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内容简介

　　《汽车系统动力学与集成控制》主要提供了能体现汽车系统动力学特征，并能满足汽车控制系统所需要的汽车动力学模型，研究了这些模型的不同特性，给出了由这些模型所设计的汽车控制系统的基本结构和应用方法，重点是底盘系统的集成控制方法。
　　《汽车系统动力学与集成控制》主要包括两部分内容：单独的汽车系统动力学模型与控制方法；集成的汽车系统动力学模型与控制方法。第1部分内容的重点是按照汽车的纵向、侧向和垂向运动来研究系统动力学与相应的控制问题，如整车动力学模型、轮胎模型、防抱死制动系统、主动悬架系统、电动助力转向系统等，均予以详细介绍。第二部分内容主要是关于面向集成控制的整车动力学模型，以及基于改善整车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶安全性等性能的集中式集成控制方法和分层式协调控制方法。书中大量的仿真和试验实例使汽车系统动力学及控制技术方面的基础理论研究与汽车工程中的实际应用紧密结合，易于读者理解，也便于在此基础上形成新的研究成果。
　　《汽车系统动力学与集成控制》可供汽车行业以及科研机构、高等院校中从事汽车系统动力学与控制研究的工程技术人员参考，也可作为车辆工程专业研究生和高年级本科生的教材。
　　目录

内页插图

目录

前言

第1章 汽车系统动力学基础
1．1 汽车系统动力学方程建立的传统方法
1．1．1 牛顿力学理论
1．1．2 分析力学理论
1．2 多刚体系统动力学建模方法简介
1．2．1 诞生与发展
1．2．2 多剐体系统动力学理论与方法
1．2．3 多刚体系统动力学方法在汽车系统建模中的应用实例
1．3 多柔体系统动力学建模方法简介
1．4 汽车系统动力学控制
参考文献

第2章 轮胎动力学
2．1 轮胎基本概念和模型
2．1．1 术语和概念
2．1．2 轮胎模型
2．2 轮胎纵向力学特性
2．2．1 轮胎滚动阻力
2．2．2 道路阻力
2．2．3 轮胎侧偏阻力
2．2．4 总的轮胎滚动阻力
2．2．5 滚动阻力系数
2．3 轮胎垂向力学特性
2．4 轮胎侧向力学特性
2．5 轮胎联合工况下的力学特性
参考文献

第3章 汽车纵向动力学及控制
3．1 汽车纵向动力学
3．1．1 汽车纵向受力分析
3．1．2 汽车纵向动力学方程
3．2 行驶阻力
3．2．1 空气阻力
3．2．2 坡道阻力
3．2 3 惯性阻力
3．3 防抱死制动系统
3．3．1 ABS简介
3．3．2 ABS基本结构及工作原理
3．3．3 ABS控制系统设计
3．4 驱动防滑控制
3．4．1 简介
3．4．2 驱动防滑控制方式
3．4．3 驱动防滑控制策略
3．4．4 驱动防滑控制系统动力学模型及仿真
3．5 汽车稳定性控制
3．5．1 VSC基本原理
3．5．2 VSC结构
3．5．3 改善汽车稳定性的几种控制方法
3．5．4 控制变量的选取
3．5．5 控制系统的结构
3．5．6 动力学模型
3．5．7 控制变量目标值设定
3．5．8 附加横摆力矩计算与决策
参考文献
附录

第4章 汽车垂向动力学及控制
4．1 汽车垂向动力学模型
4．1．1 概述
4．1．2 半车模型
4．2 路面输入模型
4．2．1 频域模型
4．2．2 时域模型
4．3 半主动悬架系统的设计
4．3．1 半主动悬架动力学模型
4．3．2半 主动悬架系统的集成优化设计
4．3．3 集成优化方法的实现
……

