，不僅包括汽車本身的當(dāng)前位置、速度、方向和所在車道，還包括汽車一定距離范圍內(nèi)與感知相關(guān)的所有重要障礙物體信息和預(yù)測軌跡，在所獲得信息的基礎(chǔ)上來確定汽車的駕駛策略。主要包括預(yù)測算法、行為規(guī)劃和動(dòng)作規(guī)劃等。決策規(guī)劃是智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部分之一，它首先融合多傳感信息，對(duì)周圍可能存在障礙物的目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，然后根據(jù)駕駛需求進(jìn)行行為決策，規(guī)劃出兩點(diǎn)間多條可選安全路徑，并在這些路徑中規(guī)劃選取一條最優(yōu)的路徑作為車輛行駛軌跡。一、決策規(guī)劃的概念決策規(guī)劃的基本效果如圖5-1-2所示。和人類駕駛員一樣，機(jī)器在做駕駛決定時(shí)需要回答幾個(gè)問題：我在哪兒？周圍的環(huán)境怎么樣？接下來會(huì)發(fā)生什么？我該做什么？這是一個(gè)基于信息感知進(jìn)行決策的過程，具體如何決定需要自動(dòng)駕駛的決策層完成。二、決策規(guī)劃層級(jí)結(jié)構(gòu)決策層包括環(huán)境認(rèn)知和決策規(guī)劃兩部分，主要完成工作具體來說可分為兩個(gè)步驟：第一步認(rèn)知理解，即依據(jù)感知層不同傳感器采集的信息，通過高精度地圖對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車自身的位置精確定位，同時(shí)對(duì)車輛周圍的環(huán)境信息和目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行精確感知；第二步?jīng)Q策規(guī)劃包含目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測、行為決策和路徑規(guī)劃，依據(jù)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車周圍的目標(biāo)狀態(tài)精確感知，準(zhǔn)確預(yù)測未來可能發(fā)生的情況，對(duì)下一步行為進(jìn)行正確判斷和決策，規(guī)劃并選擇適宜的路徑達(dá)到目標(biāo)，如圖5-1-3所示。二、決策規(guī)劃層級(jí)結(jié)構(gòu)環(huán)境預(yù)測模塊作為決策規(guī)劃控制模塊的直接數(shù)據(jù)上游之一，其主要作用是對(duì)感知層所識(shí)別到的物體進(jìn)行行為預(yù)測，并且將預(yù)測的結(jié)果轉(zhuǎn)化為時(shí)間空間維度的軌跡傳遞給后續(xù)模塊。通常感知層所輸出的物體信息包括位置、速度、方向等物理屬性，如圖5-1-4所示。01環(huán)境預(yù)測模塊環(huán)境預(yù)測二、決策規(guī)劃層級(jí)結(jié)構(gòu)行為決策模塊在整個(gè)自動(dòng)駕駛決策規(guī)劃控制軟件系統(tǒng)中扮演著“副駕駛”的角色。這個(gè)層面匯集了所有重要的車輛周邊信息，不僅包括了自動(dòng)駕駛汽車本身的實(shí)時(shí)位置、速度、方向，還包括車輛周邊一定距離以內(nèi)所有的相關(guān)障礙物信息以及預(yù)測的軌跡，如圖5-1-5所示。行為決策是根據(jù)路徑規(guī)劃目標(biāo)，結(jié)合環(huán)境感知模塊對(duì)駕駛環(huán)境的描述，以及預(yù)測模塊對(duì)駕駛環(huán)境變化趨勢的預(yù)測，對(duì)車輛需要采取的行為作出規(guī)劃，如圖5-1-6所示。02行為決策模塊二、決策規(guī)劃層級(jí)結(jié)構(gòu)自動(dòng)駕駛汽車規(guī)劃模塊包括動(dòng)作規(guī)劃和路徑規(guī)劃兩部分。動(dòng)作規(guī)劃模塊主要是對(duì)短期甚至是瞬時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行規(guī)劃，例如轉(zhuǎn)彎、避障、超車等動(dòng)作；而路徑規(guī)劃模塊是對(duì)較長時(shí)間內(nèi)車輛行駛路徑的規(guī)劃，例如從出發(fā)地到目的地之間的路線設(shè)計(jì)或選擇，如圖5-1-7所示。03動(dòng)作規(guī)劃模塊動(dòng)作規(guī)劃二、決策規(guī)劃層級(jí)結(jié)構(gòu)路徑規(guī)劃主要包含兩個(gè)步驟：建立包含障礙區(qū)域與自由區(qū)域的環(huán)境地圖，以及在環(huán)境地圖中選擇合適的路徑搜索算法，快速實(shí)時(shí)地搜索可行駛路徑。路徑規(guī)劃結(jié)果對(duì)車輛行駛起著導(dǎo)航作用，它引導(dǎo)車輛從當(dāng)前位置行駛到達(dá)目標(biāo)位置。環(huán)境地圖表示方法主要分為度量地圖表示法（如圖5-1-8所示）、拓?fù)涞貓D表示法（圖5-1-9所示）等。04路徑規(guī)劃模塊路徑規(guī)劃技術(shù)三、決策規(guī)劃的類型路徑規(guī)劃模塊需要根據(jù)局部環(huán)境感知、可用的全局車道級(jí)路徑、相關(guān)交通規(guī)則，提供能夠?qū)④囕v引導(dǎo)向目的地（或目的點(diǎn)）的路徑。路徑規(guī)劃可分為全局路徑規(guī)劃方法、局部路徑規(guī)劃方法和混合路徑規(guī)劃方法三種。從軌跡決策的角度考慮，根據(jù)事先對(duì)環(huán)境信息的已知程度，可把路徑規(guī)劃劃分為基于先驗(yàn)完全信息的全局路徑規(guī)劃和基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃。三、決策規(guī)劃的類型全局路徑規(guī)劃是基于先驗(yàn)完全信息，按照一定的算法搜尋一條最優(yōu)或者近似最優(yōu)的無碰撞路徑。例如，從上海到北京有很多條路，規(guī)劃出一條最優(yōu)行駛路線，即為全局規(guī)劃，如圖5-1-10所示。01全局路徑規(guī)劃三、決策規(guī)劃的類型局部路徑規(guī)劃是對(duì)環(huán)境局部未知或完全未知，是基于傳感器信息。隨著自主車輛的運(yùn)動(dòng)，通過傳感器為自主車輛提供有用的信息，從而能夠確定出障礙物和目標(biāo)點(diǎn)的位置，規(guī)劃出一條由起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑，如圖5-1-11所示。02局部路徑規(guī)劃三、決策規(guī)劃的類型在全局規(guī)劃好的上海到北京的那條路線上會(huì)有其他車輛或者障礙物，想要避過這些障礙物或者車輛，需要轉(zhuǎn)向調(diào)整車道，這就是局部路徑規(guī)劃。