智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論 課件 4-3 了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的應(yīng)用

智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論能力模塊四掌握決策控制系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用方式任務(wù)三

了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的應(yīng)用新授Newteaching1目錄一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)旨在環(huán)境感知技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)決策規(guī)劃的目標(biāo)軌跡，通過縱向和橫向控制系統(tǒng)的配合使汽車能夠按照跟蹤目標(biāo)軌跡準(zhǔn)確穩(wěn)定行駛，同時使汽車在行駛過程中能夠?qū)崿F(xiàn)車速調(diào)節(jié)、車距保持、換道、超車等基本操作。車輛的控制執(zhí)行技術(shù)包括縱向、橫向以及垂直方向的運動控制。借助融合驅(qū)/制動、轉(zhuǎn)向、懸架的底盤控制技術(shù)以及應(yīng)用移動通信和感知系統(tǒng)的車隊協(xié)同和車路協(xié)同，是實現(xiàn)被控車路的速度、行駛方向與預(yù)設(shè)的速度曲線、行駛路線保持同步的重要前提條件。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)1.控制執(zhí)行技術(shù)的定義

自動駕駛控制的核心技術(shù)是車輛的縱向控制和橫向控制技術(shù)?？v向控制，即車輛的驅(qū)動與制動控制；橫向控制，即轉(zhuǎn)向盤角度的調(diào)整以及輪胎力的控制。實現(xiàn)了縱向和橫向自動控制，就可以按給定目標(biāo)和約束自動控制車輛運行。所以，從車輛本身來說，自動駕駛就是綜合縱向和橫向控制。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成

車輛縱向控制是在行車速度方向上的控制，即車速以及本車與前后車或障礙物距離的自動控制。自適應(yīng)巡航控制和緊急制動控制都是典型的自動駕駛縱向控制案例。這類控制問題可歸結(jié)為對驅(qū)動電機(jī)、發(fā)動機(jī)、傳動和制動系統(tǒng)的控制。各種電機(jī)一發(fā)動機(jī)一傳動模型、汽車運行模型和制動過程模型與不同的控制器算法結(jié)合，構(gòu)成了各種各樣的縱向控制模式，典型結(jié)構(gòu)如圖所示。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）車輛縱向控制一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）車輛縱向控制縱向控制基本結(jié)構(gòu)

此外，針對輪胎作用力的滑移率控制是縱向穩(wěn)定控制中的關(guān)鍵部分?；坡士刂葡到y(tǒng)通過控制車輪滑移率調(diào)節(jié)車輛的縱向動力學(xué)特性來防止車輛發(fā)生過度驅(qū)動滑移或制動抱死，從而提高車輛的穩(wěn)定性和操縱性能。防抱死制動系統(tǒng)(ABS)，在汽車制動時，自動控制制動器制動力的大小，使車輪不被抱死，處于邊滾邊滑(滑移率在20%左右)的狀態(tài)，以保證地面能夠給車輪提供最大的制動力。一些智能滑移率控制策略利用充足的環(huán)境感知信息設(shè)計了隨道路環(huán)境變化的車輪最優(yōu)滑移率調(diào)節(jié)器，從而提升輪胎力作用效果。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）車輛縱向控制

智能控制策略，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滾動時域優(yōu)化控制等，在縱向控制中也得到了廣泛研究和應(yīng)用，并取得了較好的效果，被認(rèn)為是最有效的方法。而傳統(tǒng)控制的方法，如PID控制和前饋開環(huán)控制，一般是建立發(fā)動機(jī)和汽車運動過程的近似線形模型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計控器，這種方法實現(xiàn)的控制，由于對模型依賴性大及模型誤差較大，所以精度差、適應(yīng)性差。從目前的論文和研究的項目看，尋求簡單而準(zhǔn)確的電機(jī)——發(fā)動機(jī)——傳動、制動過程和汽車運動模型，以及對隨機(jī)擾動有魯棒性和對汽車本身性能變化有適應(yīng)性的控制器仍是研究的主要內(nèi)容。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）車輛縱向控制

目前，自主系統(tǒng)的應(yīng)用有自適應(yīng)巡航控制和防碰撞控制，即由車載傳感器獲取控制所需信息，而往往缺乏對V2X車聯(lián)網(wǎng)信息的利用。在智能交通環(huán)境下，單車可以通過V2X通信信息系統(tǒng)獲得更多周邊交通流信息以用于控制。在縱向控制方面，可利用本車及周邊車輛位置、當(dāng)前及前方道路情況、前車操縱狀態(tài)等信息實現(xiàn)預(yù)測控制，達(dá)到提高速度減小車間距的同時保證安全，這樣子才會達(dá)到安全、高效和節(jié)能的目的。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）車輛縱向控制車輛橫向控制是指垂直運動方向上的控制，對于車輛也就是轉(zhuǎn)向控制。目標(biāo)是控制車輛自動保持期望的行車路線，并在不同的車速、載荷、風(fēng)阻、路況下有很好的乘坐舒適性和穩(wěn)定性。橫向控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖所示?？刂颇繕?biāo)一般是車中心與路中心線間的偏移量，同時受舒適性等指標(biāo)約束。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（2）車輛橫向控制

