汽车智能技术与应用 课件 第5、6章 无人驾驶决策与控制、底盘线控系统

汽车智能技术与应用第五章 无人驾驶决策与控制学习目标能够说出无人驾驶汽车驾驶行为预测的技术原理能够解释自由度力学模型的作用与原理能够说出无人驾驶汽车横向控制的工作原理与方法能够说出无人驾驶汽车纵向控制的工作原理与方法2775.1 汽车驾驶行为预测5.1

汽车驾驶行为预测55.1

汽车驾驶行为预测行为决策系统是一个狭义的决策系统，它根据感知层输出的信息合理地决定当前车辆的行为，并根据不同的行为确定轨迹规划约束，引导轨迹规划模块规划出合适的路径、速度以及其他信息发送到控制层，运动控制系统接收来自决策规划层的指令并控制车辆。广义决策系统的输出是运动控制信息，自动驾驶车辆行为决策系统的上层是感知层，请说说其上层输入包括哪些信息？65.1

汽车驾驶行为预测无人驾驶汽车的行为决策是基于环境感知和导航子系统的信息输出。这包括选择哪条车道，是换车道，是跟车，是绕行，还是停车。车辆控制是指对转向、驾驶和制动的控制（包括车辆侧向、纵向、垂直等方向的控制子系统,如TCS、ESC、ABS等），执行规划和决策模块，发出所需的车速和所需的方向盘转角，还包括转向灯、喇叭、车窗、仪表等车身电器的控制信号转向灯、喇叭、门窗、仪表等电器。收集的信息不仅包括车辆本身的当前位置、速度、方向和车道，还包括与感知相关的所有重要障碍物的信息和在车辆一定距离内预测的轨迹，以确定车辆的驾驶策略，主要包括预测算法、行为规划和行为规划。请说说预测模块的工作原理请说说行为规划模块的工作原理请说说行为规划模块的工作原理75.1

汽车驾驶行为预测►无人驾驶汽车行为决策方法主要是基于规则和学习算法的。1.基于规则的行为决策基于规则的行为决策，即划分无人驾驶车辆的行为，建立基于驾驶规则、知识、经验、交通规则等的行为规则库，根据不同的环境信息划分车辆状态，并根据规则逻辑确定车辆行为的代表方法是有限状态机方法。有限状态机是离散输入输出系统的数学模型，状态、事件、转换和动作是有限状态机的四个元素。有限状态机的核心在于状态分解。根据状态分解的连接逻辑，将其分为串联、并联和混合三种结构。请说说串联结构技术特征有哪些？请说说并联结构技术特征有哪些？请说说混合结构技术特征有哪些？85.1

汽车驾驶行为预测►2.基于学习算法的行为决策基于学习算法的行为决策，即环境样本的自学习，数据驱动的规则库建立，使用不同的学习方法和网络结构，基于不同的环境信息直接进行行为匹配，并将决策行为方法输出到各种机器学习方法中，如深度学习相关方法和决策树等具有代表性。95.1

汽车驾驶行为预测►（1）

深度学习法105.1

汽车驾驶行为预测基于深度学习法的行为决策典型应用是百度的无人驾驶汽车，百度的端到端系统实现了对车辆的纵向和横向控制：纵向控制采用叠加卷积长期记忆深度学习模型提取帧序列图像中的时空特征信息，实现特征映射到纵向控制指令；横向控制采用CNN深度学习模型，它直接从单个前视相机的图像计算横向控制的曲率。该模型着重于视觉特征的提取、时序规律的发现和行为映射。115.1

汽车驾驶行为预测►（2）

机器学习方法除了基于学习的决策方法外，决策系统中还使用了许多机器学习方法。决策树方法是机器学习理论中具有代表性的方法。请说说行为决策树法的原理与技术特征有哪些？122865.2 自由度力学模型5.2

