本書系統(tǒng)地闡述了分布式車輛系統(tǒng)動力學與控制的基本原理、方法和應用技術。全書共分為五章，內(nèi)容包括分布式電動汽車的國內(nèi)外研究動態(tài)、縱向動力學控制、橫向動力學控制、縱橫向運動綜合控制和容錯控制等。本書力求科學、系統(tǒng)和全面，可讓讀者充分了解并掌握分布式車輛系統(tǒng)動力學與控制的基本原理及方法，比較適合從事車輛工程領域的科研人員及研究生使用。
本書強調(diào)理論與實踐、創(chuàng)新與傳統(tǒng)相結(jié)合，以分布式電動汽車為對象，深入探討了如何在傳統(tǒng)車輛動力學與控制經(jīng)典理論基礎上開展創(chuàng)新性研究。
隨著全球汽車保有量的不斷增加，汽車工業(yè)所面臨的能源緊缺、環(huán)境污染等問題日益嚴峻，傳統(tǒng)的汽車節(jié)能減排技術已不能有效解決上述問題，研發(fā)低能耗、低排放、高性能的新型汽車逐漸成為世界汽車工業(yè)發(fā)展的迫切需求。在這一背景下，具有節(jié)能、環(huán)保、高效等顯著優(yōu)勢的電動汽車得到快速的發(fā)展。
按照動力系統(tǒng)布局形式的不同，電動汽車驅(qū)動形式可以劃分為集中式和分布式兩種。分布式電動汽車將驅(qū)動電動機分散布置于各個車輪中或附近，得到了全新設計的電動汽車底盤形式。這種汽車底盤設計為汽車結(jié)構的變革帶來了機遇，逐步成為汽車研發(fā)和設計領域的熱點。另一方面，與傳統(tǒng)集中式驅(qū)動汽車相比，分布式電動汽車具有傳動鏈短、結(jié)構緊湊、可控性好、車內(nèi)空間利用率高等優(yōu)點，其所具有的先進、獨特的系統(tǒng)結(jié)構為整車動力學控制引入了新的實現(xiàn)形式，能從整體上提升該類型車輛的操縱穩(wěn)定性、安全性和舒適性，因此分布式電動汽車具有重要的研究價值和廣闊的工程應用前景。
本書通過將分布式電動車輛的先進底盤結(jié)構優(yōu)勢與車輛動力學理論、控制工程有機結(jié)合，研究了分布式電動汽車動力學控制系統(tǒng)所涉及的多項核心關鍵技術，力求綜合優(yōu)化與整體提升汽車的動力學性能，從而有效推動該新型車輛的產(chǎn)業(yè)化進程。同時，相關技術還可以移植到其他類型的汽車上，具有較強的擴展能力，對于提高其他類型汽車的綜合性能也具有指導和借鑒意義。
本書體現(xiàn)了作者所在課題組從2005年至2020年在分布式電動汽車動力學與控制方面取得的研究成果，相關研究獲得了國家自然科學基金項目、國家973計劃項目和國家重點研發(fā)計劃項目等多個項目的支持。本書系統(tǒng)地闡述了分布式電動汽車系統(tǒng)動力學與控制的基本原理、方法和工程應用。本書共分為五章，分別闡述了分布式電動汽車的研究動態(tài)、縱向動力學控制、橫向動力學控制、縱橫向綜合控制和容錯控制等內(nèi)容，各章內(nèi)容翔實、環(huán)環(huán)相扣、層層遞進，*終形成分布式電動汽車動力學與控制的系統(tǒng)性成果。
在本書撰寫過程中，課題組的鄒廣才、王博、周磊、劉力、范晶晶、戴一凡、褚文博、羅劍、陳龍、黃冠富、曹坤、胡云等研究生為相應各章節(jié)的撰寫提供了有價值的資料，在此為他們的辛勤付出表示感謝。
本書并不能窮盡分布式電動車輛動力學與控制的科學、技術與工程問題，同時由于作者的知識水平有限，書中定有不足之處，懇請廣大讀者批評指正。
李克強，清華大學車輛與運載學院教授、汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室主任、國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心首席科學家。長期致力于汽車智能駕駛系統(tǒng)動態(tài)設計與控制的研究及工程應用。發(fā)表學術論文260余篇，其中 SCI/EI收錄220余篇。作為專家組組長編寫了由國家相關部委發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術路線圖》《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等。獲國家技術發(fā)明獎二等獎2項、國家科學技術進步獎二等獎1項，并獲首屆全國創(chuàng)新爭先獎。獲國內(nèi)外發(fā)明專利授80余項。
羅禹貢，清華大學車輛與運載學院研究員，科技部中青年科技創(chuàng)新領軍人才。一直致力于智能網(wǎng)聯(lián)電動車輛動力學及控制的研究，主持 “十三五”國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學基金項目等數(shù)十項。發(fā)表學術論文176篇，其中SCI收錄53篇，EI收錄162篇；出版專著1部。獲得國家技術發(fā)明獎二等獎2項，國家科學技術進步獎二等獎1項；獲得省部級一、二等獎9項。獲國家發(fā)明專利授權78項。
郭景華，廈門大學機電工程系副教授。研究方向為智能車輛、車輛系統(tǒng)動力學與控制。先后主持國家自然科學基金項目、國家重點研發(fā)計劃項目子課題、福建省自然科學基金項目、深圳市科技攻關項目等10余項。以第一作者/通訊作者身份發(fā)表SCI/EI期刊論文50余篇，其中SCI收錄30篇；獲國家發(fā)明專利授權20余項。
第1章緒論1
1.1分布式電動汽車研究背景1
1.2分布式電動汽車發(fā)展趨勢4
1.2.1國外分布式電動汽車研究概況4
1.2.2國內(nèi)分布式電動汽車研究概況8
1.3分布式電動汽車動力學控制研究現(xiàn)狀9
1.3.1電動汽車橫向動力學控制9
1.3.2電動汽車縱向動力學控制21
1.3.3電動汽車縱橫向運動綜合控制29
1.4分布式電動汽車容錯控制技術37
1.4.1被動式容錯控制37
1.4.2主動式容錯控制38
本章參考文獻40
第2章分布式電動汽車縱向動力學控制52