一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（2）車輛橫向控制橫向控制基本結(jié)構(gòu)車輛橫向控制主要有兩種基本設(shè)計方法：一種是基于駕駛?cè)四M的方法；另一種是基于車輛橫向運動力學(xué)模型的方法。1）基于駕駛?cè)四M的方法：一種策略是使用較簡單的運動力學(xué)模型和駕駛?cè)瞬倏v規(guī)則設(shè)計控制器；另一策略是用駕駛?cè)瞬倏v過程的數(shù)據(jù)訓(xùn)練控制器獲取控制算法。2）基于車輛橫向運動力學(xué)模型的方法是要建立較精確的汽車橫向運動模型，典型模型是所謂得單軌模型，或稱為自行車模型，也就是認(rèn)為汽車左右兩側(cè)特性相同。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（2）車輛橫向控制一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（2）車輛橫向控制自行車模型示意圖

針對低附著路面的極限工況中車輛橫擺穩(wěn)定控制是車輛橫向控制中的關(guān)鍵部分。傳統(tǒng)操縱穩(wěn)定性控制思路，如電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESP)和前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(AFS)等，控制分布的輪胎作用力和前輪轉(zhuǎn)向通過利用輪胎附著力和降低輪胎利用率來提高車輛穩(wěn)定性。大多數(shù)研究沿襲冗余驅(qū)動的控制分配框架，通過改變內(nèi)外側(cè)輪胎驅(qū)/制動力差異的方法，增加單側(cè)驅(qū)/制動轉(zhuǎn)矩，并相應(yīng)減小另一側(cè)驅(qū)/制動轉(zhuǎn)矩的方式為整車產(chǎn)生一個附加的橫擺轉(zhuǎn)矩來改善車輛轉(zhuǎn)向動態(tài)特性，以保證車輛的橫擺穩(wěn)定性和行駛安全性。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（2）車輛橫向控制

電子控制技術(shù)和電氣化的發(fā)展給汽車底盤技術(shù)的突破帶來了革命性的契機(jī)，也使得汽車的整體集成控制成為可能同時在智能網(wǎng)聯(lián)的交通環(huán)境下，單車可以通過自身環(huán)境傳感、定位導(dǎo)航和VX通信信息系統(tǒng)獲得更多周邊交通流信息以用于橫向控制，以利于提前感知道路危險，提高智能駕駛的安全性。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（2）車輛橫向控制傳統(tǒng)的汽車控制方法主要有PD控制、模糊控制、最優(yōu)控制和滑?？刂频?，這些算法應(yīng)用都較為廣泛。相對于傳統(tǒng)的控制方法，智能控制方法主要體現(xiàn)在對控制對象模型的運用和綜合信息學(xué)習(xí)運用上，主要有基于模型的控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和深度學(xué)習(xí)方法等，目前這些算法已逐步在智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)3.常用控制方法PD控制器(比例—積分—微分控制器)，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成，如圖所示。通過K、K，和K三個參數(shù)的設(shè)定。PID控制器主要適用于基本上線性且動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)。PID是以它的三種糾正算法而命名的。這三種算法都是用加法調(diào)整被控制的數(shù)值，其輸入為誤差值(設(shè)定值減去測量值后的結(jié)果)或是由誤差值衍生的信號。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）PD控制一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（1）PD控制PD控制系統(tǒng)原理圖

模糊邏輯控制策略(FuzzyLogicControlStrategy)簡稱模糊控制(FuzyControl)，其本質(zhì)是一種計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)，集成了模糊理論、模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理等，如圖所示。與經(jīng)典控制理論相比，模糊邏輯控制策略最大的特點是不需要準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)公式來建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，因此可極大簡化系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)學(xué)建模的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)建模和仿真控制的效率。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（2）模糊控制一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（2）模糊控制基于模糊控制自動泊車系統(tǒng)的示意圖

模糊控制系統(tǒng)在建模過程中，利用人類積累的相關(guān)知識和生活經(jīng)驗進(jìn)行推理，模擬人類大腦處理復(fù)雜事件的過程，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的控制思想，控制思想經(jīng)過編譯成為控制策略。模糊邏輯控制策略由工程人員的控制思路和實踐經(jīng)驗積累編譯而成，具有較佳的魯棒性、適應(yīng)性以及容錯性。其主要由定義模糊變量、模糊變量模糊化、定義規(guī)則庫、推理決策和逆模糊化五個環(huán)節(jié)組成。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（2）模糊控制

最優(yōu)控制理論是變分法的推廣，重于研究使控制系統(tǒng)的指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)化的條件和方法。為了解決最優(yōu)控制問題，必須建立描述受控運動過程的運動方程，給出控制變量的允許取值范圍，指定運動過程的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，并且規(guī)定一個評價運動過程品質(zhì)優(yōu)劣的性能指標(biāo)，如圖所示，為自動駕駛避障的優(yōu)化路徑規(guī)劃。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（3）最優(yōu)控制一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（3）最優(yōu)控制最優(yōu)控制