自由度力学模型►请根据无人驾驶汽车控制系统的体系结构说明其工作原理145.2

自由度力学模型►自动驾驶车辆主要由基础平台、主控、运动控制、环境感知、自主导航等系统组成。请分别说出各组成部分的作用155.2

自由度力学模型两自由度车辆模型简化并假定了车辆动力学系统，这个假设简化了分析过程，同时保留了车辆最基本的动态特性，被广泛应用于车辆动力学研究和车辆控制。线性二自由度车辆模型建立了描述车辆横摆角速度和质心滑移角的状态方程，结合车辆的纵向速度和轮胎滑移特性来描述车辆的基本特性。请说明线性二自由度车辆模型的基本原理车辆数学模型是描述车辆系统状态信息或能量传递规律的数学表达式，根据模型建立的力学方法，可大致分为牛顿力学模型、拉格朗日第一或第二方程建立的模型和多刚体动力学模型等。其中，基于牛顿力学的模型最常见。165.2

自由度力学模型175.2

自由度力学模型前馈控制器本质上是一个模型匹配问题。理想的转向特性是车辆质心侧滑角为0，车辆质心横摆角速度和加速度响应为一阶特性。反馈控制器是为了保证系统的鲁棒性。由于前馈控制器可以独立地补偿车速的变化，因此在反馈控制中只需考虑车辆参数摄动引起的系统稳定性和性能变化。185.2

自由度力学模型车辆坐标系是指车辆上的动态坐标系。如图所示，车辆的运动通常用这个坐标系来描述。XOZ在车辆的双边对称平面上。坐标系的原点O与质心重合。X轴与地面平行，并指向车辆移动的方向。Y轴指向驱动器的左侧。195.2

自由度力学模型202945.3 车辆横向与纵向控制5.3

车辆横向与纵向控制225.3

车辆横向与纵向控制►1.横向控制235.3

车辆横向与纵向控制►2.

纵向控制245.3

车辆横向与纵向控制►请说明PID控制器模型控制原理255.3

车辆横向与纵向控制一般来说，控制器的设计是在建立发动机和汽车在运行过程中的近似线性模型的基础上进行的。但是，由于对模型的依赖程度很大，当模型不准确时会出现较大的误差，导致控制精度和适应性较差。专家系统、模糊逻辑控制、神经网络控制、模型预测控制、深度学习等智能控制策略也得到了越来越广泛的应用。而后来出现的优化算法，如蚁群和粒子群优化、遗传算法、机器学习等，都被用来优化参数，对模型的精度和优化指标有较高的要求。控制算法的实际应用需要结合具体对象，对于精度较低的模型，通常采用模糊逻辑控制；模型预测控制可应用于多输入多输出和约束问题，更注重系统的稳态性能，但存在周期长的问题；最优控制和自适应控制可应用于运动控制精确的模型。265.3

车辆横向与纵向控制由于车辆模型参数受外界干扰、载荷质量、风阻等因素的影响会发生变化，呈现非线性特征。因此，提高控制算法的自适应能力和鲁棒性是车辆控制的任务。根据实现控制功能的不同方式，对防撞报警系统的纵向控制结构进行了直接分层控制。直接控制方法是控制器，输入是期望的距离和速度，输出是期望的节气门开度或制动压力，在距离和速度控制上存在不稳定性。递阶控制器由上下控制器组成，上控制器确定所需的纵向加速度，下控制器确定执行驱动或制动控制命令以实现所需的加速度。在上层控制方法上，BMW对PID进行了改进，基于距离反馈、速度误差、车辆加速度比例反馈以及与前车运动状态相关的补偿项，得到了期望加速度，实际距离收敛到期望的安全距离。275.3

车辆横向与纵向控制►3.