從獲取障礙物信息是靜態(tài)或是動(dòng)態(tài)的角度看，全局路徑規(guī)劃屬于靜態(tài)規(guī)劃（又稱離線規(guī)劃），局部路徑規(guī)劃屬于動(dòng)態(tài)規(guī)劃（又稱在線規(guī)劃）。全局路徑規(guī)劃需要掌握所有的環(huán)境信息，是高精度地圖下的車道級(jí)尋徑問題，解決的是起點(diǎn)到終點(diǎn)的最佳道路行駛序列；局部路徑規(guī)劃只需要由傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息，了解環(huán)境地圖信息，然后確定出所在地圖的位置及其局部的障礙物分布情況，從而可以選出從當(dāng)前結(jié)點(diǎn)到某一子目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑。根據(jù)所研究環(huán)境的信息特點(diǎn)，路徑規(guī)劃還可分為離散域范圍內(nèi)的路徑規(guī)劃問題和連續(xù)域范圍內(nèi)的路徑規(guī)劃問題。離散域范圍內(nèi)的路徑規(guī)劃問題屬于一維靜態(tài)優(yōu)化問題，相當(dāng)于環(huán)境信息簡化后的路線優(yōu)化問題；而連續(xù)域范圍內(nèi)的路徑規(guī)劃問題則是連續(xù)性多維動(dòng)態(tài)環(huán)境下的問題。02局部路徑規(guī)劃四、決策規(guī)劃的要求決策規(guī)劃是自動(dòng)駕駛進(jìn)行行為決策和路徑規(guī)劃過程，該過程要完全符合人類對(duì)于駕駛性的預(yù)期，并且滿足安全、舒適、高效等性能和品質(zhì)的要求。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.車輛應(yīng)該在自動(dòng)避開所有障礙物的前提下，到達(dá)指定的目的地。2.車輛安全到達(dá)目的地所用的時(shí)間最短，路程最短。3.采用的路徑簡單可靠，以便簡單實(shí)現(xiàn)對(duì)無人車的控制。4.車輛行駛的路徑盡量不重復(fù)或者少重復(fù)。5.車輛選用合適的行駛策略，減少車輛的能量消耗。五、決策規(guī)劃的方法目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測，是對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車周邊的目標(biāo)（人、車、物等）進(jìn)行未來比較短時(shí)間內(nèi)的行為和軌跡預(yù)測，該預(yù)測信息可附加在目標(biāo)感知結(jié)果中，與環(huán)境感知信息一并發(fā)送給下層的決策端，為汽車安全決策規(guī)劃提供信息依據(jù)。目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測主要解決兩大類問題：一是目標(biāo)的行為預(yù)測（包括靜止、左行、右行或直行等）；二是目標(biāo)的軌跡預(yù)測（包含位置、時(shí)間戳、速度、角度、加速度等信息）。通過辨識(shí)目標(biāo)的行為和擬合運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的狀態(tài)預(yù)測。當(dāng)前主流的目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測方法主要包括三種：（1）基于運(yùn)動(dòng)模型的卡爾曼濾波方法（2）基于馬爾可夫鏈的預(yù)測方法（3）基于數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法01目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測五、決策規(guī)劃的方法智能網(wǎng)聯(lián)汽車行為決策系統(tǒng)指通過傳感器感知得到交通環(huán)境信息，考慮周邊環(huán)境、動(dòng)靜態(tài)障礙物、車輛匯入以及讓行規(guī)則等，與智能駕駛庫中的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)等進(jìn)行匹配，進(jìn)而選擇適合當(dāng)前交通環(huán)境下的駕駛策略。這種駕駛策略一般指的是在某個(gè)特定狀態(tài)下，是變道、跟隨還是超車等宏觀意義上的駕駛行為。行為決策的目標(biāo)主要是保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以像人類一樣產(chǎn)生安全的駕駛行為，滿足車輛安全性能、遵守交通法規(guī)等原則。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的行為決策方法包括基于規(guī)則的行為決策方法和基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的行為決策方法。02行為決策五、決策規(guī)劃的方法路徑規(guī)劃是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主駕駛的基礎(chǔ)，其作用是在當(dāng)前工作環(huán)境中按照某種性能指標(biāo)搜索出一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)路徑。嚴(yán)格意義上講，路徑規(guī)劃是將行為決策的宏觀指令解釋成一條帶有時(shí)間信息的軌跡曲線，包括軌跡規(guī)劃和速度規(guī)劃。路徑規(guī)劃是解決智能網(wǎng)聯(lián)汽車如何達(dá)到行使目標(biāo)問題的上層模塊，它依賴于為智能聯(lián)網(wǎng)汽車駕駛定制的高精度地圖，與普通導(dǎo)航單純提供指引的性質(zhì)不同，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的路徑規(guī)劃模塊需要提供能夠引導(dǎo)車輛正確駛向目的地的軌跡。這些軌跡至少要達(dá)到車道級(jí)導(dǎo)航的水平，而且軌跡上影響車輛行駛的周邊的環(huán)境也需要被準(zhǔn)確描述和考慮，如圖5-1-12所示。03路徑規(guī)劃五、決策規(guī)劃的方法根據(jù)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的研究歷程，智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃算法可分為靜態(tài)路徑規(guī)劃算法和動(dòng)態(tài)路徑算法。靜態(tài)路徑規(guī)劃是以物理地理信息和交通規(guī)則等條件為約束來尋求最短路徑，靜態(tài)路徑規(guī)劃算法已日趨成熟，相對(duì)比較簡單，但對(duì)于實(shí)際的交通狀況來說，其應(yīng)用意義不大。