通常，性能指標(biāo)的好壞取決于所選擇的控制函數(shù)和相應(yīng)的運動狀態(tài)。系統(tǒng)的運動狀態(tài)受到運動方程的約束，而控制函數(shù)只能在允許的范圍內(nèi)選取。同時，最優(yōu)控制的實現(xiàn)離不開最優(yōu)化技術(shù)。最優(yōu)化技術(shù)是研究和解決如何將最優(yōu)化問題表示為數(shù)學(xué)模型以及如何根據(jù)數(shù)學(xué)模型盡快求出其最優(yōu)解這兩大問題。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（3）最優(yōu)控制

在系統(tǒng)控制過程中，控制器根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時狀態(tài)，以躍變方式有目的地不斷變換，迫使系統(tǒng)按預(yù)定的“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動。變結(jié)構(gòu)是通過切換函數(shù)實現(xiàn)的，特別要指出的是，通常要求切換面上存在滑動模態(tài)區(qū)，故變結(jié)構(gòu)控制又常被稱為滑動模態(tài)控制。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（4）滑?？刂?/p>

基于模型的控制，一般稱為模型預(yù)測控制(MPC)，又可稱為滾動時域控制(MHC)和后退時域控制(RHC)，它是一類以模型預(yù)測為基礎(chǔ)的計算機(jī)優(yōu)化控制方法，在近些年來被廣泛研究和應(yīng)用的一種控制策略。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（5）基于模型的控制

其基本原理可概括為：在每個采樣時刻，根據(jù)當(dāng)前獲得的當(dāng)前測量信息，在線求解一個有限時域的開環(huán)優(yōu)化問題，并將得到的控制序列的第一個元素作用于被控對象，在一個采樣時刻，重復(fù)上述過程，再用新的測量值刷新優(yōu)化問題并重新求解。在線求解開環(huán)優(yōu)化問題獲得開環(huán)優(yōu)化序列是模型預(yù)測控制與傳統(tǒng)控制方法的主要區(qū)別。預(yù)測控制算法主要由預(yù)測模型、反饋校正、滾動優(yōu)化和參考軌跡四個部分組成，最好將優(yōu)化解的第一個元素(或第一部分)作用于系統(tǒng)。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（5）基于模型的控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)機(jī)理以及人的知識和經(jīng)驗對系統(tǒng)的控制，如圖所示。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以把控制問題看成模式識別問題，被識別的模型是映射成“行為”信號的“變化”信號。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制最顯著的特點是具有學(xué)習(xí)能力。它是通過不斷修正神經(jīng)元之間的連接權(quán)值，并離散存儲在連接網(wǎng)絡(luò)中來實現(xiàn)的。它對非線性系統(tǒng)和難以建模的系統(tǒng)的控制具有良好效果。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（6）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（6）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理圖

一般情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制系統(tǒng)有兩種方法：一種是用其建模，主要利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能任意近似任何連續(xù)函數(shù)和其學(xué)習(xí)算法的優(yōu)勢，存在前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種類型；另一種是直接作為控制器使用。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（6）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

深度學(xué)習(xí)源于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，可理解為深層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過它可以獲得深層次的特征表示，免除人工選取特征的繁復(fù)冗雜和高維數(shù)據(jù)的維度災(zāi)難問題。深度學(xué)習(xí)在特征提取與模型擬合方面顯示了其潛力和優(yōu)勢。對于存在高維數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)，引入深度學(xué)習(xí)具有一定的意義，近年來，已有一些研究關(guān)注深度學(xué)習(xí)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用，如圖所示。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（7）深度學(xué)習(xí)方法一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（7）深度學(xué)習(xí)方法深度學(xué)習(xí)在自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，較為公認(rèn)的深度學(xué)習(xí)的基本模型包括基于受限玻爾茲曼機(jī)(RBM)的深度置信網(wǎng)絡(luò)(DBN)、基于自動編碼器(AE)的堆疊自動編碼器(SAE)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)。

自動駕駛系統(tǒng)需要盡量減少人的參與或沒有人的參與，深度學(xué)習(xí)自動學(xué)習(xí)狀態(tài)特征的能力，使得深度學(xué)習(xí)在無人駕駛系統(tǒng)的研究中具有先天的優(yōu)勢。如何充分利用和發(fā)揮深度學(xué)習(xí)在自動駕駛系統(tǒng)中的優(yōu)勢并發(fā)展深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的自動駕駛系統(tǒng)控制是目前的研究方向。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（一）控制執(zhí)行技術(shù)2.控制執(zhí)行技術(shù)的組成（7）深度學(xué)習(xí)方法一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