横向与纵向智能控制方法智能控制是指具有学习、抽象、推理、决策等功能的控制器或系统，能适应环境（包括受控对象或受控过程）中信息的变化，从而实现由人类完成的任务。目前，国内外现有的无人驾驶汽车侧向智能控制策略有：模糊控制、自适应控制、模型预测控制、神经网络控制、滑模控制和鲁棒控制。模糊控制是基于人工经验，总结和描述操作人员熟练的实践经验，模仿人的思维进行推理和决策。在智能控制领域，模糊控制可以模拟驾驶员的行为特征来操纵无人驾驶车辆，无需建立被控对象的精确模型，只需根据已有的知识和经验确定模糊控制的隶属函数和控制规则，能克服无人驾驶汽车系统参数的非线性和不确定性，但缺乏良好的学习机制，控制精度不高。285.3

车辆横向与纵向控制295.3

车辆横向与纵向控制►神经网络控制是一种不依赖于定量模型的控制方法，请详细说明其技术特点与原理305.3

车辆横向与纵向控制315.3

车辆横向与纵向控制►深度学习可以实现无人驾驶车辆在自动驾驶领域的端到端控制技术，请详细说明其技术特点与原理325.3

车辆横向与纵向控制基于车辆参考模型的前向转向控制器的主要功能是根据前向道路曲率信息和前向车辆与跟踪车辆之间的距离误差ε和速度误差δin，动态计算受控车辆转向系统的前向转向输入角，并为横向模糊控制器提供理想的偏航角速度ωd信息。请详细说明其技术特点与原理33思考题序号问题自检结果1什么是行为决策系统？2行为决策的方法有哪几类？3什么是有限状态机？有限状态机结构有哪些？4基于学习算法的行为决策方法有哪些？5什么是机器学习法？6车辆数学模型主要有哪些？7请说说二自由度车辆模型的原理。8请说说前馈控制器的作用是什么？9什么是车辆坐标系？10汽车有哪些力学自由度？11什么是无人驾驶车辆横向控制？横向控制方法主要哪些？12什么是无人驾驶车辆纵向控制？纵向控制方法主要哪些？13请说说横向与纵向智能控制方法有哪些？34第六章 底盘线控系统学习目标能够掌握线控制动系统技术原理与常见故障的维修方法能够掌握线控转向系统技术原理与常见故障的维修方法能够掌握线控换挡系统技术原理与常见故障的维修方法能够掌握线控油门系统技术原理与常见故障的维修方法能够掌握线控悬架系统技术原理与常见故障的维修方法3106.1 线控制动系统6.1

线控制动系统线控技术是将驾驶员的操作动作转换成电信号，并通过导线传递控制汽车的指令。线控技术用控制单元与执行器之间的电子装置代替传统的机械连接装置或液压连接装置，用导线或无线信号代替机械传动部件。线控底盘由五个主要系统组成，即：线控转向系统、线控制动系统、线控换挡系统、线控油门系统和线控悬架系统。目前，L3/L4级自动驾驶汽车采用有线控制、驱动和转向系统。386.1.1

线控制动系统结构与原理传统的制动方式是由驾驶员踩下制动踏板，利用液压或气压驱动制动器工作来制动汽车。线制动用电源线代替传统的制动机械连接，带集成位置传感器的电子制动踏板代替原来的机械制动踏板。当驾驶员踩下制动踏板时，制动踏板上的位置传感器通过连接线将制动踏板的行程信号传送到电子控制单元（ECU）。车辆的行驶状况，计算每个车轮所需的理想制动强度，并向安装在每个车轮上的电机或其他电源发出指令，驱动制动器工作，实现车轮制动。请说说线控制动系统主要由哪几个部分组成？396.1.1

线控制动系统结构与原理►1.

电子液压制动系统（EHB）EHB电液制动系统是由电子系统和液压系统相结合而形成的多用途、多形式的制动系统，由电子系统提供柔性控制，并由液压系统提供动力，是在传统制动的基础上，将电子元件与原液压系统集成而成。请说出EHB电液制动系统工作原理406.1.1

线控制动系统结构与原理416.1.1

线控制动系统结构与原理►EMB电子机械制动系统EMB电子机械制动系统完全用电制动取代了传统制动系统中液压油或空气等动力传递介质，是制动控制系统的发展方向。EMB系统完全摒弃了传统制动系统的制动液和液压管路等部件，由电机驱动产生制动力，每个车轮上安装一个可以独立工作的机电制动器。请详细说出EMB电子机械制动系统工作原理426.1.1