動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃是在靜態(tài)路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)時(shí)的交通信息對(duì)預(yù)先規(guī)劃好的最優(yōu)行車路線進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整直至到達(dá)目的地最終得到最優(yōu)路徑。下面介紹幾種常見的車輛路徑規(guī)劃方法。03路徑規(guī)劃五、決策規(guī)劃的方法路徑規(guī)劃的功能根據(jù)路徑規(guī)劃給出的軌跡、行為規(guī)劃確定的駕駛模式，按照特定的動(dòng)作去跟隨軌跡。這些具體的動(dòng)作規(guī)劃發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)動(dòng)控制。圖5-1-13所示，將當(dāng)前的道路系統(tǒng)處理為有向網(wǎng)絡(luò)圖，這種有向網(wǎng)絡(luò)圖中可以表示道路和道路之間的各種連接、交通規(guī)則、道路寬度等，每一個(gè)有向邊都帶權(quán)重。然后，汽車的路徑規(guī)劃問題就變成了在路網(wǎng)圖中，為了使汽車能從從A點(diǎn)位置到達(dá)B點(diǎn)位置，在一定方法的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)路徑，這就使路徑規(guī)劃問題成為有向網(wǎng)絡(luò)圖搜索問題。03路徑規(guī)劃五、決策規(guī)劃的方法智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃中的路由尋徑也是解決汽車從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的路由問題，但由于輸出結(jié)果沒有被駕駛員使用，而是給下游行為決策和行動(dòng)規(guī)劃等模塊作為輸入，因此路徑規(guī)劃的層次應(yīng)該是更深入到高精度地圖所使用的車道級(jí)別。箭頭線段代表高精度地圖級(jí)別的道路劃分和方向，車道1，車道2，……，車道8構(gòu)成一系列用于路由輸出的路由段序列，汽車地圖級(jí)別的車道劃分與實(shí)際的自然道路劃分不一致，如圖5-1-14所示，車道2、車道5和車道7都表示由地圖定義繪制的“虛擬”轉(zhuǎn)彎車道。同樣，一條較長的實(shí)際道路也可分為若干車道。作為整個(gè)汽車決策控制規(guī)劃系統(tǒng)的最上游模塊，尋路模塊的輸出依賴于高精度地圖的繪制。03路徑規(guī)劃五、決策規(guī)劃的方法在目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測之后，需要對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑進(jìn)行規(guī)劃。路徑規(guī)劃的基本思路是：把需要解決的最短時(shí)間、最短距離、最少花費(fèi)等問題轉(zhuǎn)變成求解最短路徑，因?yàn)橹挥姓业搅俗疃搪窂?，以上問題都將得到解決。其一般步驟主要包括環(huán)境建模、路徑搜索和路徑平滑三個(gè)環(huán)節(jié)，（1）環(huán)境建模環(huán)境建模是路徑規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)，目的是建立一個(gè)便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行路徑規(guī)劃所使用的環(huán)境模型，即將實(shí)際的物理空間抽象成算法能夠處理的抽象空間，實(shí)現(xiàn)相互間的映射。（2）路徑搜索路徑搜索階段是在環(huán)境模型的基礎(chǔ)上應(yīng)用相應(yīng)算法尋找一條行走路徑，使預(yù)定的性能函數(shù)獲得最優(yōu)值。04路徑規(guī)劃步驟五、決策規(guī)劃的方法（3）路徑平滑通過相應(yīng)算法搜索出的路徑并不一定是一條運(yùn)動(dòng)體可以行走的可行路徑，需要作進(jìn)一步處理與平滑才能使其成為一條實(shí)際可行的路徑。對(duì)于離散域范圍內(nèi)的路徑規(guī)劃問題，或者在環(huán)境建?；蚵窂剿阉髑凹航?jīng)做好路徑可行性分析的問題，路徑平滑環(huán)節(jié)可以省去。04路徑規(guī)劃步驟謝謝項(xiàng)目五智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃與控制執(zhí)行技術(shù)認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)Annualworksummary2目錄01教學(xué)目標(biāo)02教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)0103能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍01能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容02.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成01通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。02引導(dǎo)學(xué)生樹立不斷探索的科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容02

自動(dòng)駕駛要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)和車身電器進(jìn)行自動(dòng)控制，需要相應(yīng)的線控系統(tǒng)來滿足，其中車身電器系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛內(nèi)外部燈光、車門以及人機(jī)交互界面等內(nèi)外部交互的控制，底盤線控系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)的控制。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的行為決策是基于環(huán)境感知和導(dǎo)航子系統(tǒng)的信息輸出，這包括選擇哪條車道，是否換車道，是否跟車，是否繞道，是否停車如圖5-2-1所示。