智能網(wǎng)聯(lián)化正引發(fā)全球汽車產(chǎn)業(yè)的新一輪角逐，各國加快政策法規(guī)布局、加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)突破，我國也正在穩(wěn)步推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。以國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心為代表的一批智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地和創(chuàng)新平臺相繼成立，從原始創(chuàng)新、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)正逐步形成。發(fā)展期限發(fā)展規(guī)劃至2025年實現(xiàn)PA級、CA級智能網(wǎng)聯(lián)氣車銷量占當(dāng)年汽車總銷量的比例超過50%，HA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車開始進(jìn)入市場，C-V2X終端新車裝配率達(dá)50%。2025年-2030年P(guān)A、CA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷量占當(dāng)年汽車總銷量的比例超過70%，HA級車輛占比達(dá)20%，C-V2X終端新車裝配基本普及。HA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車在高速公路廣泛應(yīng)用，在部分城市道路規(guī)?；瘧?yīng)用2030年-2035年中國打造共享和諧、綠色環(huán)保、互聯(lián)高效、智能安全的智能社會，支撐我國實現(xiàn)汽車強(qiáng)國、步入汽車社會，各類網(wǎng)聯(lián)式高度自動駕駛車輛廣泛運行于中國廣大地區(qū)。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢目前，我國主流車企已實現(xiàn)乘用車L2級智能駕駛大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。2021年，我國乘用車新車市場中具備L2級智能駕駛功能的車型銷售476.6萬輛，滲透率達(dá)到23.5％，同比增長57.2％。在政策和市場的雙作用下，2022年新能源汽車持續(xù)爆發(fā)式增長，全年銷量達(dá)到688.7萬輛，同步增長93.4%，市場占有率提升至25.6%，逐步進(jìn)入全面市場化拓展期，迎來新的發(fā)展和增長階段。同時，自主品牌的傳統(tǒng)和新勢力車企加強(qiáng)智能化技術(shù)應(yīng)用，在L2級輔助駕駛基礎(chǔ)上拓展功能配置和應(yīng)用場景。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢1.底盤系統(tǒng)全面受益

汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢是電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、輕量化，如表所示。面對這些發(fā)展趨勢，零部件子系統(tǒng)受到的影響各不相同，一般有增減零部件、提升或降低單車價值量等影響，線控底盤如圖所示。線控底盤一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢1.底盤系統(tǒng)全面受益發(fā)展趨勢趨勢內(nèi)容電動化電動化對于底盤(新增電池殼)、空調(diào)冷卻(電動空調(diào)、電池冷卻系統(tǒng))、電子電氣等子系統(tǒng)具增量作用，對于動力總成則有增(電動車新增電池、電機(jī)、電控等)和有減(電動汽車無須發(fā)動機(jī)、變速器、燃油系統(tǒng)等)。智能化智能化主要對底盤系統(tǒng)(線控底盤)、通信控制系統(tǒng)和電子電氣系統(tǒng)等具有增量作用。網(wǎng)聯(lián)化網(wǎng)聯(lián)化主要對通信控制(增加車載T-box等聯(lián)網(wǎng)零部件)和電子電氣系統(tǒng)均具有增量作用。共享化共享化則主要側(cè)重于汽車商業(yè)模式的改變，同時對通信控制(增加聯(lián)網(wǎng)及控制零部件)和電子電氣系統(tǒng)均具有増量作用。輕量化輕量化應(yīng)用范圍較廣，對動力總成、底盤、內(nèi)飾、車身和外飾等都具有增量作用。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢2.智能化推動線控底盤發(fā)展

汽車行業(yè)另外一個重要發(fā)展方向就是智能化，如圖所示。智能汽車的感知識別、決策規(guī)劃和控制執(zhí)行三個核心系統(tǒng)中，與底盤相關(guān)的主要是控制執(zhí)行，需要對傳統(tǒng)汽車的底盤進(jìn)行線控改造以適用于自動駕駛。線控底盤智能化發(fā)展一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢3.智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展

在汽車的發(fā)展歷程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：從最初的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）發(fā)展為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)，然后又出現(xiàn)了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過給助力電機(jī)發(fā)送電信號指令，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測量到的駕駛?cè)宿D(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號輸入到電子控制器(ECU)，ECU依據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬、生成反饋轉(zhuǎn)矩，控制轉(zhuǎn)向電機(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。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢3.智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展

目前，配備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車型較少，其中英菲尼迪Q50、Q50L部分高配車型和Q60裝備了DAS線控轉(zhuǎn)向，這套線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似，不同之處在于它多了3組ECU電子控制單元、轉(zhuǎn)向盤后的轉(zhuǎn)向動作回饋器、離合器。當(dāng)任意一個ECU被監(jiān)測到出現(xiàn)問題時，備用模式將激活離合器，恢復(fù)至傳統(tǒng)的機(jī)械傳動轉(zhuǎn)向模式，確保駕駛?cè)丝梢哉瓶剀囕v。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢3.智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展

目前，EPS單價約1500元，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以EPS為基礎(chǔ)，短期產(chǎn)銷量較低，預(yù)計單價約4000元，后期隨著應(yīng)用范圍擴(kuò)大，預(yù)計單價有望逐步降低至3000元左右。2021年，我國線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場規(guī)模在1億元左右，預(yù)計到2025年，國內(nèi)新能源乘用車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滲透率將達(dá)到15%，燃油乘用車對應(yīng)的滲透率達(dá)到4%，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的市場規(guī)模將達(dá)到89億元。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢3.智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展

