電控四輪轉向系統的案例
基于線性變參數系統的四輪轉向自主地面車輛路徑跟蹤控制及實驗驗證
四輪轉向車輛可控自由度高，能有效改善車輛行駛的操縱性、穩定性及安全性，是汽車未來發展的重要方向之一。目前大多數的軌跡跟蹤控制的研究集中于前輪轉向的車輛上，而對四輪轉向車輛的軌跡跟蹤控制的關注較少。這篇文章提出了一種基于四輪轉向自主地面車輛的路徑跟蹤控制方法，具有前瞻性的研究意義。
摘要：在本研究中，提出了一種新型四輪轉向電動汽車作為自主地面車輛。本文的目的是研究四輪轉向自主地面車輛智能駕駛的路徑跟蹤控制算法。在單軌模型的基礎上，建立了用于軌跡跟蹤控制器設計的軌跡跟蹤模型。接著建立了線性變參數系統模型，使路徑跟蹤控制器能夠適應不同的縱向速度和路面摩擦系數。再者，設計了一種用于路徑跟蹤的線性二次型調節器控制器，并進行了穩定性分析。為了消除干擾引起的誤差，將前饋控制與線性二次型調節器控制器相結合。
為了驗證所設計控制器的路徑跟蹤性能，基于在CarSim中建立的高保真整車模型進行了數值仿真。此外，還進行了實際道路試驗。仿真和實驗結果表明，所設計的控制器具有良好的路徑跟蹤性能。另外，路徑跟蹤控制器對不同的縱向速度和路面摩擦系數具有良好的魯棒性。
關鍵詞：四輪轉向，自主地面車輛，路徑跟蹤，線性變參數系統
1 引言
近年來，隨著各種交通問題（包括擁堵和事故）的增加，自主地面車輛（AGV）已成為研究的熱點。AGV的研究主要集中在環境感知、規劃決策和運動控制方面。運動控制是AGV的基本能力和首要任務，主要包括縱向運動控制和側向運動控制。AGV的縱向運動控制可以描述為跟蹤目標縱向速度1。
展開 基于四輪轉向和直接橫擺力矩控制的路徑跟蹤集成底盤控制算法設計
近年來，底盤的電控系統功能日益豐富，控制策略日益成熟，為了獲得更好的跟蹤和操縱性能，對于車輛底盤集成控制的研究受到了廣泛的關注。本文考慮將四輪轉向和直接橫擺力矩控制結合起來實現底盤的集成控制，在單車道、彎道和雙車道等多個場景下，對比主動前輪轉向、四輪轉向和主動前轉向+直接橫擺力矩控制等三種控制策略，驗證提出的控制策略的有效性和魯棒性，為底盤集成控制策略的開發提供了參考。
摘要：本文重點介紹利用四輪轉向和直接橫擺力矩控制實現路徑跟蹤的底盤集成控制算法設計。設計的底盤集成控制算法主要由三部分組成：(1) 考慮參數不確定性、外部擾動、測量噪聲和未建模的動力學特性，利用μ合成方法設計用于路徑跟蹤的魯棒控制器；(2) 提出了控制分配算法，基于加權最小二乘法將輸出扭矩需求分配給每個輪轂電機；(3) 考慮到車輛橫向速度是路徑跟蹤控制的關鍵狀態變量，由于使用低成本傳感器不易測量，因此利用無跡卡爾曼濾波器設計了狀態觀測器，進行橫向速度的估計。為了驗證所設計的底盤集成控制算法的性能，在MATLAB/Simulink中進行了單車道變換、彎道變換和雙車道變換等三種仿真工況，并在CarSim中構建了精度較高的整車模型。將提出的底盤集成控制算法與其他三種控制算法，即主動前轉向、四輪轉向和主動前轉向+直接橫擺力矩控制進行比較，仿真結果表明底盤集成控制算法具有更好的路徑跟蹤性能和操控穩定性。同時，在車速變化和不同路況下也驗證了底盤集成控制算法的魯棒性能。