线控制动系统结构与原理►全电路制动系统（BBW）BBW是Brake-by-Wire的简称，它是一种全新的制动方式和先进的智能制动系统。采用嵌入式总线技术，可更方便地与防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、电子稳定控制程序（ES）、主动防撞系统（ACC）等汽车主动安全系统协同工程工作，通过优化控制算法在微处理上，可以准确地调节制动系统的工作过程，提高车辆的制动效果和安全性能。BBW以电能为能源，通过电动机或电磁铁驱动制动器，所以也被称为全电制动系统。汽车底盘上的各种电子控制系统将与制动控制系统高度集成，BBW系统的结构主要包括电制动、控制单元（主控单元和副控单元）、电子制动踏板（带制动力传感器和制动踏板位移传感器）、连接线（信号线和电源线）等，控制单元是BBW系统的控制核心，负责BBW系统信号的采集和处理，信号的推理和判断，并相应地向制动器发送制动信号。436.1.1

线控制动系统结构与原理►请详细说出全电路制动系统（BBW）工作原理446.1.1

线控制动系统结构与原理，全回路制动系统是一种新型的智能制动系统，采用嵌入式总线技术，可与防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）和电子稳定控制程序（ESP）相结合。主动防碰撞系统（ACC）和其他汽车主动安全系统更方便地协同工作，通过优化微处理器中的控制算法，可以精确地调整制动系统的工作过程，提高车辆的制动效果，增强制动安全性能。全回路制动系统没有传统制动系统复杂的制动主缸、助力器、管路阀等部件，是利用电能作为能量反冲制动器由强大的电机或电磁铁驱动。请说说全回路制动系统技术特点与工作原理45课堂实践：线控制动系统常见故障维修46►在线控制制动系统中，如果系统不能很好地完成制动功能，就会出现制动失效、制动偏差、自动制动和制动阻力等故障。请分析可能的原因。名称故障原因分析电子踏板主控节点通信电源制动节点课堂实践：线控制动系统常见故障维修47►制动失效主要表现为驾驶员在行驶过程中制动踏板迅速偏转。主要原因是两个同轴轮不能同时压到底，汽车不能立即减速停车。动作明显，车辆不能偏侧直停，出现这种滞后故障，即制动距离和制动时间过长，请分析制动不灵常见故障原因名称故障原因分析电子踏板主控节点通信电源制动节点课堂实践：线控制动系统常见故障维修48►请分析制动跑偏常见故障原因名称故障原因分析主控节点通信电源节点制动节点课堂实践：线控制动系统常见故障维修49►请分析自发制动常见故障原因名称故障原因分析电子踏板主控节点通信制动节点课堂实践：线控制动系统常见故障维修50►请分析制动拖滞常见故障原因名称故障原因分析电子踏板主控节点制动节点通信3246.2 汽车线控转向系统6.2

汽车线控转向系统线控转向系统（简称SBW）组成包括：CAN或FlexRay通信、电池、控制器、电机控制器、执行电机、电机电流传感器、管道转角传感器、齿轮齿条转向器、转向横拉杆和方向盘。该系统的工作机理是上层控制器通过CAN总线或FlexRay总线将参考转角信号发送给转角跟踪控制器。通过计算转角信号的差分和转矩的计算，形成转向系统转角跟踪的闭环控制。请详细说明线控转向系统工作原理与技术特征526.2

汽车线控转向系统►汽车转向系统由方向盘系统、转向执行系统和主控制器三部分组成。此外，还包括自动故障预防系统和电源系统。请说出方向盘系统组成与工作原理请说出转向执行系统组成与工作原理请说出主控制器组成与工作原理请说出电源系统组成与工作原理536.2

汽车线控转向系统►供电系统在线控转向系统中的作用546.2

汽车线控转向系统►请说出线控转向系统的数据通信原理556.2

汽车线控转向系统►请根据图示说出线控转向系统控制原理566.2

汽车线控转向系统采用转角外环和电流内环双闭环控制，控制转向，执行电机转动，驱动汽车前轮跟随方向盘转动。ECU将对这些信息进行汇总和分析，并根据分析结果控制前桥的转向角。通常在一些比较紧急的情况下，为了更好地防止驾驶员发出错误的指令，系统还会自动屏蔽驾驶员的错误转向指令，以确保汽车处于安全状态。576.2

