汽车控制系统 发动机、传动系和整车控制 第2版 翻译版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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第1章 引言1

1.1 汽车的总体要求1

1.2 汽车控制系统的历史1

1.3 汽车控制系统的前景2

第2章 发动机热力学循环3

2.1 导论3

2.1.1 热力学第一定律3

2.1.2 比热容6

2.1.3 理想气体的状态变化8

2.1.4 热力学循环14

2.2 发动机理论循环18

2.2.1 点燃式发动机18

2.2.2 压燃式发动机20

2.2.3 双燃烧循环22

2.2.4 不同发动机的比较24

2.3 其他形式的动力装置27

2.3.1 燃气轮机27

2.3.2 斯特林发动机30

2.3.3 蒸汽机32

2.3.4 不同二次能源和动力系统的潜力34

第3章 发动机管理系统36

3.1 发动机基本工作过程36

3.1.1 有效功36

3.1.2 空燃比40

3.1.3 发动机类型41

3.1.4 混合气着火42

3.1.5 火焰传播43

3.1.6 能量转化44

3.2 发动机控制47

3.2.1 内燃机排放47

3.2.2 燃油供给控制48

3.2.3 燃油间歇喷射50

3.2.4 喷油时间计算51

3.2.5 循环进气量52

3.2.6 进气歧管动态特性54

3.2.7 点火提前角控制56

3.2.8 发动机Map图优化58

第4章 柴油机建模62

4.1 柴油机的四冲程循环62

4.2 换气流动63

4.2.1 排气流动64

4.2.2 进气流动65

4.3 空燃比66

4.3.1 排气冲程66

4.3.2 进气冲程67

4.3.3 压缩与燃烧67

4.4 质量守恒67

4.5 燃油喷射68

4.6 燃油蒸发70

4.7 燃烧过程73

4.7.1 零维模型74

4.7.2 热力学方程74

4.7.3 能量守恒74

4.7.4 体积功75

4.7.5 热量损失75

4.7.6 能量转化76

4.7.7 流体的焓76

4.7.8 气体充量的内能77

4.7.9 状态变量计算77

4.8 模型参数拟合78

4.9 炭烟生成81

第5章 发动机控制系统84

5.1 空燃比控制84

5.1.1 点燃式发动机的化学计量比工况84

5.1.2 氧传感器88

5.1.3 基于空燃比控制的发动机模型90

5.1.4 空燃比控制回路91

5.1.5 测量结果94

5.1.6 自适应空燃比控制97

5.2 怠速控制101

5.2.1 能量转换模型和转矩平衡102

5.2.2 状态空间控制103

5.2.3 测量结果106

5.3 爆震控制109

5.3.1 点燃式发动机的爆震109

5.3.2 爆震传感器111

5.3.3 信号处理113

5.3.4 爆震控制115

5.3.5 自适应爆震控制116

5.4 气缸喷油量均衡补偿119

5.4.1 发动机稳态工况的有效功残差120

5.4.2 发动机瞬变工况的有效功残差120

5.4.3 喷油Map图的自适应123

第6章 诊断125

6.1 汽车发动机的诊断125

6.2 OBDⅡ126

6.3 诊断简介128

6.4 基于模型的诊断130

6.5 故障131

6.6 基于模型诊断的原理133

6.6.1 残差产生器设计134

6.6.2 残差评价136

6.6.3 基于模型诊断在汽油机中的应用实例137

6.7 诊断实例——汽油机进气系统138

6.7.1 进气系统建模139

6.7.2 模型参数辨识141

6.7.3 诊断系统142

6.7.4 残差产生142

6.7.5 残差评价144

6.7.6 诊断系统实施145

6.7.7 诊断系统验证145

6.8 诊断实例——失火检测152

6.8.1 曲轴转动惯量152

6.8.2 曲轴力矩平衡154

6.8.3 线性系统表示155

6.8.4 Kalman滤波器设计156

6.8.5 结果157

6.9 诊断系统的工程应用159

第7章 传动系控制160

7.1 传动系建模160

7.1.1 传动系基本方程160

7.1.2 传动系基本模型164

7.1.3 模型方程综合165

7.1.4 建模示例166

7.2 变速器空挡位下的传动系建模182

7.2.1 静态换挡测试183

7.2.2 动态换挡测试183

7.2.3 解耦模型185

7.3 传动系控制186

7.3.1 背景187

7.3.2 实车测试和传动系控制问题188

7.3.3 传动系控制目标191

7.3.4 传动系控制结构说明191

7.3.5 系统状态空间表述191