展開 面向自動駕駛：四輪獨立驅動/轉向電動汽車配置與控制綜述與展望
制動執行器均采用液力制動和電機再生制動的混合制動系統。所采用的懸架系統可以分為燭式、縱臂式和雙叉臂式三種。相比于燭式懸架和縱臂式懸架，雙叉臂懸架有更好的橫向剛度和側傾剛度，有利于提升車輛在側向加速度較大的情況下的安全性。從表1可以看出，ROboMObil的設計速度100 km/h是所有原型車中是最大的。
2.4 轉向模式和切換邏輯
圖4 4WID-4WIS EV的轉向模式
（a）前輪轉向（b）后輪轉向（c）四輪轉向（d）斜向移動（e）橫向移動（f）原地轉向
如上所述，由于采用了線控模塊，每個車輪的轉向角都可以獨立控制。因此，4WID-4WIS EV比傳統車輛具有更多的轉向模式。如圖4所示，包括前輪轉向（FWS）、后輪轉向（RWS）、四輪轉向（4WS）、斜向移動、橫向移動和在狹小空間內原地轉向[40]。主動四輪轉向除了可以提高汽車低速條件下的機動性，還可以改善高速時的操縱穩定性[41,42]。
為了應對不同工況，高效的轉向模式切換是十分必要的。同濟大學的陳辛波等基于轉向中心連續原理提出了一種轉向模式的切換邏輯，該方案可實現低速行駛時不停車的平穩切換[43]。通過實車測試[44]，研究了FWS和RWS、RWS和4WS的切換邏輯。為了使模式切換過程中車輛動力學參數的突變和能量消耗達到最低，研究者們提出了B樣條曲線來設計切換軌跡，并用多目標遺傳算法對其進行優化[45]。陳辛波等基于4WID-4WIS EV的運動學和動力學模型，設計并驗證了轉向模式切換策略[46]。為了在高速條件下實現FWS和4WS之間的切換控制，設計了魯棒控制器[47]，旨在實現側偏角和橫擺角速度的平滑過渡。
展開 電控轉向技術解析
近幾年來，在車型參配上你會發現某一款車會特別說明采用的是什么轉向系統。不管是機械助力或者是電子助力式的轉向系統始終還是有傳統的機械式連接。如果告訴你，現在有一種轉向系統已經省略了傳統機械式連接，改用電信號來控制汽車的行駛方向，你是否感興趣呢?下面，我就要為大家介紹這種新的轉向系統——電控轉向系統，與大家一起來看看電控轉向系統有什么玄機?
● 什么是電控轉向
?
電控轉向是線控技術在汽車產品上的一種應用，是以電子信號為載體利用電線將指令傳遞到執行機構，從而避免結構繁雜的機械傳動、減重、提升效率以及實現更多智能控制功能等多重目的。
其實線控技術近幾年在商用車上已經有所應用，比如商用車上的電子剎車總泵、電控氣壓換擋系統等。然而運用在轉向系統之上這還是第一次。
所謂電控轉向系統，就是在轉向系統和方向盤之間取消傳統機械連接，車輪的轉向角度和速度均依靠電腦根據行駛路況和駕駛者轉動方向盤的意圖綜合計算，并由電腦控制轉向機實現控制目的。這就好比駕駛員手里的方向盤是一個遙控器，或者賽車游戲中的模擬方向盤，而真正執行轉向命令的是車上的電腦。
● 電控轉向最早出現在哪?