從發(fā)展階段來看，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)尚處于發(fā)展早期階段，目前滲透率較低，僅有少量車型配備。隨著L3及以上智能駕駛的逐步滲透，線控制動有望爆發(fā)。2022年1月1日，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新國標(biāo)正式實施，解除以往對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方向盤和車輪物理解耦的限制，有利于國內(nèi)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)一步落地，2022年4月發(fā)布的《線控轉(zhuǎn)向技術(shù)路線圖》征求意見稿進(jìn)一步明晰了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，有助于新技術(shù)滲透率和產(chǎn)品國產(chǎn)化的持續(xù)提高。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢3.智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展

此外拓普集團(tuán)也積極拓展EPS等產(chǎn)品，有望憑借資金、效率、人才等優(yōu)勢，獲得一定的市場空間。EPS關(guān)鍵技術(shù)在于控制器的設(shè)計，核心內(nèi)容包括路感匹配、路感跟蹤、故障診斷及處理等。EPS的核心部件電機(jī)、電控、轉(zhuǎn)矩傳感器、角度傳感器基本都為各大主機(jī)廠內(nèi)部供應(yīng)。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)需要在EPS技術(shù)上發(fā)展，因此參與者絕大多數(shù)都是傳統(tǒng)的EPS系統(tǒng)供應(yīng)商。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢4.底盤輕量化潛力巨大

輕量化是發(fā)展方向，燃油車油耗排放和電動車?yán)m(xù)駛里程是國內(nèi)汽車廠商面臨的兩大挑戰(zhàn)，輕量化是解決問題的關(guān)鍵之一，因此也是汽車未來重要的發(fā)展方向。汽車行業(yè)很早就開始探索輕量化技術(shù)，主要手段包括選用輕質(zhì)材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇先進(jìn)制造工藝等。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和先進(jìn)制造工藝帶來的減重效果相對較小，因此目前輕量化研究的主要方向是輕質(zhì)材料，包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金和碳纖維復(fù)合材料等。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)的認(rèn)知（二）控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢4.底盤輕量化潛力巨大

底盤輕量化產(chǎn)品種類較多，不同零部件市場格局有所不同。鋁合金控制臂領(lǐng)域，供應(yīng)商主要有拓普集團(tuán)、駱氏集團(tuán)等；鋁合金副車架方面，供應(yīng)商主要有華域汽車、拓普集團(tuán)、萬安科技等；鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)領(lǐng)域，供應(yīng)商主要有伯特利、中信戴卡、華域汽車、拓普集團(tuán)、蘇州安路特等；鋁合金制動鉗領(lǐng)域，供應(yīng)商主要百煉、華域汽車、京西國際等。從競爭要素來看，底盤零部件從鋼鐵制品到鋁合金，材料發(fā)生變化，相關(guān)的工藝等差別巨大，一方面單車價值量顯著提升；另一方面供應(yīng)鏈或?qū)⒅貥?gòu)，新產(chǎn)品對于相關(guān)設(shè)備投入和技術(shù)要求較高，因此在鋁合金等產(chǎn)品上具有技術(shù)優(yōu)勢和資金優(yōu)勢的供應(yīng)商有望受益。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用

智能網(wǎng)聯(lián)汽車通過跟蹤決策規(guī)劃的軌跡目標(biāo)，控制車輛的加速、制動和轉(zhuǎn)向等駕駛動作，調(diào)節(jié)車輛行駛速度、位置和方向等狀態(tài)，以保證汽車的安全性、操縱性和穩(wěn)定性。而這些很大程度上需要通過汽車的底盤系統(tǒng)來實現(xiàn)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)在交通工具運輸領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，汽車的內(nèi)部空間、人機(jī)界面、操作方式和交互過程正在發(fā)生革命性的變化。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

汽車一般由發(fā)動機(jī)、底盤、車身、電氣等主要部分組成，其中底盤是指汽車上由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等部分組成的，如圖所示，其功能包括支承、安裝汽車車身、發(fā)動機(jī)及其他各部件及總成，形成汽車的整體造型，承受發(fā)動機(jī)動力，保證車輛正常行駛等。汽車底盤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

汽車的傳動系統(tǒng)主要由離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差離合器變速器萬向節(jié)速器以及半軸等部分組成，如圖所示，其功能是將發(fā)動機(jī)輸出的動力送達(dá)驅(qū)動輪。

汽車傳動系統(tǒng)的布置形式與發(fā)動機(jī)的位置及驅(qū)動形式有關(guān)，一般可分為前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、后置后驅(qū)、中置后驅(qū)、四驅(qū)等多種形式。（1）傳動系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成（1）傳動系統(tǒng)汽車傳動系統(tǒng)的組成二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

汽車行駛系統(tǒng)由車架、車橋、車輪和懸架組成，如圖所示。（2）行駛系統(tǒng)汽車行駛系結(jié)構(gòu)圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成1）車架（2）行駛系統(tǒng)

