主动驾驶鲁棒控制系统设计

本书重点介绍了几种影响车辆动力学特性的控制方法，这些控制方法能够辅助驾驶员提高驾乘舒适性、附着力、经济性以及安全性等，并始终保证驾驶员的可操纵权限大于驾驶辅助系统。基于线性变参数框架，单一组件的控制问题通过运用统一的建模与设计方法实现模型搭建与求解。理想的整车操纵行为是以保证整车协同控制性能为前提，通过多个单独的控制组件间的相互作用来实现。同时，整车协同控制问题也是在线性变参数框架下建立并求解的。本书所阐述的*重要部分包括：建模与控制器设计中线性变参数模型的应用；鲁棒线性变参数设计的应用：主动驾驶员辅助系统中布置控制任务的统一框架；整车协同控制问题的建立与解决方案；可重构与容错控制结构体系设计的方案；即插即用概念的建立与解决方案；详细的案例分析。本书将受到高校科研人员、控制工程与车辆控制专业研究生以及汽车制造业工程师的欢迎。

目录
译者序
缩写词
第 １章 介绍 １
第 １部分 线性变参数系统
的建模与控制
第 ２章 线性变参数系统的建模 ８
２１ 线性变参数模型的结构 ９
２２ 线性变参数系统建模的
线性化 １１
２２１ 雅可比矩阵线性化 １２
２２２ 非均衡线性化 １３
２２３ 模糊线性化 １４
２２４ 准线性变参数系统的
线性化 １４
２２５ 线性变参数模型的非
唯一性 １６
２３ 基于线性分式变换技术的
线性化 １９
２４ 性能驱动线性变参数系统
建模 ２１
２５ 两个子系统的线性变参数系统
建模 ２５
２５１ 垂向动力学建模 ２５
２５２ 垂向动力学中的非线性
部分 ２８
２５３ 横摆 －侧倾动力学线性变
参数建模 ３３
２６ 灰箱辨识与参数估计 ３７
２６１ 基于观测器的辨识 ３８
２６２ 基于自适应观测器的辨识
方法 ３９
２７ 参数估计：案例分析 ４０
２７１ 悬架系统的辨识 ４０
２７２ 横摆 －侧倾系统的辨识 ４５
２７３ 线性变参数系统中的故障
估计 ５４
第 ３章 线性变参数系统的鲁棒
控制 ５９
３１ 性能建模 ５９
３２ 不确定性部分的建模 ６２
３３ 基于线性变参数模型的控制
系统设计 ６３
３３１ 非线性控制器的方程 ６４
３３２ 基于单李雅普诺夫函数
方法的控制器设计 ６４
３３３ 多面体方法 ６５
３３４ 一种基于线性分式变换的
控制器设计 ６７
３４ 基于参数依赖李雅普诺夫函数
方法的控制器设计 ７０
３４１ 线性变参数系统的分析 ７０
３４２ 考虑 Ｌ２诱导范数性能的线
性变参数系统控制 ７２
３４３ 不精确的线性变参数系统控
制设计 ７６
第 ２部分 垂向与纵向控制
第 ４章 垂向动力学中的悬架
系统 ８０
４１ 基于垂向性能的系统建模 ８１
●●●●● 主动驾驶鲁棒控制系统设计
Ⅵ
４１１ 性能指标 ８１
４１２ 控制系统设计中的加权
函数 ８２
４２ 考虑不确定性影响的垂向动
力学建模 ８４
４２１ 参数不确定性 ８４
４２２ 加权函数 ８６
４３ 基于 Ｈ∞ 控制的主动悬架
设计 ８７
４４ 基于线性变参数控制的主动
悬架设计 ９２
４５ 主动悬架系统的分层控制
设计 ９５
４５１ 执行器的动力学建模 ９６
４５２ 基于反步法设计的跟踪
控制 ９８
４５３ 模拟仿真结果 １００
第 ５章 具有侧翻抑制功能的
防倾杆 １０３
５１ 横摆与侧倾动力学特性的
建模 １０５
５１１ 侧翻阈值 １０５
５１２ 加权函数的设计 １０７
５２ 侧翻抑制系统的线性变参数
控制方法 １１０
５３ 具有容错能力的侧翻抑制
系统的设计 １１２
第 ６章 纵向动力学中的自适应巡航
控制 １１７
６１ 自适应巡航控制 １１７
６２ 基于模型的鲁棒控制设计 １１９
６２１ 纵向动力学建模 １１９
６２２ 鲁棒控制策略 １２０
６２３ 执行器动力学建模 １２０
６２４ 反馈控制器的设计 １２１
６３ 基于多目标优化的速度设计 １２３
６３１ 速度设计的动机 １２３
６３２ 速度曲线的设计 １２４
６３３ 前瞻控制的最优化原理 １２５
６４ 车辆巡航控制的优化方法 １２６
６４１ 速度设计中前车的
操纵性 １２７
６４２ 速度设计中跟随车辆的
动态表现 １２８
６４３ 车道变换的决策方法 １３０
６５ 驾驶／制动系统中控制方法的
实现 １３１
６５１ 控制器软件在环的实现 １３２
６５２ 模拟仿真结果 １３３
第 ３部分 横向及集成控制
第 ７章 车辆集成控制系统的
设计 １３８
７１ 车辆集成控制的动机 １３８
７２ 集成控制中的线性变参数
概念 １４１
７３ 局部和可重构控制系统的
设计 １４２
７３１ 制动系统的设计 １４４
７３２ 转向系统的设计 １４５
７３３ 悬架系统的设计 １４６
７３４ 执行器选型的步骤 １４７
７３５ 分散控制中的故障信息 １５０
７４ 轨迹跟踪控制系统的设计 １５１
７４１ 轨迹跟踪系统的建模 １５１
７４２ 控制设计中的加权函数 １５２
７４３ 集成控制系统的设计 １５４
７４４ 模拟仿真结果 １５５
第 ８章 可变几何悬架系统
控制 １５９
８１ 车辆模型的横向动力学 １５９
目 录 ●●●●●
Ⅶ
８２ 可变几何悬架系统的建模 １６１
８３ 可变几何悬架的鲁棒控制
系统 １６３
第 ９章 轮毂电动机的
控制设计 １６８
９１ 装有轮毂电动机的车辆控制
系统设计 １６８
９２ 线性变参数控制器的上层控制
系统设计 １７０
９３ 控制策略的执行 １７２
９４ 模拟结果 １７３
９４１ 轮毂电动机故障模拟 １７５
９４２ 转向系统故障模拟 １７５
第 １０章 控制系统中的驾驶人
模型 １８０
１０１ 以控制设计为目的的驾驶人
模型 １８２
１０２ 横向