第5章 汽车侧向动力学及控制
第6章 系统耦合机理分析及整车动力学模型
第7章 集中式集成控制
第8章 分层式协调控制
第9章 展望

前言/序言

　　汽车作为“改变世界的机器”，在经历了一百多年的辉煌之后，正面临一场深刻的变革。汽车越来越多地从后工业时代的能源、电子、信息科技中吸收新的元素，并经过改造、提升和优化设计等，以实现质的飞跃。
　　在过去的一百多年中，汽车技术的发展主要依赖于对机械结构的改进。随着微电子技术、计算机技术和通信技术等的飞速发展，将这些技术应用于汽车从而优化汽车的各项性能，已成为必然的趋势。
　　汽车动力学是汽车基本性能和汽车各系统综合集成的基础理论。现代汽车设计必须满足行驶平顺性、操纵稳定性、安全性和对环境的友好性等方面的要求。但由于路面的随机性、汽车行驶时的高速性和工作过程的复杂性，获得汽车行驶时的最优性能一直是汽车工程技术人员所追求的设计目标。而传统的机械结构（或参数）优化设计方法只是在汽车诸多相互矛盾的性能指标中寻求折中的办法，难以满足人们对现代汽车各项性能的需求。此外，经过一百多年的发展和技术创新，在动力学性能上可以取得的突破也越来越少，真正能够给汽车带来彻底变化的是微电子与控制技术。
　　基于此，将传统的汽车动力学与不断涌现的汽车电子与控制技术相结合，已形成了汽车工程领域中一个新的研究方向——汽车系统动力学与控制技术。其中，汽车底盘控制技术的迅速发展，使得这个方向的研究内容更加丰富。
　　汽车底盘是由轮胎、制动、转向和悬架等多个子系统组成的，各子系统间通过动态耦合进行能量、信息的传递与交换，实现复杂的运动过程，并形成现代汽车底盘的基本功能。在不同行驶工况下，通过分析轮胎与路面间的相互作用关系以及制动、转向和悬架等子系统间的耦合机理，建立纵向、侧向和垂向联合作用下的非线性轮胎模型以及反映汽车在纵向、侧向和垂向间相互影响关系的整车非线性耦合动力学模型，是底盘系统性能研究的基础。
　　目前，有不少关于汽车系统动力学与控制方面的教材或专著，但很多是针对某个子系统性能改善的单独控制（如制动控制、转向控制和悬架控制等）。近二十年来，汽车多个子系统的多目标多变量集成控制已取得了很多理论研究成果和工程应用实例，这方面的学术论文也有不少，涉及整车动力学建模、集成控制体系结构、集成控制策略以及集成系统解耦控制方法等。但是，涉及汽车集成控制系统的动力学建模和仿真、控制系统设计与试验验证等研究内容的专著则鲜见。
　　本书是在国家自然科学基金面上项目“汽车电动助力转向和主动悬架系统的集成控制研究”（50275045）、“基于广义集成的汽车底盘系统集成控制方法与关键技术研究”（50575064）、“基于功能分配的汽车底盘一体化集成控制方法和关键技术研究”（51075112）、“基于安全边界控制的ESP和EPS集成控制与关键技术研究”（51175135），以及国家自然科学基金对外交流与合作项目“汽车底盘系统的主动集成控制方法及关键技术研究”（50411130486、50511130365、50611130371）的支持下，开展应用基础研究工作的总结。
　　全书共9章，主要包括汽车系统动力学基础、轮胎动力学、汽车纵向动力学及控制、汽车垂向动力学及控制、汽车侧向动力学及控制、系统耦合机理分析及整车动力学模型、集中式集成控制和分层式协调控制等内容。本书融入了作者课题组多年来的系列化研究成果，注重基础理论与工程实际的结合。
　　本书的撰写分工如下：第1～3章由安徽理工大学王其东教授撰写；第4章，7.1、7.3～7.6、7.9节，8.1～8.3、8.7～8.9节以及第9章由合肥工业大学陈无畏教授撰写；第5章由合肥工业大学赵林峰博士撰写；第6章由中国科学院合肥物质科学研究院朱茂飞博士撰写；7.2、7.7、7.8节以及8.4～8.6节由北京汽车股份有限公司研究院肖寒松博士撰写。全书由陈无畏教授统稿。
　　在本书撰写过程中引用了一些国内外期刊、文献资料，以充实书中内容，在此向有关参考文献的作者表示感谢。
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