車架是跨接在汽車前后車橋上的框架式結(jié)構(gòu)，一般由兩根縱梁和數(shù)根橫梁組成，經(jīng)由懸架裝置、前橋、后橋支承在車輪上。車架的功用是支撐、連接汽車的各總成，使各總成保持相對正確的位置，并承受汽車內(nèi)外的各種載荷。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，車架可以分為邊梁式車架、中梁式車架和綜合式車架(前部邊梁式、后部中梁式)等，其中邊梁式車架應(yīng)用最為廣泛。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成2）車橋（2）行駛系統(tǒng)

車橋(又稱車軸)通過懸架與車架(或承載式車身)相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是傳遞車架(或承載式車身)與車輪之間各方向的作用力及其力矩。

根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋可以分為整體式與斷開式兩種。根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋也分成轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種，其中轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成2）車橋（2）行駛系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向橋由前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷和輪轂等組成，驅(qū)動橋由主減速器、差速器、半軸、橋殼等組成。

大多數(shù)乘用車采用前置前驅(qū)形式，前橋成為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，后橋充當(dāng)支持橋。部分汽車采用前置后驅(qū)形式，因此前橋作為轉(zhuǎn)向橋，后橋作為驅(qū)動橋。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成3）車輪（2）行駛系統(tǒng)

車輪是固定輪胎內(nèi)緣、支持輪胎并與輪胎共同承受負(fù)荷的剛性輪，一般由輪輞與輪輻組成。按輪輻的構(gòu)造，可分為輻板式車輪和輻條式車輪。按車輪材質(zhì)，可以分為鋼制、鋁合金、鎂合金等車輪。

輪胎規(guī)格常用一組數(shù)字表示，前一個數(shù)字表示輪胎斷面寬度，后一個表示輪輞直徑，以in為單位。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成4）懸架（2）行駛系統(tǒng)

汽車懸架是連接車輪與車身的機(jī)構(gòu)，對車身起支撐和減振的作用。懸架的主要功能是傳遞作用在車輪和車架之間的力，并且緩沖由不平路面帶來的沖擊力，以保證汽車的平順行駛。

典型的懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括彈性元件(彈簧等)、減振器以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(連桿等)等部分，這三部分分別起緩沖、減振和力的傳遞作用。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成4）懸架（2）行駛系統(tǒng)

彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸架系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，部分高級轎車則使用空氣彈簧。懸架可以分為獨立懸架和非獨立懸架，區(qū)別在于獨立懸架的左右兩個車輪間沒有硬軸進(jìn)行剛性連接，一側(cè)車輪的懸架部件全部都只與車身相連，而非獨立懸架兩個車輪間不是相互獨立的，之間有硬軸進(jìn)行剛性連接。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成4）懸架（2）行駛系統(tǒng)

從結(jié)構(gòu)上看，獨立懸架由于兩個車輪間沒有干涉，一般舒適性和操控性更好。而非獨立懸架結(jié)構(gòu)簡單，具有更好的剛性和通過性。

此外根據(jù)具體結(jié)構(gòu)，還可以分為麥弗遜式懸架、雙叉臂式懸架、扭轉(zhuǎn)梁式懸架和多連桿懸架等。目前，大多數(shù)乘用車前懸架多采用麥弗遜懸架，后懸架多采用扭轉(zhuǎn)梁式和多連桿式等。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置，其功能就是按照駕駛?cè)说囊庠缚刂破嚨男旭偡较颉?/p>

按照動力來源，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。（3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成1）機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛?cè)说捏w力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成，如圖所示。（3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

2）動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛?cè)梭w力和發(fā)動機(jī)動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一般是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動力轉(zhuǎn)向裝置而成。

在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需能量只有一小部分由駕駛?cè)颂峁?，而大部分是由發(fā)動機(jī)通過動力轉(zhuǎn)向裝置提供的。但在動力轉(zhuǎn)向裝置失效時，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛?cè)霜毩⒊袚?dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。（3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

制動系統(tǒng)是使汽車的行駛速度可以強(qiáng)制降低的一系列專門裝置，主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器等部分組成，如圖所示，常見的制動器主要有鼓式制動器和盤式制動器。（4）制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

1）鼓式制動器主要包括制動輪缸、制動蹄、制動鼓、摩擦片、回位彈簧等部分，主要是通過液壓裝置使摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動鼓內(nèi)側(cè)面發(fā)生摩擦，從而起到制動的效果。

2）盤式制動器主要由制動盤、制動鉗、摩擦片、分泵、油管等部分構(gòu)成，主要通過液壓系統(tǒng)把壓力施加到制動鉗上，使制動摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動盤發(fā)生摩擦，從而達(dá)到制動的目的。（4）制動系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保是汽車發(fā)展的方向和永恒主題，而電子化、智能化、電動化、可再生化是實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保的有效措施和手段，采用線控技術(shù)可為實現(xiàn)汽車的電子化、智能化、電動化及可再生化提供有力的技術(shù)保證。隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，線控技術(shù)將逐漸在汽車上得到普遍應(yīng)用，笨重的機(jī)械/液壓系統(tǒng)將被精確的電子傳感器和電執(zhí)行元件代替，傳統(tǒng)汽車的操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)將發(fā)生根本性變化。（4）制動系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（一）汽車底盤1.汽車底盤的組成