2.1分布式電動汽車驅(qū)/制動力控制分配52
2.1.1全輪驅(qū)/制動力優(yōu)化分配方法設計56
2.1.2全輪驅(qū)/制動力比例分配方式設計72
2.2分布式電動汽車驅(qū)/制動滑移率控制74
2.2.1基于歸一化輪胎模型的滑移率目標設計75
2.2.2基于滑模算法的滑移率控制77
2.2.3基于滑模理論的滑移率控制器穩(wěn)定性分析79
2.3分布式電動汽車復合制動控制81
2.3.1電動汽車復合制動時的前后輪滑移率分配87
2.3.2滑移率的電動機與液壓復合控制106
2.3.3基于逆模型的輪缸壓力調(diào)節(jié)124
2.4小結(jié)136
本章參考文獻136
第3章分布式電動汽車橫向動力學控制139
3.1基于動態(tài)調(diào)整的橫向動力學控制目標設計139
3.1.1兩類橫向動力學控制目標的對比分析140
3.1.2橫向動力學控制目標線性動態(tài)調(diào)整方法142
3.1.3橫向動力學控制目標非線性動態(tài)調(diào)整方法154
3.1.4兩種橫向動力學控制目標動態(tài)調(diào)整方法的對比分析165
3.2電動汽車直接橫擺力矩控制設計166
3.2.1二自由度控制結(jié)構設計167
3.2.2前饋補償器設計167
3.2.3*優(yōu)動態(tài)滑模反饋控制器設計168
3.2.4直接橫擺力矩反饋控制器特性分析172
3.3雙重轉(zhuǎn)向控制174
3.3.1雙重轉(zhuǎn)向控制相關概念175
3.3.2雙重轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)結(jié)構177
3.3.3雙重轉(zhuǎn)向控制目標設計177
3.3.3直接橫擺力矩計算182
3.3.4基于機動性的驅(qū)動力分配182
3.3.5基于轉(zhuǎn)向助力的驅(qū)動力分配186
3.4小結(jié)189
本章參考文獻190
第4章分布式電動汽車縱橫向運動綜合控制193
4.1縱橫向運動綜合控制系統(tǒng)結(jié)構設計193
4.1.1縱橫向運動綜合控制系統(tǒng)方案設計193
4.1.2關鍵技術198
4.2基于輪胎負荷率與耗散能優(yōu)化的縱橫向力分配200
4.2.1基于輪胎負荷率優(yōu)化的縱橫向力分配201
4.2.2基于輪胎耗散能優(yōu)化的縱橫向力分配209
4.2.3縱橫向力分配目標的動態(tài)調(diào)節(jié)211
4.2.4小結(jié)213
4.3基于Dugoff模型的縱橫向力控制214
4.3.1基于Dugoff模型的輪胎逆模型215
4.3.2車輪滑移率滑�？刂�219
4.3.3輪胎側(cè)偏角控制225
4.4縱橫向運動綜合控制系統(tǒng)仿真試驗229
4.4.1縱橫向力分配方法仿真分析230
4.4.2縱橫向力控制方法仿真分析240
4.4.3縱橫向運動綜合控制整體效果對比244
4.5縱橫垂向力協(xié)同控制系統(tǒng)設計246
4.5.1系統(tǒng)總體設計247
4.5.2縱橫垂向力協(xié)同控制目標制定249
4.5.3縱橫垂向力優(yōu)化分配255
4.5.4縱橫垂向力執(zhí)行控制263
4.5.5協(xié)同控制系統(tǒng)仿真驗證265
4.6小結(jié)286
本章參考文獻287
第5章分布式電動汽車容錯控制290
5.1多執(zhí)行器失效模式分析290
5.1.1執(zhí)行器失效的定義291
5.1.2失效模式界定291
5.2自校正容錯控制器設計294
5.2.1面向容錯控制的車輛模型295
5.2.2包含執(zhí)行器故障的系統(tǒng)模型295
5.2.3自校正容錯控制器設計296
5.3分布式電動汽車多執(zhí)行器自校正容錯控制方法297
5.3.1控制約束298
5.3.2面向分布式電動汽車的自校正容錯控制304
5.3.3自校正容錯控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析305
5.4分布式電動汽車多執(zhí)行器自校正容錯控制仿真驗證306
5.4.1直線勻速工況306
5.4.2直線加速工況308
5.4.3轉(zhuǎn)向行駛工況310
5.4.4容錯控制效果對比及分析312
5.5面向功能安全的分布式智能電動汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容錯控制技術314
5.5.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能安全架構設計314
5.5.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)危害分析與風險評估316
5.5.3線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能安全要求制定334
5.5.4面向功能安全的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容錯控制構架342
5.5.5線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷模塊343
5.5.6面向功能安全的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容錯控制決策349
5.5.7線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全控制措施356
5.5.8試驗驗證及結(jié)果分析369
5.6小結(jié)385
本章參考文獻385
附錄參數(shù)說明387
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