底盤線控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制，其中制動(dòng)部分包括行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)與輔助制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、混合動(dòng)力控制）、傳動(dòng)系統(tǒng)控制等，如圖5-2-2所示。其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。一、控制執(zhí)行的概念控制執(zhí)行是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的最后一環(huán)，是將環(huán)境感知，行為決策，路徑規(guī)劃的結(jié)論付諸實(shí)踐的執(zhí)行者?？刂茍?zhí)行系統(tǒng)將來自決策系統(tǒng)的路徑規(guī)劃落實(shí)到汽車機(jī)構(gòu)的動(dòng)作上。控制過程的目標(biāo)就是使車輛的位置、姿態(tài)、速度和加速度等重要參數(shù)，符合最新決策結(jié)果。二、控制執(zhí)行的類型智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行是“人-車-路”組成的智能系統(tǒng)，從而完成自動(dòng)駕駛和協(xié)同駕駛的落地部分，主要包括車輛的縱向運(yùn)動(dòng)控制和側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制?？v向運(yùn)動(dòng)控制，即車輛的制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)控制，如圖5-2-3所示。二、控制執(zhí)行的類型側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制，即通過輪胎力的控制以及方向盤角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車的規(guī)劃路徑跟蹤，如圖5-2-4所示。這些縱向和側(cè)向控制是通過底盤線控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛。二、控制執(zhí)行的類型控制執(zhí)行需要借助復(fù)雜的汽車動(dòng)力學(xué)完成主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)由軟件部分的智能車載操作系統(tǒng)與硬件部分的高性能車載集成計(jì)算平臺(tái)聯(lián)合組成。智能車載操作系統(tǒng)融合了內(nèi)容服務(wù)商和運(yùn)營服務(wù)商的數(shù)據(jù)，以及車內(nèi)人機(jī)交互服務(wù)，能夠?yàn)槌丝吞峁┲艿降膫€(gè)性化服務(wù)，目前的主流操作系統(tǒng)包括Windows、Linux、Android、QNX、YunOS(阿里云系統(tǒng))等。高性能車載集成計(jì)算平臺(tái)融合高精度地圖、傳感器、V2X的感知信息進(jìn)行認(rèn)知和最終的決策計(jì)算，目前主流硬件處理器包括FPGA、ASI、CGPU等型號(hào)。最終，決策的計(jì)算信息匯入車輛總線控制系統(tǒng)，完成執(zhí)行動(dòng)作。三、控制執(zhí)行的方法PID控制簡稱比例、積分和微分控制。PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)且能達(dá)到較好的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。PID控制由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制通過調(diào)節(jié)比例、積分、微分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的性能優(yōu)化，各調(diào)節(jié)參數(shù)的作用表現(xiàn)如表3-2-1所示。01PID控制三、控制執(zhí)行的方法模型預(yù)測控制（MPC）用于解決PID控制不易解決的多變量、多約束的優(yōu)化問題，具有處理線性和非線性模型、同時(shí)觀察系統(tǒng)約束和考慮未來行為的能力，近年來廣泛用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑跟蹤控制。MPC主要由模型預(yù)測、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋調(diào)整3部分組成。02模型預(yù)測控制三、控制執(zhí)行的方法滑?？刂疲⊿MC）是一類特殊的非線性變結(jié)構(gòu)控制，其非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性，控制原理為根據(jù)系統(tǒng)所期望的動(dòng)態(tài)特性來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的切換超平面，通過滑動(dòng)模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束；系統(tǒng)一旦到達(dá)切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動(dòng)的過程稱為滑?？刂啤；？刂芐MC對(duì)非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強(qiáng)的魯棒性，然而單一的SMC往往不能滿足智能汽車控制的要求，因此，改進(jìn)基于滑模變結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方法成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)，主要方向有融合比例微分控制、自適應(yīng)模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的控制方法。03滑?？刂扑?、線控技術(shù)線控技術(shù)是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以具有安全、響應(yīng)快、維護(hù)費(fèi)用低、安裝測試簡單快捷的優(yōu)點(diǎn)。智能網(wǎng)聯(lián)線控技術(shù)主要是線控底盤，線控底盤主要由四大系統(tǒng)構(gòu)成，分別是線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控驅(qū)動(dòng)和車身控制模塊，其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無機(jī)械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優(yōu)點(diǎn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過在方向盤到車輪間增加主動(dòng)控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)控制。