目前，汽車上幾乎所有操縱控制都可以采用線控技術(shù)，線控技術(shù)及線控汽車的研究已經(jīng)成為各國研究的熱點。線控技術(shù)(X-by-wire)源于飛機(jī)的控制系統(tǒng)，其將飛行員的操縱命令轉(zhuǎn)化成電信號通過控制器控制飛機(jī)飛行。線控汽車采用同樣的控制方式，可利用傳感器感知駕駛?cè)说鸟{駛意圖，并將其通過導(dǎo)線輸送給控制器，控制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向、制動、驅(qū)動等功能，從而取代傳統(tǒng)汽車靠機(jī)械或液壓來傳遞操縱信號的控制方式。（4）制動系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)1.智能汽車線控底盤的組成

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、線控驅(qū)動和車身控制模塊，如圖所示，其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動是自動駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。線控底盤的組成二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)2.線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理

線控系統(tǒng)在人機(jī)接口通信、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感機(jī)構(gòu)之間以及與其他的系統(tǒng)之間要進(jìn)行大量的信息傳輸，要求網(wǎng)絡(luò)的實時性好、可靠性高，而且要求具有冗余的“功能實現(xiàn)”，以保證在故障時仍可實現(xiàn)裝置的基本功能，其結(jié)構(gòu)原理如圖所示。線控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)回夠回向執(zhí)行模塊和ECU三個主要部分以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成，如圖所示。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成1）轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)。轉(zhuǎn)向盤模塊的主要功能是將駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向意圖(通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信，并行的轉(zhuǎn)向信號，并傳遞給ECU；同時接受ECU送來的力矩信號，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩以提供給駕駛?cè)讼鄳?yīng)的路感信息。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成2）轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括前輪轉(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)向組件等組成。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊ECU的功能是接受主控制器的命令，通過轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器控制轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向意圖。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

3）ECU對采集的信號進(jìn)行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，向轉(zhuǎn)向盤回正力電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)送指令，控制兩個電機(jī)的工作，保證各種工況下都具有理想的車輛響應(yīng)，以減少駕駛?cè)藢ζ囖D(zhuǎn)向特性隨車速變化的補(bǔ)償任務(wù)，減輕駕駛?cè)素?fù)擔(dān)。同時ECU還可以對駕駛?cè)说牟僮髦噶钸M(jìn)行識別，判定在當(dāng)前狀態(tài)下駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向操作是否合理。當(dāng)汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛?cè)税l(fā)出錯誤指令時，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會將駕駛?cè)隋e誤的轉(zhuǎn)向操作屏蔽，而自動進(jìn)行穩(wěn)定控制，使汽車盡快地恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

4）自動防故障系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包括一系列的監(jiān)控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應(yīng)的處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。作為應(yīng)用最廣泛的交通工具之一，汽車的安全性是必須首先考慮的因素，是一切研究的基礎(chǔ)，因而故障的自動檢測和自動處理是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最重要的組成系統(tǒng)之一。它采用嚴(yán)密的故障檢測和處理邏輯，以更大地提高汽車安全性能。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

5）電源系統(tǒng)承擔(dān)著控制器、兩個執(zhí)行電機(jī)以及其他車用電器的供電任務(wù)，其中僅前輪轉(zhuǎn)角執(zhí)行電機(jī)的最大功率有500~800W，加上汽車上的其他電子設(shè)備，電源的負(fù)擔(dān)已經(jīng)相當(dāng)沉重。所以要保證電網(wǎng)在大負(fù)荷下穩(wěn)定工作，電源的性能就顯得十分重要。

（2）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛?cè)瞬倏v轉(zhuǎn)向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，不但可以自由設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的力傳遞特性，而且可以設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，給汽車轉(zhuǎn)向特性的設(shè)計帶來無限的空間，是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重大革新。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理，如圖所示。用傳感器檢測駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)總線將信號傳遞給車上的ECU，并從轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)獲得反饋命令；轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)也從轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)獲得駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向指令，并從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獲得車輪情況，從而指揮整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制車輪轉(zhuǎn)到需要的角度，并將車輪的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩反饋到系統(tǒng)的其余部分，比如轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，以使駕駛?cè)双@得路感，這種路感的大小可以根據(jù)不同的情況由轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)控制。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（3）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點1）提高汽車安全性能。去除了轉(zhuǎn)向柱等機(jī)械連接，完全避免了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛?cè)说膫?；智能化的ECU根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)判斷駕駛?cè)说牟僮魇欠窈侠?，并做出相?yīng)的調(diào)整；當(dāng)汽車處于極限工況時，能夠自動對汽車進(jìn)行穩(wěn)定控制。2）改善駕駛特性，增強(qiáng)操縱性?；谲囁?、牽引力控制以及其他相關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)上的轉(zhuǎn)向比率(轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輪轉(zhuǎn)角的比值)不斷變化，低速行駛時，轉(zhuǎn)向比率低，可以減少轉(zhuǎn)彎或停車時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度；高速行駛時，轉(zhuǎn)向比率變大，獲得更好的直線行駛條件。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（3）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點