汽车线控转向系统控制系统包括上层控制器和下层控制器，上层控制器是主动转向和直接横摆力矩功能分配的协调控制，下层控制器包括主动转向控制器和直接横摆力矩控制器。主动转向控制器采用单神经元自适应PID控制算法（PID：比例积分微分控制器）将转向控制车辆输出的实际横摆角速度与公式中的预期横摆角速度进行比较，采用单神经元自适应PID计算附加前轮角并叠加它能根据实际前轮转角及时调整前轮转角，控制前轮转向，提高车辆稳定性。为了保证驾驶员的正常驾驶，直接横摆力矩控制器只在车辆处于不稳定状态时参与工作，还采用单神经元PID控制算法，以车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的偏差为输入，输出为附加横摆力矩，每个轮胎的制动力矩根据车辆的行驶状态进行分配。586.2

汽车线控转向系统►图：单神经元自适应PID控制算法59课堂实践：线控转向系统常见故障维修在线控转向系统中，由于方向盘与方向盘之间没有机械连接，电子设备的鲁棒性低于机械和液压部件，电子部件可能在没有警告信号的情况下出现故障。当传感器、执行器或电子控制单元发生故障时，必须以容错的方式快速处理，否则将出现不良转向。60课堂实践：线控转向系统常见故障维修线控转向常见故障主要有转角传感器故障、转向执行电机故障、管路转角传感器故障和电机故障。故障诊断的过程是信息提取、故障识别和故障决策。系统故障按故障性质分为硬件故障和软件故障；按故障持续时间分为永久性故障、瞬时性故障和间歇性故障；按故障活动性故障和活动性故障等分为潜在性故障；故障内容分为内容性故障和时间性故障；故障可检测性分为信号揭示故障和无信号揭示故障，根据故障后果分为无害故障、轻微故障、危险故障和灾难性故障等。汽车的线控转向系统的容错性使得当一个部件或子系统发生故障时，能够实现转向功能。现有的许多容错和故障诊断技术都是通过计算机仿真来验证的。61课堂实践：线控转向系统常见故障维修电机故障诊断采用自适应卡尔曼滤波算法进行参数估计和电机故障诊断，实时监测电机电枢线圈内阻、电感等性能参数，克服了传统Kalman滤波应用于在线控制时参数变化性强的缺点。微处理器的故障诊断可以通过奇偶校验、看门狗定时器等方法找到故障微处理器。角度传感器的测量精度对线控转向系统的闭环/转矩控制至关重要。在线控转向系统的执行器中，转向角传感器的测量值被用作系统主动闭环/扭矩控制的关键变量。传感器故障诊断要使系统具有鲁棒性，传感器测量必须准确可靠，故障信号必须消除，以防止不良的转向效果。基于测量信号的故障诊断方法包括阈值检查和真值检查；基于信号模型的单周期随机信号诊断方法；基于过程模型的两个或多个相关信号诊断方法等。62课堂实践：线控转向系统常见故障维修对于静态冗余，通过多数表决算法进行故障诊断至少需要3个冗余的元件输出信号；对于动态冗余，采用基于模型的方法进行故障诊断。在对两个物理轮角传感器和轮角传感器进行分析估计的基础上，采用多数投票法建立故障检测与隔离算法，对故障传感器进行监测，以保证行车安全。当单点故障发生时，算法与全硬件冗余，系统的容错能力相同。硬件冗余是基于在线转向系统的基本结构。一些关键的电子元件，如传感器、执行器、通信网络、电源等都是双倍甚至三倍的冗余。63课堂实践：线控转向系统常见故障维修被动冗余方案的冗余部分用作备份，仅在系统发生故障时才起作用；主动冗余方案中，冗余部分与系统作业并行。容错策略有两种：系统重构策略和故障隐藏策略。系统重构策略包括故障检测、故障定位与发现、系统恢复三个步骤。故障隐藏策略使用复制方法，不涉及故障检测和从检测到的故障中恢复。线控转向系统的容错方法主要有硬件冗余容错方法和软件容错方法。图为线控转向系统转向子系统硬件冗余双容错结构示意图。各电机控制器实现电机转矩内环闭环控制和电机故障检测，两个微控制器通过仲裁总线相互连接，实现方向盘控制。