车辆控制技术总论课件

1CarsCanBeRelaxing2车辆控制技术主讲：龚建伟车辆实验楼301课程QQ群：372489158QQ/邮箱：1550218331车辆控制技术总论课程安排当前车辆技术发展趋势新能源车辆－电动车辆、混合动力等新能源智能车辆控制－智能辅助驾驶－无人驾驶技术－IT行业、移动通信、地图561.1车辆控制技术发展状况及趋势②多媒体、高带宽的网络技术的发展：未来车辆网络同时将是一个多媒体、高宽带的网络，它使车内生活更轻松，并在某种程度上将办公室移入车内。ITS：智能交通系统，包括汽车的智能化、公路的自动化、卫星导航等。1.2.2车辆控制技术的发展趋势（5）汽车网络技术的发展趋势：

③网络技术迅速普及几年前，汽车网络控制的应用还局限在高档车上，而短短几年内，汽车网络技术的发展速度之快，已经使其在中低档汽车中得到了越来越多的应用。7GlobalOfficeHome1.1车辆控制技术发展状况及趋势AutoPersonalLocalAreaNetworksCableNetworksInternetCellularNetworksSatelliteNetworksTheAutomobileisapartoftheconnectedsociety.81.1车辆控制技术发展状况及趋势81.2车辆控制技术内容及其发展背景（1）自动控制系统控制是按照预先给定的目标，改变系统行为或性能的方法学。自动控制：在没有人直接操作的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按要求的规律运行。10121.1车辆控制技术发展状况及趋势节约能源，保护环境，提高汽车性能，保证行驶安全性和舒适性，都取决于电子技术在汽车的应用。汽车电子信息产品占汽车成本的1/3，汽车电子信息产品已占电子信息产品总量的1/3。目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。

经济型轿车将达到3升／100公里；德国2005年生产百公里油耗一升的轿车；日本大发开发出百公里油耗1.5升的轿车。欧洲-2005年起执行EUⅣ标准，并向EUV发展。安全气囊、ABS、ASR、显示、警告、音响、音像、通讯电控自动变速器、电子转向助力系统（2）发展现状1.1.1车辆控制技术发展现状141.1车辆控制技术发展状况及趋势（1）传感器微型化、多功能化、集成化和智能化，结构紧凑、安装方便、免受机械特性的影响。1.2.2车辆控制技术的发展趋势将传感器本身和信号处理部分进行集成，如ADC和微型计算机，直至成为一个完整的数字电路。智能传感器传感器的智能化151.1车辆控制技术发展状况及趋势（2）微处理器微处理器已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。目前，车辆用8位、16位和32。

速度更快功能更加丰富1.1.2车辆控制技术的发展趋势SystemonChipDesignTechnologyHC08/HCS08HC12/HCS12

HC05/11PowerPCColdFireARMCPU32/68KHC16M•COREDSP56800/EStarCoreInertialPressureSmokeSmartMOSE-SwitchMechatronicsmobileGTDigitalAudioDigitalRadioDSP56300

8/16-bitMCUDSP32-bitMCUSensorsAnalogDIS161.1车辆控制技术发展状况及趋势1.1.2车辆控制技术的发展趋势

集成化、小型化、标准化、智能化、环保化和免维护是汽车电子部件的发展方向16171.1车辆控制技术发展状况及趋势（3）软件技术随着车辆电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也将会增加，并可能要求进一步与计算机联网。因此，要求使用多种软件，并开发出通用的高水平语言，以满足多种硬件的要求。软件总数的增加及其功能的提高，将使计算机能够完成越来越复杂的任务。1.1.2车辆控制技术的发展趋势（4）集成化技术功能集成化，从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。如传感器系统的集成化可减少布线，简化控制系统，并可使传感器系统的体积减小60％至80％。181.1车辆控制技术发展状况及趋势（5）网络技术的发展趋势随着电控器件在车辆上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。由此，以分布式控制系统为基础构造车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及价廉是对车辆电子网络系统的要求。1.1.2车辆控制技术的发展趋势201.2车辆控制技术发展状况及趋势Steer-by-WireElectricBrake(Brake-by-Wire)ElectricValveControlDirectFuelInjectionCrankshaft