其實，奔馳從1990年投入對線控技術的研究。在汽車領域，第一款實現應用線控技術的汽車是奔馳在1996年發布的F200概念車。
F200概念車在當時采取的控制策略是：駕駛員通過操作安裝在車門內側和中央控制臺處的側面操縱桿來控制車身的所有運動。左右移動操縱桿使汽車轉向，而將操縱桿向后拉將產生制動，向前推將使汽車加速。這種操作方式與工程挖掘機的操作方式非常相似，只不過F200概念車不能橫著走而已。
由于奔馳F200概念車上采用了線控技術，那么方向盤、轉向柱、踏板、制動油管等設備就被取消了。
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聊一下汽車電傳電控系統中的安全死穴：實時系統和分時系統
就是識別到總線系統其他控制單元提供的錯誤的數據給自己后，自己可以進行判斷，不再采納錯誤的第三方信息，直接通過信息控制輸出報警，然后用自己內部邏輯程序控制系統進入應急工作模式，保證了基本功能的可靠穩定運行。
新能源車出來之后，有了另外的一種玩法，叫核心系統，這個系統管理車輛的所有控制系統，也就是說，車上系統有一個大腦，是領導核心，其他系統都要聽他分配，這種設計是希望通過一臺擁有強大算力的核心運算操作系統來支持整車所有系統工作，提升整車以往分布式系統的高成本的研發制造性價比，同時也簡化其他系統開發制造成本。
五、汽車系統之戰
目前奔馳、寶馬、奧迪、保時捷、賓利、法拉利等歐系車、別克、雪佛蘭等美系車、豐田等日系車、小鵬P7國產電動車等等大部分乘用車，還有很多商用卡車比如斯堪尼亞等，用的都是實時系統，在實時系統領域，做的厲害的有黑莓的QNX系統，這是一個專為汽車控制單元開發的底層操作系統，與車規級芯片在設計研發初始階段就進行了完美適配，最大限度的提高了可靠性，單凡是采用實時系統的都一定是專業技術領域。
傳統汽車電傳線控換擋技術應用多年，除了機械/物理故障，極少發生過控制失靈的情況，因為這些車用的都是實時系統。
飛機上也是最早采用電傳電控系統的交通工具，飛機用的控制系統也是實時系統，沒聽說過飛機控制失靈吧？當然，硬件機械故障和物理損壞除外。
六、敲一下黑板-特斯拉
很少有人研究過特斯拉的控制芯片和應用程序乃至操作系統，特斯拉芯片部分是自研芯片，車規級芯片有幾顆？
特斯拉中控車載核心系統是Linux作為內核的系統，怎么改，都無法改變他是分時系統的事實。
既然他是分時系統，那么他就無法完全避免和繞開上面提到的問題。
這一切，留給國家專業權威部門來鑒定，留給時間來驗證吧。
展開 【討論】如何系統的學習汽車電控系統?
各位大神，如何系統的學習汽車的電控系統，有沒有推薦得書單或者教程，感激感激
【討論】新能源汽車三電系統，有人關注過電控系統嗎？
很多人也都知道，純電動車的核心系統叫三電系統。但你又是否知道，除了電池電機之外，還有一個非常重要，卻幾乎無人提起的核心系統，三電系統之一的，電控系統？
轉向系統強度分析--轉向縱拉桿
轉向系統一般分為轉向操縱機構和轉向傳動機構。通常轉向系統的強度校核針對的是轉向傳動機構。轉向傳動機構指的是轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向節臂、梯形臂和轉向橫拉桿等。
轉向結構
轉向縱拉桿一般要求小質量大剛度，通常縱拉桿應為直拉桿，但是考慮到布置要求，多數情況下縱拉桿為彎桿，這樣使得縱拉桿縱向剛度降低。
直拉桿一般按照壓桿穩定性校核
彎拉桿應計算彎曲應力和拉壓應力，合成后校核強度
常用工況
按原地阻力距計算，分為原地轉向，左右轉向工況。
極限工況
按轉向輪限位，轉向器輸出最大轉矩計算，分為左右轉向工況。
一般根據設計參數，利用材料力學公式，可以計算得到轉向縱拉桿的危險截面應力。理論計算結果如下所示。
理論計算
通常有限元的分析結果中的危險截面處的應力值要大于理論計算，這是因為理論計算忽略了桿的彎曲變形等因素，其應力相比仿真會小些。
來源：有限元探索
展開 Adams轉向系統-轉向器