在傳統(tǒng)的電助力轉(zhuǎn)向車輛中，可以通過對(duì)助力電機(jī)的主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向，但是也需要在駕駛?cè)烁深A(yù)時(shí)主動(dòng)控制系統(tǒng)能夠及時(shí)退出，滿足人工控制優(yōu)先的控制需求。五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等輔助模塊組成，如圖5-2-6所示。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴轉(zhuǎn)向盤模塊轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞給主控制器；同時(shí)接受ECU送來的力矩信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，向駕駛員提供相應(yīng)的路感信號(hào)。⑵轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。ECU對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，向扭矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個(gè)電機(jī)的工作，其中轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完成車輛航向角的控制，扭矩電機(jī)模擬產(chǎn)生方向盤回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑶電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)承擔(dān)控制器、執(zhí)行電機(jī)以及其他車用電機(jī)的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負(fù)荷下穩(wěn)定工作。⑷自動(dòng)防故障系統(tǒng)自動(dòng)防故障系統(tǒng)是保證在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時(shí)，提供冗余式安全保障。它包括一系列監(jiān)控和實(shí)施算法，針對(duì)不同的故障形式和等級(jí)作出相應(yīng)處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。當(dāng)檢測到ECU、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)等關(guān)鍵零部件產(chǎn)生故障時(shí)，故障處理ECU自動(dòng)工作，首先發(fā)出指令使ECU和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完全失效，其次緊急啟動(dòng)故障執(zhí)行電機(jī)以保障車輛航向的安全控制。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測量到的駕駛員意圖轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，連同整車其他的信號(hào)，如車速信號(hào)等，通過總線傳輸給ECU，ECU再根據(jù)設(shè)定好的算法計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角并將該信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)完成轉(zhuǎn)向，另外通過轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息后，根據(jù)回正力矩算法，將回正力矩大小傳遞給駕駛員完成路感反饋。并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩，同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛其原理如圖5-2-7所示。02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴轉(zhuǎn)向輸入當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角位移傳感器檢測出駕駛員轉(zhuǎn)向意圖，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)連同車速信號(hào)、橫擺角速度信號(hào)、側(cè)向加速度信號(hào)、道路附著條件以及其他車輛行駛相關(guān)信息通過數(shù)據(jù)總線傳輸給線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU；⑵實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向ECU按照提前設(shè)定好的前輪轉(zhuǎn)角控制算法，計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角控制信號(hào)，并將其傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向車輪輸出目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角；⑶實(shí)現(xiàn)路感反饋ECU通過轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息，按照提前設(shè)定好的回正力矩計(jì)算方法，計(jì)算出回正力矩的大小，將其傳遞給轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)中的路感電機(jī)，使駕駛員獲得一定的反映路感信息的回正力矩；02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴電機(jī)故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是電機(jī)繞組斷相、電機(jī)繞組短路、開關(guān)管短路、開關(guān)管斷路、故障混合出現(xiàn)、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等，且出現(xiàn)頻率較高的故障有開關(guān)管斷路、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等。