如果一个部件发生故障，它的备件就会工作，车辆继续安全行驶，也就是说，单故障容限。容错技术主要采用冗余原理，包括被动冗余和主动冗余。64课堂实践：线控转向系统常见故障维修传感器的故障形式主要有以下几种：传感器卡滞、传感器漂移、传感器噪声大、漂移和噪声组成的复合故障。传感器卡滞故障通常发生在传感器内部电子和电气部件损坏或传感器断电时。此时，传感器的输出值被卡在某个值上，出现输出错误；传感器的漂移故障一般在安装传感器时出现。如果传感器因振动或其他原因而松动，此时输出值与测量真值之间存在恒定偏差；传感器的噪声故障一般发生在传感器的电子和电气系统受到电磁干扰或传感器安装后在振动干扰的情况下高频工作时，此时出现输出值与正确测量值的噪音较大。根据传感器的故障特点，将噪声和漂移条件下的故障分为正常工作区、校正区和不校正区，校正区包括噪声区、漂移区和噪声区和漂移区复合故障区域的三个部分。在对前轮转角进行估计后，将传感器的测量序列与基于无迹卡尔曼滤波的转角估计序列相结合，对转角传感器的故障进行诊断，确定系统的初步输出形式。65课堂实践：线控转向系统常见故障维修339►传感器故障诊断与补偿输出策略课堂实践：线控转向系统常见故障维修控制系统通常采用传感器作为信号源，往往小的干扰也会导致控制系统的不稳定，因此控制系统中应避免传感器输出的突变。同时，对于卡滞和漂移故障，首先需要在故障发生前立即记录传感器的真值，并根据真值计算其与旋转角度估计序列的偏差，从而生成与故障点处传感器估计序列新的并行新序列。其次，在故障诊断后的短时间内，将输出值从设计的新序列转换为估计的旋转角度序列，以保证容错补偿输出的平滑性。最后，利用CarSim-MATLAB/Simulink联合仿真验证了路径跟踪容错控制对旋转角度传感器故障诊断和容错补偿算法的有效性。结合现有的软硬件基础，搭建传感器硬件在环（HIL）平台，并将故障注入到实际的旋转角度传感器中，以实现故障诊断和容错补偿的半实物实验验证。67课堂实践：线控转向系统常见故障维修►图：路径跟踪控制系统与算法实验验证68课堂实践：线控转向系统常见故障维修对于方向盘转角传感器的对中学习方面，只有模块识别出方向盘的中间位置，才能更好的执行转向辅助自动回正的作用。同时，也只有识别出中间位置，ABS模块才能更准确的执行ESC功能。当进行以下维修项目时，需执行方向盘对中学习的操作：1）更换动力转向控制模块或转向机总成；2）动力转向控制模块进行了刷新；3）进行了车轮定位角的相关维修。利用诊断仪进行方向盘对中学习，选择底盘-转向-自适应前轮转向，下边有4项选择。如果涉及调整悬挂定位参数或拆卸转向机等机械总成，或更换了转向控制模块，则需要按照顺序进行逐项操作。注意：必须严格按照诊断仪的提示进行学习，否则可能导致学习不成功或学习错误。693436.3 线控驱动系统6.3.1

线控驱动结构与原理线控驱动也称为电子油门或线控油门。对于非电子节气门发动机，功率变化由油门踏板直接控制，以改变发动机节气门开度。采用电子节气门技术的发动机通过油门踏板下的位置传感器将扭矩需求传输到发动机控制单元。经过控制单元的综合分析，控制电机在经过两到三个阶段的减速后驱动节气门的开度。对于节气门，非电子节气门发动机由油门踏板直接控制，而使用电子节气门的发动机是通过油门踏板位置传感器向控制单元发送的第一个信号，然后控制单元间接控制电机，再由控制电机控制节气门的开度。线控油门系统由节气门位置传感器、力反馈电机、油门ECU、油门执行器控制模块、油门作动器和环境传感器组成。现代汽车一般都有多个控制系统，因此大多数汽车都使用一个控制器局域网（CAN总线系统），系统的多个工作装置由多个电子控制单元控制。每个控制单元都可以通过CAN总线完成信息的传输。716.3.1