商用車上多用常流、轉閥、循環球式轉向器。轉向器的工作原理:當汽車轉向時,駕駛員對方向盤施加一個轉向力矩,通過中間軸傳遞給轉向器的輸入軸,此時轉向器的輸入軸(閥芯)在方向盤的力矩作用下克服扭桿彈簧產生一個相對閥套的角位移,然后轉閥一側閥口逐漸打開,一側逐漸關閉,形成壓力差,帶動轉向螺母依靠轉向傳動機構實現助力轉向。
Adams轉向系統中轉向器的連接及助力設置較為繁瑣,本文就商用車中轉向器的建模做一簡單介紹。
Adams轉向器主要運動副如下圖1所示:
1.輸入軸( input shaft)與轉向器支架( mts pitman mount.)一一旋轉副1;
2.轉向蝸桿(ball screw)與轉向器支架( mts pitman mount)一一旋轉副2;
3.齒條(rack)與轉向器支架( mts pitman mount)--移動副3。
4.考慮助力時，運動副1、2之間建立的耦合副失效，運動副2、3之間建立耦合副,如下圖2所示:
圖1 圖2
此時，輸入軸與轉向蝸桿之間添加扭矩( pts torsion bar,來模擬扭桿,如下圖3所示,扭桿中扭矩函數參考運動微分方程。運動副3添加助力( steering assist ),如下圖3所示。
圖3
Adams中轉向系統的助力曲線如下圖4所示,其中關鍵量為扭桿轉角( TORSION BAR)、扭桿轉矩( tbar torque)和壓力差。助力曲線數據可根據轉向器的靈敏性曲線以及力特性曲線（圖5）獲取。
圖4 圖5
歡迎交流
展開 汽車電控系統bootloader知識介紹
01
原理概述
單片機通常燒錄有三種：
ISP（In-System Programming）
在系統編程，使用引導程序（Bootloader）加上外圍UART/SPI等接口進行燒錄。
ICP （In-circuit programmer）
在電路編程，使用SWD/JTAG接口。
IAP（In-Application Programming）
指MCU可以在系統中獲取新代碼并對自己重新編程，即用程序來改變程序。
平時開發使用主要IAP升級方式，對ECU更是如此。
單片機正常時運行上電/復位，第一條指令是固定的，程序正常順序運行到Bootloader，由Bootloader跳轉到APP程序運行。
圖1-1 Bootloader簡易流程
02
技術分析
2.1 什么是Bootloader
單片機正常運行時總是從固定地方取指令，順序運行，這將對編寫程序的人產生巨大的挑戰，程序更新時需要使用燒錄器等工具燒錄，于是有人將程序設計成，由一個程序跳轉到另一個程序，這個程序通常稱作Bootloader，另一個叫做APP。
Bootloader程序常常具有通信接口和擦寫內部存儲空間的功能，可將需要更新的APP擦除，寫入新的APP。有時會設計成相互跳轉，技術也是可以實現的。
展開 底盤電控系統仿真測試解決方案
概述
底盤電控系統作為整車電子電氣系統中的重要一部分，不僅可以改善駕乘的舒適性，同時也保證了駕乘的安全性，是汽車主動安全功能實現的重要一環。特別是在帶有智能駕駛功能的車輛上，底盤電控系統作為關鍵的執行部件，對它的可靠性和安全性提出了更高的要求，其功能安全等級通常要達到ASIL-D級，所以針對底盤電控系統的高效、可靠的測試手段就顯得尤為必要。經緯恒潤繼承多年的HIL系統開發經驗，推出了滿足乘用車和商用車底盤電控系統HIL仿真測試的新方案。
電動汽車電控系統參數匹配及優化深度解析
導讀： 為了提高純電動汽車的動力性設計指標，研究了純電動汽車電控參數在設計過程中，電機系統和電池系統參數匹配選擇的基本原則和整車控制策略，并利用ADVISOR軟件對所匹配出的動力參數進行仿真優化驗證，最終使"電池+電機+電控"三電系統集成達到最優狀態，從而提高了電動汽車的動力性能。同時也為純電動汽車設計初期的動力參數選型匹配提供了基本數據。
近年來，隨著大氣污染的日益嚴重、全球石油資源供應緊張及環保意識的增強，傳統的燃油汽車面臨著巨大的挑戰，純電動汽車越來越受到人們的青睞。實現電動汽車替代傳統汽車的關鍵是純電動汽車的整車動力性是否滿足人們的需要。解決整車動力性能的關鍵因素在于如何實現電池質量小且儲存能量大、提高電機的性價比及優化電驅動控制策略。通過選擇動力系統參數，使得電機、電池及電控更好地集成到一起，是現階段提高純電動汽車整車動力性的重要方法之一。文章通過研究匹配電機、電池參數及整車控制器參數的基本原則，為純電動汽車初期設計動力匹配提供了理論依據及基礎數據，對新產品的開發提供了指導作用，大大縮短了開發周期。