3）改善駕駛?cè)说穆犯?。由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間無機(jī)械連接，駕駛?cè)恕奥犯小蓖ㄟ^模擬生成?？梢詮男盘栔刑岢鲎钅軌蚍从称噷嶋H行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)向盤僅向駕駛?cè)颂峁┯杏眯畔?，從而為駕駛?cè)颂峁└鼮檎鎸嵉摹奥犯小薄６?、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)4.線控制動系統(tǒng)

線控制動系統(tǒng)(Brakebywire簡稱為BBW)，即電子控制制動系統(tǒng)，如圖所示。線控制動系統(tǒng)是在傳統(tǒng)制動系統(tǒng)上發(fā)展而來的，在線控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的過程中，線控制動系統(tǒng)是用電系統(tǒng)替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的過程。1972年，美國國家航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration，簡稱NASA)推出了線控飛行技術(shù)的飛機(jī)。隨著技術(shù)的革新，目前絕大部分軍用飛機(jī)和大部分民用飛機(jī)都采用了這項技術(shù)。借鑒航空領(lǐng)域的線控飛行技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)領(lǐng)域逐步出現(xiàn)了線控制動系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)4.線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1）線控制動系統(tǒng)的制動踏板與制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)解耦，可以降低部件的復(fù)雜性，減少液壓與機(jī)械控制裝置，減少杠桿、軸承等金屬連接件，減輕質(zhì)量，降低油耗和制造成本。2）線控制動系統(tǒng)具有精確的制動力調(diào)節(jié)能力，是電動汽摩擦與回饋耦合制動系統(tǒng)的理想選擇。3）基于線控制動系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)更高品質(zhì)的ABS/ESC/EPB等高級安全功能控制，而且可以滿足先進(jìn)汽車智能系統(tǒng)對自適應(yīng)巡航(ACC)、自動緊急制動(AEB)、自動泊車無人駕駛等的要求。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用4.線控制動系統(tǒng)（1）線控制動系統(tǒng)的優(yōu)點二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用4.線控制動系統(tǒng)（2）線控制動系統(tǒng)的分類

線控制動系統(tǒng)可分為機(jī)械式線控制動系統(tǒng)和液壓式線控制動系統(tǒng)。1）機(jī)械式線控制動系統(tǒng)(EMB)即為電子機(jī)械式制動系統(tǒng)，如圖所示。EMB結(jié)構(gòu)原理圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用4.線控制動系統(tǒng)（2）線控制動系統(tǒng)的分類EMB與常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)截然不同，EMB以電能為能量來源，通過電機(jī)驅(qū)動制動墊塊，由電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號，EMB是線控制動系統(tǒng)的一種。整個系統(tǒng)中沒有連接制動管路，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，信號通過電傳播，反應(yīng)靈敏，減小制動距離，工作穩(wěn)定，維護(hù)簡單，沒有液壓油管路，不存在液壓油泄露問題，通過ECU直接控制，易于實現(xiàn)ABS、TCS、FSP、ACC等功能。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)4.線控制動系統(tǒng)EHB結(jié)構(gòu)原理圖2）液壓式線控制動系統(tǒng)(EHB)。EHB是從傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)發(fā)展來的，但與傳統(tǒng)制動方式有很大的不同，EHB以電子元件替代了原有的部分機(jī)械元件，是一個先進(jìn)的機(jī)電一體化系統(tǒng)，它將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合。EHB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由電子踏板、電子控制單元(ECU)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，如圖所示。

電子踏板是由制動踏板和踏板傳感器(踏板位移傳感器)組成。踏板傳感器用于檢測踏板行程，然后將位移信號轉(zhuǎn)化成電信號給ECU電控單元，實現(xiàn)踏板行程和制動力按比例進(jìn)行調(diào)控。EHB工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)，電子踏板配有踏板感覺模擬器和電子傳感器，ECU可以通過重構(gòu)信號來判斷駕駛?cè)说闹苿右鈭D，并通過電機(jī)驅(qū)動液壓泵進(jìn)行制動。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)4.線控制動系統(tǒng)

電子液壓式線控制動系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為整體式和分體式兩種。

①整體式是由總泵/踏板單元、主動增壓模塊、分泵壓力調(diào)節(jié)模塊集成在一個部件內(nèi)，如圖所示。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)4.線控制動系統(tǒng)整體式電子液壓線控制動系紙圖二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)及應(yīng)用（二）智能汽車的線控技術(shù)4.線控制動系統(tǒng)

分體式電子液壓線控制動系統(tǒng)圖②分體式：總泵/踏板單元和主動增壓模塊集成在一個模塊中，分泵壓力調(diào)節(jié)模塊