汽车电子控制系统设计(车辆工程汽车服务工程高等学校机械类专业教学指导委员会

本书主要介绍控制理论的基础知识，汽车电子 控制系统开发的基本理念、基于模型的控制系统开 发方法、软件架构、汽车电子系统通行的AUTSAR标 准和功能安全性标准以及从事汽车电子控制系统开 发必须具体的软硬件知识。通过本书的学习，读者 可以了解和掌握汽车电子控制系统开发的知识、技 能，结合汽车理论等专业知识能够初步开展汽车电 子控制系统相关的研发工作，能够达到“学以致用 “的效果。本书适用于车辆工程本科、研究生作为 汽车电子及控制技术课程的教材，也适用于有志于 从事汽车电子控制系统开发的其他专业人员作为参 考书籍使用。

杨新桦，工学博士，重庆理工大学车辆工程学院副教授，硕士生导师，获得过德国手工业协会颁发的专业技工资格证书（机动车机电工种），德国培训师资格证书。长期从事本科《汽车电子及控制技术》和研究生《汽车电子控制系统工程》的教学工作，关注汽车电子控制技术的发展，擅长基于模型的控制系统开发以其应用，发表论文20余篇，主持和参与相关科研课题多项，主编《汽车新技术》、《汽车服务企业管理》等书。

绪论 0.1 控制系统基本概念 0.1.1 什么是系统 0.1.2 什么是控制 0.1.3 什么是控制系统 0.1.4 什么是控制系统工程 0.1.5 什么是车辆电子控制系统工程 0.1.6 汽车电子控制系统设计的基本原则 0.2 控制系统的一般要求 0.3 控制系统设计的一般步骤 0.4 汽车电子控制系统设计的一般方法和步骤 0.4.1 整车电子系统的开发 0.4.2 V形开发流程 0.4.3 汽车电子控制系统开发平台 习题 本章参考文献 第一篇控制理论基础 第1章 经典控制理论 1.1 控制系统的微分方程 1.2 使用传递函数描述系统 1.2.1 传递函数的定义 1.2.2 系统的时域性能指标 1.2.3 典型环节的传递函数 1.2.4 系统的方块图 1.3 系统的零极点模型 1.4 系统的稳定性 1.5 经典控制理论的控制系统设计方法 1.5.1 时域分析法 1.5.2 根轨迹法 1.5.3 频率分析法 1.6 非线性系统分析 1.6.1 非线性系统的特点 1.6.2 非线性系统的分析方法 1.7 z变换与离散时间系统 1.7.1 z变换 1.7.2 离散时间系统的系统函数 1.8 基本控制规律 1.8.1 双位控制规律 1.8.2 比例控制规律 1.8.3 积分控制规律 1.8.4 微分控制规律 1.8.5 PI控制规律 1.8.6 PD控制规律 1.8.7 PID控制规律 1.8.8 控制规律的选用 习题 第2章 现代控制理论 2.1 基本概念 2.1.1 系统的状态、状态变量和状态空间 2.1.2 状态空间模型 2.1.3 状态空间的线性变换与标准型 2.1.4 传递函数模型与状态空间模型的关系 2.2 李雅普诺夫稳定性分析 2.2.1 基本概念 2.2.2 李雅普诺夫稳定性定义 2.2.3 李雅普诺夫稳定性基本定理 2.3 系统的能控性与能观性 2.3.1 线性系统的能控性及其判别 2.3.2 线性系统的能观测性及其判别 2.3.3 能控性、能观测性与传递函数的关系 2.4 控制系统的状态空间综合 2.4.1 反馈控制系统的基本结构与特点 2.4.2 状态观测器 2.5 最优控制理论 2.5.1 最优控制问题的数学描写 2.5.2 最优控制问题的求解 2.5.3 最优控制理论在汽车悬架中的应用 习题 第3章 智能控制 3.1 智能控制理论的基本内容 3.2 专家控制 3.2.1 专家系统 3.2.2 专家控制 3.3 模糊控制 3.3.1 模糊逻辑基础 3.3.2 模糊控制器设计 3.3.3 发动机怠速的模糊控制实例 3.4 人工神经网络控制 3.4.1 神经网络系统基础 3.4.2 控制中的常用神经网络——BP神经网络 3.4.3 基于神经网络的智能控制 3.5 机器学习 3.6 深度学习 本篇参考文献 第二篇汽车电子学 第4章 汽车电子控制系统的硬件 4.1 控制器 4.1.1 控制器的硬件结构 4.1.2 核心运算器 4.1.3 使用硬件替代软件 4.2 传感器 4.2.1 传感器的分类 4.2.2 传感器的信号处理 4.3 执行器 4.3.1 执行器的类型 4.3.2 执行器的控制 习题 第5章 汽车电子控制系统的软件 5.1 软件的控制和调节功能 5.2 软件的诊断功能 5.2.1 故障的识别 5.2.2 故障信号的去抖和自愈 5.2.3 故障存储 5.2.4 故障诊断仪读取故障信息 5.3 软件的程序开发与测试 5.3.1 汽车电子控制系统软件的编程语言 5.3.2 软件的测试 5.3.3 旁路技术 5.4 汽车电子控制系统软件架构 5.5 汽车电子控制系统的实时操作系统 5.5.1 实时操作系统的任务 5.5.2 OSEK/VDX 5.6 数据与应用程序的标定 5.6.1 标定的概述 5.6.2 标定协议 习题 第6章 AUTOSAR标准 6.1 AUTOSAR标准概述 6.2 开发符合AUTOSAR标准的系统 6.2.1 使用AUTOSAR开发环境开发系统 6.2.2 使用MATLAB/Simulink开发符合AUTOSAR标准的系统 习题 第7章 汽车软件开发能力评定标准 7.1 SPICE项目背景 7.2 Automotive SPICE 7.2.1 Automotive SPICE简介 7.2.2 过程参考模型 7.2.3 度量框架 7.2.4 过程评估模型 本篇参考文献 第三篇汽车电子控制系统设计 第8章 计算机辅助控制系统设计概述 8.1 计算机辅助控制系统设计的概念 8.1.1 计算机辅助控制系统设计的发展 8.1.2 计算机辅助控制系统设计的要素及步骤 8.2 计算机辅助控制系统设计的发展趋势 第9章 基于MATLAB的控制系统设计工具 9.1 控制系统的表达 9.1.1 线性系统的模型表达 9.1.2 控制系统的典型连接 9.2 控制系统的分析 9.2.1 时域分析 9.2.2 频域分析 9.3 Simulink的建模与仿真 9.3.1 Simulink模块库与建模方法 9.3.2 机电液的物理联合建模与仿真——Simscape