车辆系统动力学手册 第4卷 控制和安全

本书是汇集汽车行业多位国际大牛如国内读者也比较熟悉的安部正人、Huei Peng、Gwanghun Gim等集体智慧的经典手册，由吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室组译，李杰教授领衔翻译，郭孔辉院士为手册作序。手册由国际大牛分章在自己的领域系统描述该方向的技术，是汽车行业技术人员案头推荐图书。

本书汇集了汽车行业多位国际权威专家，是凝聚集体智慧的经典手册，是车辆系统动力学手册第4卷控制和安全。 本书以科学界与工业界的视角对知识结构进行了平衡，代表了目前车辆系统动力学技术发展的水平。 本书对车辆系统动力学建模、分析与优化，车辆概念和空气动力学，充气轮胎和车轮、道路、越野，车辆子系统建模，车辆动力学和主动安全，人机相互作用，智能车辆系统，以及车辆事故重建被动安全进行了全面描述。本书适合汽车工程师与汽车专业师生阅读使用，是汽车行业技术人员案头推荐图书。

推荐序言
译者的话
前言
撰写者
第30章车辆纵向和侧向动力学基础 1
30.1引言 1
30.2车辆纵向行为 1
30.2.1应用和车辆模型特性 1
30.2.2车辆和传动系统模型 2
30.2.3行驶阻力 7
30.2.4车辆性能 10
30.2.5反应时间、制动过程和停车 18
30.2.6状态空间描述、逆动力学和纵向控制基础 19
30.3车辆侧向行为 21
30.3.1车辆模型特点和应用 21
30.3.2线性两轮车辆模型 22
30.3.3两轮车辆非线性模型 38
30.4子系统和车辆-挂车组合 44
30.4.1车轮制动至抱死 44
30.4.2车轮摆振 46
30.4.3车辆-挂车组合 47
参考文献 51
第31章详细的车辆动力学建模、仿真与分析 52
31.1引言 52
31.1.1基于模型的车辆动力学和底盘开发 52
31.1.2车辆动力学和底盘仿真 53
31.1.3描述车辆运动的坐标系 54
31.1.4车轮运动 55
31.2路面建模 56
31.2.1确定性路面不平度 56
31.2.2随机路面不平度 57
31.2.3侧向的路面特征 58
31.2.4路面高度轮廓建模 60
31.2.5两轮激励的综合分析 60
31.3 轮胎模型 61
31.3.1应用范围和相关要求 62
31.3.2路面、轮胎和车辆接口 62
31.3.3轮胎模型参数化 62
31.3.4轮胎动力学和低速性能 64
31.3.5摩擦行为和建模 65
31.3.6轮胎舒适性行为和建模 65
31.3.7未来轮胎建模的挑战 67
31.4轴与底盘部件 68
31.4.1底盘悬置和轴承 69
31.4.2弹性运动学调整 71
31.5悬架系统 73
31.5.1钢板弹簧悬架和悬架特性 73
31.5.2空气悬架和空气悬架建模 73
31.5.3减振器和减振器建模 74
31.5.4可变减振器系统 75
31.5.5推拉限位器 77
31.5.6主动悬架系统 77
31.6转向系统 78
31.6.1动力转向系统 79
31.6.2传输特性 80
31.6.3用于车辆动作分析的转向模型 81
31.6.4用于轴动力学分析的详细的转向系统模型 82
31.6.5主动转向系统 83
参考文献 85
第32章平顺性和接地性 89
32.1舒适和安全准则 89
32.1.1操纵稳定性 90
32.1.2行驶平顺性 91
32.1.3行驶安全性 96
32.2车辆随机激励建模 97
32.2.1随机过程的数学描述 97
32.2.2路面不平度模型 106
32.2.3车辆激励模型 108
32.3随机车辆响应的计算 110
32.3.1数值仿真 111
32.3.2谱密度分析 112
32.3.3协方差分析 115
参考文献 120
第33章车辆水平运动的控制 122
33.1汽车控制系统概述 122
33.1.1汽车的可控性 122
33.1.2轮胎的基本特性 125
33.1.3防抱死制动系统 128
33.1.4牵引力控制系统 136
33.1.5电子稳定控制 141
33.2ESP的特殊功能 173
33.2.1越野车辆 173
33.2.2侧翻缓解 175
33.2.3拖车振动缓解 175
33.2.4电子制动力分配系统 176
33.2.5制动辅助 177
33.3ESP安全概念 179
33.3.1安全系统的要求 180
33.3.2故障避免 181
33.3.3自检、自控和部件检测 182
33.3.4故障检测逻辑 184
33.3.5故障检测后的系统行为 188
33.3.6后备功能 189
33.4部件 189
33.4.1传感器 190
33.4.2执行器 193
33.4.3电控单元 196
33.5展望 197
术语 200
缩略语 206
参考文献 209
第34章主动和半主动悬架控制 213
34.1引言 213
34.2性能指标 215
34.2.1平顺性 215
34.2.2动挠度设计约束 217
34.2.3轮胎变形约束 218
34.2.4综合性能指标 218
34.3被动悬架和半主动悬架 219
34.4外部因素：路面不平度描述 220
34.5用于四分之一车辆模型的优化悬架 223
34.5.1单自由度模型 223
34.5.2两自由度模型 228
34.6半车模型的优化悬架 240
34.7整车模型的优化悬架 244
34.8相关问题 247
34.8.1半主动悬架 247
34.8.2状态估计和闭环系统稳健性 250
34.8.3非线性悬架系统及控制 250
34.8.4实际考虑 253
34.8.5其他方面 254
致谢 255
本章附录：非线性次优化控制 255
参考文献 258
第35章集成控制 265
35.1引言 265
35.2车辆底盘控制 266
35.3独立控制的特点 267
35.4集成控制 269
35.4.1ABS/TCS与转向控制的集成 269