7.3.6 控制器表述194

7.3.7 反馈特性195

7.3.8 基于LQG/LTR方法的传动系控制197

7.4 传动系速度控制203

7.4.1 RQV控制203

7.4.2 问题表述205

7.4.3 传动系速度控制——基于主动衰减，实现传统RQV特性206

7.4.4 传感器信号选择的影响210

7.4.5 速度控制器仿真215

7.4.6 速度控制器测试217

7.4.7 总结218

7.5 传动系换挡控制219

7.5.1 传动系内部转矩219

7.5.2 变速器转矩控制准则225

7.5.3 变速器转矩控制器设计228

7.5.4 传感器信号选择的影响230

7.5.5 换挡控制器仿真233

7.5.6 换挡控制器测试234

7.6 乘用车动力传动系防冲击控制239

7.6.1 乘用车动力传动系模型241

7.6.2 控制器设计244

7.6.3 系统性能247

第8章 车辆建模249

8.1 引言249

8.2 坐标系250

8.3 轮胎模型251

8.3.1 轮胎接地点速度252

8.3.2 车轮滑移率和轮胎侧偏角259

8.3.3 附着系数计算263

8.3.4 附着力计算265

8.3.5 轮胎特性267

8.3.6 轮胎半径定义269

8.4 整车模型270

8.4.1 平动计算270

8.4.2 转动计算273

8.4.3 悬架274

8.4.4 简化的双轨模型279

8.4.5 车辆稳定性分析283

8.5 车辆模型验证285

8.5.1 验证步骤285

8.5.2 验证结果286

第9章 车辆参数与状态290

9.1 车速估计290

9.1.1 传感器信息预处理290

9.1.2 Kalman滤波法292

9.1.3 模糊逻辑简介293

9.1.4 模糊估计器294

9.1.5 车速估计器结果298

9.2 车辆横摆角速度估计300

9.2.1 数据预处理300

9.2.2 采用轮速计算横摆角速度301

9.2.3 输入301

9.2.4 输出303

9.2.5 模糊系统303

9.2.6 测试验证：交通环岛行驶工况303

9.3 行驶轨迹再现304

9.3.1 车辆位置坐标305

9.3.2 轨迹再现结果306

9.3.3 鲁棒性分析306

9.4 车辆参数辨识309

9.4.1 附着特性310

9.4.2 转动惯量313

9.4.3 减振器特性319

9.5 车辆参数近似估计320

9.5.1 轮胎接地载荷计算320

9.5.2 轮胎侧偏刚度调整322

9.5.3 俯仰角与侧倾角估计323

9.5.4 车辆质量的估计325

9.6 质心侧偏角观测器326

9.6.1 非线性观测器基本理论326

9.6.2 观测器设计328

9.6.3 质心侧偏角观测器验证329

9.7 路面坡度估计331

9.7.1 方法1：基于纵向加速度和轮速332

9.7.2 方法2：基于模型的路面坡度角观测333

第10章 车辆控制系统337

10.1 ABS控制系统337

10.1.1 轮胎接地点力矩平衡337

10.1.2 ABS控制循环338

10.1.3 ABS循环检测339

10.2 横摆动力学控制343

10.2.1 简单控制律设计344

10.2.2 参考值推导345

第11章 道路和驾驶员模型350

11.1 道路模型350

11.1.1 道路模型的要求350

11.1.2 路径定义351

11.1.3 路面附着和风力条件354

11.2 PID驾驶员模型354

11.3 混合驾驶员模型355

11.3.1 车辆控制任务356

11.3.2 作为控制器的驾驶人特性358

11.3.3 信息处理359

11.3.4 驾驶员全模型361

11.3.5 人类信息获取模型361

11.3.6 事件到达时间间隔和服务时间364

11.3.7 参考值计算366

11.3.8 纵向和侧向控制369

A 附录381

A.1 雅可比矩阵／非线性双轨模型381

A.2 非线性双轨简化模型的能观性384

A.2.1 第一步：泰勒展开式384

A.2.2 第二步：在实际工况点附近进行线性化385

A.2.3 能观性证明386

A.3 广义预测控制器设计388

A.3.1 预测模型389

A.3.2 Diophantine方程的递推算法390

A.3.3 控制律391

A.3.4 控制器参数选择391

A.4 驾驶员模型参数392

A.5 基于最小二乘法的参数估计393

A.5.1 最小二乘法的参数估计方法393

A.5.2 基于递推最小二乘法的参数估计394

A.5.3 协方差离散平方根滤波395

B 符号对照表397

B.1 数学定义397

B.2 物理变量398

B.3 英文缩写411

B.4 单位412

参考文献413