⑵傳感器故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是短路、開路和機(jī)械故障，雖然信號(hào)混入出現(xiàn)頻率較高但對(duì)系統(tǒng)的影響程度較低。⑶通信總線故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是接頭接觸不良、開路、總線初始化故障、總線發(fā)送超時(shí)故障、總線接收超時(shí)故障等，且出現(xiàn)頻率較高的故障主要是接頭接觸不良，雖然信號(hào)混入出現(xiàn)頻率較高但對(duì)系統(tǒng)的影響程度較低。目前的容錯(cuò)方法從技術(shù)的角度可以分為兩大類:一類是依靠硬件備份的冗余技術(shù)，一類是依靠軟件的容錯(cuò)算法技術(shù)。硬件冗余方法主要是通過對(duì)重要部件及易發(fā)生故障部件提供備份，以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性能；軟件冗余方法主要是依靠控制器的容錯(cuò)算法來提高整個(gè)系統(tǒng)的冗余度，從而改善系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。03線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（DBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是較早實(shí)現(xiàn)主動(dòng)線控控制的系統(tǒng)。比如電子節(jié)氣門就是一種典型的線控驅(qū)動(dòng)控制方式，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)采集油門踏板角度，然后根據(jù)油門踏板角度與節(jié)氣門開度之間的關(guān)系，控制節(jié)氣門，實(shí)現(xiàn)非機(jī)械結(jié)構(gòu)連接的驅(qū)動(dòng)控制。隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車得到了廣泛應(yīng)用，也進(jìn)一步為線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了便利的條件。六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)由于電動(dòng)汽車整車控制單元（VCU）的主要功能是通過接收車速信號(hào)、加速度信號(hào)以及加速踏板位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)扭矩需求的計(jì)算，然后發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令給電機(jī)控制單元，進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，所以通過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實(shí)現(xiàn)線控驅(qū)動(dòng)控制如圖5-2-8所示。01線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)整車控制器是各類線控驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)核心，通過油門踏板、檔位以及汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷駕駛?cè)嘶蛘咦詣?dòng)駕駛系統(tǒng)的操縱或者控制意圖，然后通過對(duì)自動(dòng)變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)（或電機(jī)、或發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)組合）的動(dòng)力控制，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制。針對(duì)整車控制器，控制策略的輸入信號(hào)有加速踏板開度、制動(dòng)踏板開度、實(shí)際擋位、車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩以及電池SOC信號(hào)等，這些信號(hào)經(jīng)過處理后經(jīng)由CAN總線傳入整車控制器，為驅(qū)動(dòng)控制策略的判斷和運(yùn)算提供依據(jù)。整車控制器輸出扭矩指令信號(hào)給到電機(jī)控制器MCU，電機(jī)控制器MCU輸出電機(jī)的實(shí)際扭矩；為確保扭矩安全，根據(jù)能量守恒原理，利用電機(jī)控制器的有功輸出平衡原理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)實(shí)際扭矩輸出的監(jiān)控。電機(jī)控制器MCU控制算法為轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制方式。01線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)隨著電動(dòng)車技術(shù)的不斷成熟，對(duì)電氣化零部件要求將日益提升，也正推進(jìn)線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)由集中式驅(qū)動(dòng)向分布式驅(qū)動(dòng)不斷發(fā)展。在L3/L4級(jí)別自動(dòng)駕駛情況下，新能源汽車線控驅(qū)動(dòng)架構(gòu)將以中央傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)為主。中央傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)有四種布置方式：發(fā)動(dòng)機(jī)+后橋電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（不帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+三電機(jī)。另外發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)/三電機(jī)作為電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)的另外一種方案，同樣通過傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四驅(qū)運(yùn)行；具有前驅(qū)、后驅(qū)及四驅(qū)自動(dòng)切換、良好的動(dòng)力性能和彎道操控性能等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)要求較高且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。