译者序
车辆面向智能化发展势不可挡，主动辅助驾驶技术是车辆智能化的重要环节，
也是车辆实现无人化的必经之路。随着计算机与电子技术等相关领域的快速发展，
处理器、传感器以及电动执行机构的小型化给车辆智能化的发展提供了良好的基
础。随之而来的是对控制系统设计带来了更高的要求。各电控设备间控制方面的协
同配合以及控制系统与驾驶人的默契程度决定着车辆的行驶品质与操纵性能。
由 ＰéｔｅｒＧáｓｐáｒ、ＺｏｌｔáｎＳｚａｂó、ＪóｚｓｅｆＢｏｋｏｒ与 ＢａｌáｚｓＮéｍｅｔｈ编写的 《Ｒｏｂｕｓｔ
ＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｉｇｎｆｏｒＡｃｔｉｖｅＤｒｉｖｅｒＡｓｓｉｓｔａｎｃｅＳｙｓｔｅｍｓ－ＡＬｉｎｅａｒ－Ｐａｒａｍｅｔｅｒ－Ｖａｒｙｉｎｇ
Ａｐｐｒｏａｃｈ》一书对主动驾驶辅助系统 （ＡＤＡＳ）的控制系统设计问题进行了介绍。
本书以智能化电控底盘系统的构成为框架非常详尽地说明了各系统鲁棒控制设计方
法，并对如何运用线性变参数方法解决实际问题进行了详细解读及案例研究诠释。
译者翻译此书旨在介绍和推进车辆系统控制工程的技术转移，为读者进一步
理解该领域的发展趋势提供理论框架，并且为研究人员提供一个全面了解智能车
辆底盘系统控制的新平台。这将有利于推进新研究成果的广泛及快速传播。本书
在翻译编排上由浅入深、循序渐进，力求通俗易懂，是一本理论联系实际的实用
型工具书，适用于高校科研人员、控制工程与车辆控制方向以及汽车研发与制造
业技术人员使用。
全书翻译与整理校对工作是在吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室的共
同努力下完成的。本团队致力于模块化车辆智能底盘集成控制系统、无人化特种
全地形地面搭载平台以及主动稳定隔振系统的研发工作，旨在研发面向未来无人
化时代的多功能全地形车系列平台，也正是该目标推动我们完成了此书的翻译工
作。吴量博士担任全书的总翻译与统稿工作，佘烁、杨昱、李金杭、杨龙帆等参
与了附录部分与个别章节的初译；张鹏参与了书中部分公式的编译工作；尹红
彬、葛林鹤、倪利伟、聂家弘、于海峰、王佳伟、韩丽、沈昱成、魏路路、左世
奇、贾微微参与了个别章节的校对；北京大学的董芷卉参与了整书的终稿校对，
在此对以上所有成员的辛苦付出一并表示衷心的感谢。
特别鸣谢机械工业出版社在本书的翻译与出版过程中给予的大力帮助。
马芳武