純電動汽車整車動力系統設計流程和需求
純電動汽車動力系統由整車控制器、電機控制器、永磁同步電機、電池管理系統及動力電池等構成，整車動力系統的基本架構，如圖1所示。純電動汽車動力系統開發過程可采用“V”模式，如圖2所示。定義好各個環節的功能需求，按照開發流程進行新產品的動力系統開發，文章針對具有單速比和永磁同步電機的純電動汽車的參數匹配展開研究。
展開 純電動汽車電控系統關鍵技術研究
純電動汽車電控系統關鍵技術研究
整車電控系統及架構設計技術
來源 |
廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院
知圈 |
進“電子電氣群”請加微13636581676,備注架構
引言：
本文的目
的是基于我們對域控制設計方法的研究
，
提出相關的設計過程和規則
，
從而設計出我們3年后的新電控系統及架構平臺
，
也就為實現軟件定義汽車和硬件通用化提供可能性
。
同時
，
也希望能為國內電控系統及架構設計標準化帶來一些思考
。
1設計方法
1.1新電控系統和架構核心設計方法
舊的電控系統架構基于分布式和集成式設計方法，其中每個電控系統都基于AUTOSAR軟件架構設計，對應的用戶功能基本都在一個系統內完成。而當前隨著用戶需求越來越多，許多功能都是跨系統的。因此，從IT行業引入層次化和系統低耦合性。
1.1.1分布式和集成式設計方法
分布式和集成式設計方法的架構方案大致拓撲如圖1所示。這是一種基本上可以不依賴其他系統，就可以實現功能需求的設計方法。車載電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)都是一個相對獨立的系統，所有輸入傳感器?輸出執行器和邏輯處理都在一個主ECU控制的系統內完成。這造成整車ECU數量眾多，難以管理。
1.1.2域控制設計方法
域控制架構拓撲如圖2所示，主要內容如下:
①功能分解:實現功能邏輯與實際的物理硬線信號剝離，并把功能邏輯集中到一個域控制器實現。
②接口標準化:域控制器與區域控制器信號接口和區域控制器與所有物理信號輸入輸出設備接口。
展開 整車電控系統及架構設計技術
本文的目的是基于我們對域控制設計方法的研究，提出相關的設計過程和規則，從而設計出我們3年后的新電控系統及架構平臺，也就為實現軟件定義汽車和硬件通用化提供可能性。同時，也希望能為國內電控系統及架構設計標準化帶來一些思考。
1. 設計方法
1.1 新電控系統和架構核心設計方法
舊的電控系統架構基于分布式和集成式設計方法，其中每個電控系統都基于AUTOSAR軟件架構設計，對應的用戶功能基本都在一個系統內完成。而當前隨著用戶需求越來越多，許多功能都是跨系統的。因此，從IT行業引入層次化和系統低耦合性。
1.1.1 分布式和集成式設計方法
分布式和集成式設計方法的架構方案大致拓撲如圖1所示。這是一種基本上可以不依賴其他系統，就可以實現功能需求的設計方法。車載電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)都是一個相對獨立的系統，所有輸入傳感器?輸出執行器和邏輯處理都在一個主ECU控制的系統內完成。這造成整車ECU數量眾多，難以管理。
1.1.2 域控制設計方法
域控制架構拓撲如圖2所示，主要內容如下:
①功能分解:實現功能邏輯與實際的物理硬線信號剝離，并把功能邏輯集中到一個域控制器實現。
②接口標準化:域控制器與區域控制器信號接口和區域控制器與所有物理信號輸入輸出設備接口。
③區域劃分:整理出所有輸入輸出設備，并按位置區域進行分配，接入區域控制器管理。
1.1.3 SOA設計方法
SOA是面向對象的服務架構，本文不做深入探討。
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