线控驱动结构与原理►请说出汽车线控驱动系统控制原理汽车电子节气门控制系统主要由防止意外踩油门机构、油门控制模块、车速/发动机转速监测模块、喷油器模块、负载监测模块、汽车行驶坡度监测模块、电子节气门模块组成。当驾驶员误踩油门时，防止意外踩油门的机构可以制动。油门控制模块检测到制动信号后，切断加油信号，使油门处于怠速状态。726.3.1

线控驱动结构与原理油门控制模块监测油门踏板的位置，并将位置信号发送到CAN总线。车速/发动机转速监测模块实时检测车辆的行驶速度和发动机转速，并将检测到的车速传输到CAN总线。负载监测模块实时检测车辆负载，并将测量值传输到CAN总线。车辆行驶坡度检测模块实时检测车辆行驶坡度值，并将测量值传输到CAN总线。喷油器模块包含一个空气流量计。空气流量计实时监测节流阀的进气量。喷油器根据进气量控制喷油。电子节气门模块从CAN总线接收油门踏板位置、车速、发动机转速、车辆负载、车辆行驶坡度和空调开关。电子节气门模块可根据上述数值计算节气门开度的精度。同时，电子节气门模块可以根据车辆档位和油门踏板开度计算出驾驶员期望的行驶速度。将驾驶员的期望车速与汽车当前的行驶速度进行比较，调整节气门开度，使汽车达到期望车速。736.3.1

线控驱动结构与原理►应用案例：传统汽车线控驱动746.3.1

线控驱动结构与原理►线控油门控制的优点：与传统的索式节气门相比，线控节气门更加舒适、经济。油门控制可以根据驾驶员踩踏板的幅度来确定驾驶员的意图。综合车辆工况可以准确合理地控制节气门开度，使发动机在不同载荷和工况下的空燃比接近最佳理论状态。在获得最佳燃油经济性和驾驶舒适性的同时，稳定性高，不易关闭。线路控制节气门系统接收到踏板信号后，进行分析判断，并向节气门执行器发送相应的指令，以保证车辆稳定行驶。75课堂实践：线控驱动系统常见故障维修连接诊断仪，启动发动机，然后踩下油门踏板，观察发动机电控系统的数据流功能在汽车故障诊断仪中的数据发生了变化，说明电子节气门基本正常。如果踩下油门踏板，可以看到诊断仪的一个油门踏板位置传感器的电压是另一个油门踏板位置传感器电压的2倍或1/2，同时在诊断仪的数据流中可以看到节气门。当位置传感器信号1的电压加上节气门位置传感器信号2的电压接近5伏时，随着踩下油门踏板，发动机控制电子节气门电机的占空比将逐渐增加，说明油门控制部分正常。油门踏板位置传感器是节气门控制系统的安全保证之一。为了确保安全工作，油门踏板位置传感器通常设计为双输出传感器。两个传感器的输出电压信号都随着油门踏板的位置而增加。油门踏板位置传感器电源电压5V，负载电阻>300KΩ。76课堂实践：线控驱动系统常见故障维修►线控油门系统故障诊断流程77课堂实践：线控驱动系统常见故障维修步骤三、检查温度执行器线束接头是否对地短路。操作起动开关至断开状态，断开蓄电池负极电缆，至少等待90s，断开VCU线束连接器和油门踏板线束连接器，测量线束连接器端子与车身接地之间的电阻，电阻标准值应大于等于10kΩ。如果测试后电阻值不符合标准值，则应更换或修理线束或接头。如果正常，继续下一步检查。步骤四、检查油门踏板线束连接器是否对电源短路。连接蓄电池负极电缆，操作起动开关至接通状态，测量线束连接器端子与车身接地之间的电压值。标准电压的标准值应为0V，检查后，如果电压值不符合标准值，应更换或修理线束或连接器。如果正常，继续下一步检查。步骤五、更换油门踏板。操作起动开关至断开状态，断开蓄电池负极电缆，更换油门踏板。如果故障排除，系统应正常。如果故障没有排除，将起动开关操作到断开状态，断开蓄电池负极电缆，然后更换车辆控制器。783526.4 线控悬架系统6.4.1