Starter

GeneratorContinuouslyVariable

TransmissionElectricAssist

PowerSteering42Volt

ConverterElectric

WaterPumpActive

SuspensionElectricAC

Compressor线控技术在车辆上的应用

1.2车辆控制技术内容及其发展背景（1）自动控制系统在控制系统中，若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称为开环控制系统。举例：步进电机控制方向盘（无转向角反馈）211.2车辆控制技术内容及其发展背景（1）自动控制系统闭环系统:反馈控制系统，误差信号加到控制器上，通过控制调节以减小系统的误差，使系统的输出量趋于所期望的值。231.2车辆控制技术内容及其发展背景（1）自动控制系统闭环系统完成三个功能:测量被控制量；将测定的被控制量的值和给定的希望值进行比较；根据比较的结果（偏差）对被控制量进行修正。举例：自适应巡航系统ACC的定速控制241.1车辆控制技术内容及其发展背景（1）自动控制系统26271.2车辆控制技术内容及其发展背景（1）自动控制系统通常，控制系统由控制器、受控对象、反馈测量装置等部分组成。按预定的控制规律调节能量输入，以使系统产生所希望的输出在一般情况下，包括功率放大器、执行机构等某种传感器测量单元，它检测输出变量，并将其转换为电信号反馈到系统的输入端27281.2车辆控制技术内容及其发展背景（1）控制系统对控制系统的基本要求(即控制系统所具备的基本性能)一般可归纳为稳定性、快速性、准确性。要求控制系统中被控对象的行为(响应、输出动态历程)应尽可能迅速而准确地实现它所应遵循的变化规律。对给定的输入量，输出量的偏离应该随着时间增长逐渐趋近于零当系统的输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快慢程度在过渡过程结束后的输出量与给定的输入量的偏差，又称为静态偏差或稳态精度响应速度快，过渡过程时间短，超调量小，振荡次数少。在初始条件作用下的响应是收敛的。系统的希望输出与实际输出之间的差别较小。301.1车辆控制技术内容及其发展背景（2）计算机控制系统计算机控制系统原理图计算机控制系统的基本功能是进行信号的传递、分析和比较。这些功能是由来完成的。控制系统的关键部分，决定了计算机控制系统的控制性能和应用范围。计算机控制系统的组成30311.2车辆控制技术内容及其发展背景（2）计算机控制系统计算机控制系统由两个基本部分组成，即硬件和软件。计算机本身及其外部设备。管理计算机的程序及控制过程应用程序一般由厂家提供，用来管理计算机本身的资源,一般不需要用户自己设计，只是作为开发应用软件的工具。面向控制过程的程序，大都由用户自己根据实际需要进行开发，优劣对控制系统的功能、精度和效率有很大的影响。A／D、D／A转换，数据采样，数字滤波，控制量计算程序等主要包括操作系统、各种编译软件和监控管理软件等。计算机控制系统硬件部分软件部分控制计算机传感器及变送器系统软件应用软件计算机控制系统的组成311.2车辆控制技术内容及其发展背景（2）计算机控制系统计算机根据控制规律进行运算，然后将结果经过过程输出通道，作用到被控对象，从而使被控变量符合要求的性能指标。计算机控制系统的应用类型321.2车辆控制技术内容及其发展背景（2）计算机控制系统计算机只进行数据采集与处理工作，不直接参与控制。计算机控制系统的应用类型33341.2车辆控制技术内容及其发展背景（2）计算机控制系统计算机控制过程:实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出、信息管理。

上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对控制量和设备本身的异常现象及时作出处理。对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测并输入对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律决定将要采取的控制行为根据控制决策适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务随着网络技术和控制策略的发展，计算机控制系统必须完成信息共享和管理“实时”是指信号的输入、计算和输出都在一定的时间范围内完成，即计算机对输入的信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应或控制。351.2车辆控制技术内容及其发展背景（2）计算机控制系统对于计算机控制系统，要求实时时间较短，一般为ms级。由上述过程所构成的循环周期就是实时时间，也称为采样周期Ts。361.2车辆控制技术内容及其发展背景（3）车辆控制技术以车为本电子微控制器（MCU）软件系统车辆控制的概念将控制技术引进车辆，用电脑代替人脑以精确判断车辆及路面状况，用电控系统取代繁重的机械控制元件。车辆控制技术是控制技术在车辆上的具体应用。车辆控制技术是机械、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的一门复合技术。371.2车辆控制技术内容及其发展背景（3）车辆控制技术按照计算机控制系统的组成，车辆控制系统硬件部分可以分为三个部分：信号采集部分控制单元执行器传感器：输入信号的测量装置，主要作用是将所测量物理量转换为电信号。

控制器：能够对传感器的各种输入信号进行分析处理，并按照预先设定的程序，对执行器输出控制信号。执行器：根据ECU的输出信号，具体完成对控制对象的操作。它能够将输出的电信号重新转换成所需的物理量。

收集信息的传感器

信息处理器(ECU)控制部件的执行器输入输出381.1车辆控制技术内容及其发展背景（3）车辆控制技术传感器Ⅱ（机械机构状态）传感器Ⅰ（周边环境状态）传感器Ⅲ（由人指令操作）ECU输入处理（运算处理输出处理）执行器被控机械机构车辆控制系统原理简图391.3车辆控制技术车辆工程及其他机械工程相关专业

（1）适用专业：

汽车构造，汽车理论，电工学，单片机原理（微机原理）（2）先修课程：

401.3车辆控制技术车辆控制技术总论；（3）内容概要：车辆控制硬件设计技术；车用总线及协议；车辆电控系统控制理论及软件设计；专题讲座(发动机控制、新能源控制、制动、传动、智能）；车辆控制技术发展讨论或其他大作业总结与复习411.3车辆控制技术（4）参考文献：李建秋，汽车电子学教程[M]，清华大学出版社：2006高义军，现代汽车电机技术[