為居中雙電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)極大地簡化整車結(jié)構(gòu)布局，擁有更多的整車布置空間、更好的加速性能和操控體驗(yàn)。然而，存在的最大的難題主要是對(duì)電控系統(tǒng)要求非常高。02線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在先進(jìn)輔助駕駛的應(yīng)用七、制動(dòng)控制線控制動(dòng)系統(tǒng)（）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車“控制執(zhí)行層”的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主停車提供了良好的硬件基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件之一。它是將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)通過改裝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，通過加速踏板位置傳感器接收駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電控信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛?cè)?。線控制動(dòng)系統(tǒng)可以主動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)壓力，并分配至各車輪制動(dòng)輪缸，使車輛產(chǎn)生穩(wěn)定平衡的制動(dòng)力。典型的線控制動(dòng)系統(tǒng)核心是液壓調(diào)節(jié)器由于線控制動(dòng)通過ECU實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，ECU的可靠性、抗干擾性、容錯(cuò)性以及多控制系統(tǒng)之間通信的實(shí)時(shí)性，都有可能對(duì)制動(dòng)控制產(chǎn)生影響，制約了線控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣。七、制動(dòng)控制（1）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB是從傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展來的。但與傳統(tǒng)制動(dòng)方式的不同點(diǎn)在于，EHB以電子元件替代了原有的部分機(jī)械元件，將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)先進(jìn)的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，其控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置集中。因?yàn)槭褂弥苿?dòng)液作為制動(dòng)力傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式制動(dòng)系統(tǒng)。（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB（ElectronicMechanicalBrake），基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，也稱為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。01線控制動(dòng)系統(tǒng)分類、組成及原理七、制動(dòng)控制⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)組成EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。電子踏板是由制動(dòng)踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器）組成。加速踏板位置傳感器用于檢測踏板行程，然后將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳給ECU，實(shí)現(xiàn)踏板行程和制動(dòng)力按比例進(jìn)行調(diào)控。如圖5-2-9所示。02線控制動(dòng)系統(tǒng)組成七、制動(dòng)控制（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB組成EMB系統(tǒng)主要由電子機(jī)械制動(dòng)器、ECU和傳感器等組成，如圖5-2-10所示。EMB結(jié)構(gòu)極為簡單緊湊，制動(dòng)系統(tǒng)的布置、裝配和維修都非常方便，同時(shí)由于減少了一些制動(dòng)零部件，大大減輕了系統(tǒng)的重量，更為顯著的優(yōu)點(diǎn)是隨著制動(dòng)液的取消，使汽車底盤使用、工作及維修環(huán)境得到很大程度地改善。電子機(jī)械制動(dòng)器是EMB系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它通過ECU改變輸出電流的大小和方向?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的力矩和運(yùn)動(dòng)方向的改變，將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)變換為制動(dòng)鉗塊的開合，通過相應(yīng)的機(jī)構(gòu)或控制算法補(bǔ)償由于摩擦片的磨損造成的制動(dòng)間隙變化。02線控制動(dòng)系統(tǒng)組成七、制動(dòng)控制⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理當(dāng)正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。ECU通過傳感器信號(hào)判斷駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，并通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開，EHB變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。