线控悬架系统结构与原理线控主动悬架是利用可控制的有源器件构成闭环反馈控制系统。根据车辆的实时运动和外界干扰的输入，可以自主调整悬架系统的性能参数。调整车身的运动姿态，使车辆悬挂系统的性能能够根据车辆的运行状况实时变化。能够根据路面激励或转向操作及时调整悬架控制力，使悬架始终处于最佳减振状态。主动悬架分为全主动悬架和半主动悬架。线控悬架系统能根据行驶工况主动输出悬架所需的控制力，以满足各种行驶工况下悬架的性能要求。采用主动力发生装置（执行器）代替被动悬架的简单弹性单元，同时保留了传统悬架的导向机构。806.4.1

线控悬架系统结构与原理►请说出线控悬架系统控制原理主动悬架可分为液压、电动和磁流变三种类型。电子空气悬架也用于大型卡车、客车和一些客车。其结构与主动悬架相似，但控制方法不同。主动悬架根据车辆的各种传感器信号实时在线调整悬架系统的刚度系数和阻尼系数。这是一个不断变化的调整过程，而电子空气悬架则是根据车辆的运行状况（如加速、减速、转向等）和负载质量的变化来改变悬架的刚度系数和阻尼系数的分级、不连续的调整过程，其特点更类似于被动悬架。816.4.1

线控悬架系统结构与原理应用最广泛的主动悬架系统是液压主动悬架，液压主动悬架根据其结构和适用的频率范围可分为三类：全主动悬架、慢主动悬架和并联主动悬架。主动悬架系统控制主要包括控制策略模块、液压执行器模块、悬架振动系统模块和道路输入模块。主动悬架控制系统的部件组成主要有：信号采集模块、控制系统模块、执行器和提供附加能量的电源，信号采集模块包含各种传感器。控制系统模块用于处理传感器采集的各种信息，经过逻辑运算后发出动作指令。执行机构主要是力发生器或扭矩发生器（液压缸、气缸、电磁阀等）。执行器接收控制单元的指令，依靠外部电源产生控制力，电源是用来提供能量的。上述模块构成闭环反馈控制回路：信号采集模块采集车辆运行状态的各种信号，传递给控制系统模块，控制系统模块对信号进行处理，然后发出控制动作指令，控制执行器产生主动干预，实时干预车身的振动状态，使车辆达到最佳工作状态。826.4.1

线控悬架系统结构与原理主动悬架系统模型的输入是路面粗糙度和主动悬架系统液压执行器的干预力。对于主动悬架控制系统，输入为路面不平度、轮胎动态位移、车身加速度和悬架动态挠度。输出是主动悬架系统液压执行器的电磁阀滑阀的位移。836.4.1

线控悬架系统结构与原理主动悬架控制器主要包括垂直振动控制器和横摇控制器两个部分，以车身质心处的垂直振动加速度为状态输入值，以两侧悬架的功率为输出值抑制垂直振动；以侧倾角为输入值，通过两侧悬挂力之差产生反向横摇力矩来抑制车身横摇，并根据横摇力矩和垂直振动抑制力的大小调整两个控制器的重量系数。846.4.1

线控悬架系统结构与原理►请说说主动悬架优缺点主要有哪些？85课堂实践：汽车主动悬架系统常见故障维修►1.车身高度检查86课堂实践：汽车主动悬架系统常见故障维修►2.汽车供气系统的检测压缩机。打开点膨胀开关，用专用跨接短路高度控制插头端子，当压缩机工作时，听声音判断工作情况，工作几分钟后，用手进行温度和振动