35.4.2前后转向控制的集成 270
35.4.3后轮转向与4WD前/后力矩分配的集成 270
35.5转向控制与主动悬架RDC的集成 271
35.6转向控制与DYC的集成 273
35.7轮胎力分配优化的集成控制 277
35.8结论 280
致谢 281
参考文献 281
第36章车辆舒适性 283
36.1舒适性 283
36.1.1定义和理论 283
36.1.2舒适性方面 284
36.1.3人机工程学的规则和规律 284
36.2人体 286
36.2.1人体尺寸 286
36.2.2共振频率 286
36.2.3人体运动系统 288
36.2.4热平衡 289
36.3舒适性评价 290
36.3.1主观评价 290
36.3.2试验方法 290
36.3.3CAE模型 294
36.4结论 296
致谢 296
参考文献 296
第37章汽车操纵稳定性和平顺性的主客观评价 298
37.1引言 298
37.2主观评价 299
37.2.1直线性 305
37.2.2转向性 307
37.2.3可控性 311
37.2.4稳定性 315
37.2.5舒适性 317
37.3主观试验 317
37.3.1直线行驶 318
37.3.2转向操作 321
37.3.3车道变换操作 323
37.3.4转弯操作 326
37.3.5平顺性操作 334
37.4客观试验 335
37.4.1操稳性试验 335
37.4.2平顺性试验 339
37.5车辆动力学变量 345
37.5.1车辆运动变量 346
37.5.2物理感知变量 350
37.5.3客观测试变量 353
37.6车辆动力学分析 354
37.6.1表示 355
37.6.2分析 359
37.6.3结论 370
致谢 374
参考文献 375
第38章汽车动力学应用中的驾驶员模型 377
38.1引言 377
38.2聚焦于车辆的应用 378
38.2.1总论 378
38.2.2虚拟试验驾驶员模型 380
38.3聚焦于驾驶员的应用 396
38.3.1理解驾驶员和（个人）驾驶行为 396
38.3.2路径和速度规划，优化驾驶员驾驶行为 402
38.4聚焦于车辆、驾驶员组合的应用 405
38.4.1与驾驶员有关的车辆操纵动力学 405
38.4.2避免事故、主动安全与驾驶员支持系统 407
38.5聚焦于环境/交通的应用 409
38.6结论 414
参考文献 415
第39章车辆侧向自动控制 424
39.1引言 424
39.2车道保持 424
39.2.1背景和文献综述 424
39.2.2传感系统 426
39.2.3优选控制概念 427
39.2.4车道保持辅助 428
39.2.5车辆状态估计 429
39.3准确的侧向操纵 437
39.3.1自动化公交汽车 438
39.3.2辅助停车和自动泊车 439
39.4车道偏离预警和预防 439
39.4.1车道偏离时间计算 440
39.4.2轮胎侧偏刚度估计 442
39.4.3预警和控制算法 442
39.5结论 443
致谢 444
参考文献 444
第40章纵向控制 447
40.1引言 447
40.2纵向控制系统的基本结构 447
40.3系统设计和评价的研究 449
40.4自适应巡航控制 453
40.4.1采用CCC系统单元的自适应巡航控制 453
40.4.2采用加速度控制的ACC 457
40.4.3应用于具有速度执行器的ACC的统一方法 459
40.4.4具有加速度控制器和无可用加速度传感器的ACC系统 460
40.4.5ACC相关设计总结 461
40.4.6ACC系统评价 462
40.5驾驶员驾驶的纵向控制性能仿真 464
40.6前方碰撞预警 468
40.7自动公路系统 470
40.8基本概念的最后概述 473
40.9优选主题 474
40.9.1有限条件下驾驶员闭环制动性能 474
40.9.2驾驶员间隔时间控制行为 474
40.9.3滑模控制 475
40.9.4进入弯道时驾驶员的纵向控制行为 475
40.9.5非线性控制 475
40.9.6控制滞后和饱和 475
40.9.7控制延迟 475
40.9.8排和队列的稳定性 475
40.9.9用于纵向控制的人工智能方法 475
参考文献 476
第41章道路事故分析和重建 479
41.1引言 479
41.1.1事故分析：谁和为什么 480
41.1.2信息来源 480
41.2事故场景 481
41.3事故阶段的顺序 481
41.3.1碰撞前阶段 482
41.3.2碰撞阶段 485
41.3.3碰撞后阶段 487
41.3.4重建策略 488
41.4事故分析模型 489
41.4.1车辆模型 489
41.4.2轮胎模型 490
41.4.3碰撞模型 493
41.5事故分析的软件工具 498
41.5.1HVE和HVE-2D 498
41.5.2PC Crash 501
41.5.3VCRware 502
41.5.4其他软件 503
41.6事故分析专题 503
41.6.1摩托车事故 504
41.6.2涉及行人的事故 504
参考文献 505
第42章汽车结构耐撞性和乘员保护 508
42.1引言 508
42.2乘员保护测量 513
42.2.1不同身体部位的损伤标准 513
42.2.2汽车碰撞试验法规 517
42.2.3人体试验装置——假人 521
42.2.4碰撞障碍 523
42.3被动安全结构特性和系统 525
42.3.1车辆结构的耐撞性 525
42.3.2车辆内部保护系统 527
42.4车辆被动安全中的数值方法 528
42.5基于多体动力学的分析工具 530
42.5.1接触检测和接触模型 532
42.5.2结构变形的塑性铰方法 534
42.6正面碰撞车辆模型的发展 536
42.7侧面碰撞保护系统的发展 545
42.8结论和未来发展趋势 554
致谢 555
参考文献 556