制動(dòng)踏板輸入信號(hào)后驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過備用閥流入連接各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，保證車輛制動(dòng)的必要安全保障。EHB能通過軟件集成如ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）、TCS（牽引力控制系統(tǒng)）等功能模塊，可以進(jìn)一步提高行車的安全性及舒適性。當(dāng)制動(dòng)器涉水后，EHB系統(tǒng)可以通過適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)動(dòng)作，恢復(fù)制動(dòng)器的干燥，保持制動(dòng)器的工作性能。與傳統(tǒng)的液壓或氣壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EHB系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，使車輛在線控制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)。但是備用系統(tǒng)中仍然包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，使得EHB并不完全具備線控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。03線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理七、制動(dòng)控制⑵EMB系統(tǒng)工作原理EMB工作時(shí)，制動(dòng)控制單元ECU接收制動(dòng)踏板傳來的踏板行程信號(hào)，ECU計(jì)算出踩制動(dòng)踏板的速度信號(hào)并結(jié)合車輛速度、加速度等其他電信號(hào)，明確汽車行駛狀態(tài)，分析各個(gè)車輪上的制動(dòng)需求，計(jì)算出各個(gè)車輪的最佳制動(dòng)力矩大小后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，分別控制各車輪上的電子機(jī)械制動(dòng)器中工作電機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)角，通過電子機(jī)械制動(dòng)器中的減速增矩以及運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)鉗塊的夾緊，產(chǎn)生足夠的制動(dòng)摩擦力矩。與EHB相比，EMB中沒有液壓驅(qū)動(dòng)部分，系統(tǒng)的響應(yīng)速度更高，工作穩(wěn)定性和可靠性更好，但由于完全采取線控的方式，不存在備用的制動(dòng)系統(tǒng)，因而對(duì)系統(tǒng)的工作可靠性和容錯(cuò)要求更高。另外，使用電信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間縮短，同時(shí)，傳感器信號(hào)的共享以及制動(dòng)系統(tǒng)和其他模塊功能的集成，便于對(duì)汽車的所有行駛工況進(jìn)行全面的綜合控制，提高了汽車的行駛安全性。03線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理八、車身縱向、側(cè)向控制在底盤線控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，智能網(wǎng)聯(lián)汽車還需要車身電器系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)自車與其它車輛、環(huán)境中交通參與者、交通系統(tǒng)以及車內(nèi)人員的交互。通過各類具體控制算法的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)縱側(cè)向控制，并由底盤線控與車身電器控制等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類控制指令的執(zhí)行。執(zhí)行控制是智能駕駛系統(tǒng)的動(dòng)作執(zhí)行環(huán)節(jié)，前面所描述的環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、行為決策，都需要執(zhí)行控制的具體實(shí)現(xiàn)，才能到達(dá)車輛自動(dòng)駕駛、完成各項(xiàng)智能化任務(wù)的目標(biāo)。八、車身縱向、側(cè)向控制縱向運(yùn)動(dòng)控制是指通過對(duì)油門和制動(dòng)的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)期望車速的精準(zhǔn)跟隨。采用油門和制動(dòng)綜合控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)定速度的跟蹤。⑴車身縱向運(yùn)動(dòng)控制分類①直接式運(yùn)動(dòng)控制直接式運(yùn)動(dòng)控制是通過縱向控制器直接控制期望制動(dòng)壓力和節(jié)氣門開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車縱向速度的直接控制，該方法能夠使汽車實(shí)際縱向速度迅速達(dá)到期望值。②分層式運(yùn)動(dòng)控制分層式運(yùn)動(dòng)控制是根據(jù)控制目標(biāo)的不同設(shè)計(jì)上位控制器和下位控制器，上位控制器是用來產(chǎn)生期望車速和期望加速度，下位控制器根據(jù)上位控制的期望值產(chǎn)生期望的節(jié)氣門開度和制動(dòng)壓力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度和制動(dòng)的分層控制。直接式運(yùn)動(dòng)控制考慮了系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性等特點(diǎn)，具有集成程度高，模型準(zhǔn)確性強(qiáng)的特點(diǎn)。但是其開發(fā)難度較高，靈活性較差。分層式運(yùn)動(dòng)控制通過協(xié)調(diào)節(jié)氣門和制動(dòng)分層控制，開發(fā)相對(duì)易實(shí)現(xiàn)。但是由于分層式運(yùn)動(dòng)控制會(huì)忽略參數(shù)不確定性、模型誤差以及外