《汽车控制系统：发动机、传动系和整车控制》

《汽车控制系统:发动机、传动系和整车控制》

为提高汽车的节能环保性、安全性和舒适性，汽车控制系统在其中扮演了关键的角色。《汽车控制系统:发动机、传动系和整车控制(第2版)(翻译版)》从基本概念人手，有机结合汽车系统理论与自动控制理论，详细讨论发动机、传动系及整车系统的控制系统设计方法。书中实例均来自于原著者及其团队的一线实战经历，对于汽车控制系统开发具有重要的借鉴价值。

《汽车控制系统:发动机、传动系和整车控制(第2版)(翻译版)》内容包括：发动机热力学循环、发动机管理系统、柴油机建模及其控制、发动机车载诊断，传动系的建模、速度控制、换挡控制以及防冲击控制，车辆动力学建模及参数估计辨识，防抱死制动和横摆动力学控制，道路模型和驾驶员模型等。

《汽车控制系统:发动机、传动系和整车控制(第2版)(翻译版)》可作为高等学校机械类、电气信息类专业的硕士、博士研究生和高年级本科生的教材，也可供汽车行业（尤其汽车动力学、汽车电子控制方面）的技术人员参考。 

 《汽车控制系统:发动机、传动系和整车控制(第2版)(翻译版)》由高等教育出版社出版。 

作者：（德国）金恩科（Kiencke U.） （瑞典）尼尔森（Nielsen L.） 译者：李道飞 俞小莉 

第1章 引言 
1.1 汽车的总体要求 
1.2 汽车控制系统的历史 
1.3 汽车控制系统的前景 

第2章 发动机热力学循环 
2.1 导论 
2.1.1 热力学第一定律 
2.1.2 比热容 
2.1.3 理想气体的状态变化 
2.1热力学循环 
2.2 发动机理论循环 
2.2.1 点燃式发动机 
2.2.2 压燃式发动机 
2.2.3 双燃烧循环 
2.2.4 不同发动机的比较 
2.3 其他形式的动力装置 
2.3.1 燃气轮机 
2.3.2 斯特林发动机 
2.3.3 蒸汽机 
2.3.4 不同二次能源和动力系统的潜力 

第3章 发动机管理系统 
3.1 发动机基本工作过程 
3.1.1 有效功 
3.1.2 空燃比 
3.1.3 发动机类型 
3.1.4 混合气着火 
3.1.5 火焰传播 
3.1.6 能量转化 
3.2 发动机控制 
3.2.1 内燃机排放 
3.2.2 燃油供给控制 
3.2.3 燃油间歇喷射 
3.2.4 喷油时间计算 
3.2.5 循环进气量 
3.2.6 进气歧管动态特性 
3.2.7 点火提前角控制 
3.2.8 发动机Map图优化 

第4章 柴油机建模 
4.1 柴油机的四冲程循环 
4.2 换气流动 
4.2.1 排气流动 
4.2.2 进气流动 
4.3 空燃比 
4.3.1 排气冲程 
4.3.2 进气冲程 
4.3.3 压缩与燃烧 
4.4 质量守恒 
4.5 燃油喷射 
4.6 燃油蒸发 
4.7 燃烧过程 
4.7.1 零维模型 
4.7.2 热力学方程 
4.7.3 能量守恒 
4.7.4 体积功 
4.7.5 热量损失 
4.7.6 能量转化 
4.7.7 流体的焓 
4.7.8 气体充量的内能 
4.7.9 状态变量计算 
4.8 模型参数拟合 
4.9 炭烟生成 

第5章 发动机控制系统 
5.1 空燃比控制 
5.1.1 点燃式发动机的化学计量比工况 
5.1.2 氧传感器 
5.1.3 基于空燃比控制的发动机模型 
5.1.4 空燃比控制回路 
5.1.5 测量结果 
5.1.6 自适应空燃比控制 
5.2 怠速控制 
5.2.1 能量转换模型和转矩平衡 
5.2.2 状态空间控制 
5.2.3 测量结果 
5.3 爆震控制 
5.3.1 点燃式发动机的爆震 
5.3.2 爆震传感器 
5.3.3 信号处理 
5.3.4 爆震控制 
5.3.5 自适应爆震控制 
5.4 气缸喷油量均衡补偿 
5.4.1 发动机稳态工况的有效功残差 
5.4.2 发动机瞬变工况的有效功残差 
5.4.3 喷油：Map图的自适应 

第6章 诊断 
6.1 汽车发动机的诊断 
6.2 OBDⅡ 
6.3 诊断简介 
6.4 基于模型的诊断 
6.5 故障 
6.6 基于模型诊断的原理 
6.6.1 残差产生器设计 
6.6.2 残差评价 
6.6.3 基于模型诊断在汽油机中的应用实例 
6.7 诊断实例——汽油机进气系统 
6.7.1 进气系统建模 
6.7.2 模型参数辨识 
6.7.3 诊断系统 
6.7.4 残差产生 
6.7.5 残差评价 
6.7.6 诊断系统实施 
6.7.7 诊断系统验证 
6.8 诊断实例——失火检测 
6.8.1曲轴转动惯量 
6.8.2 曲轴力矩平衡 
6.8.3 线性系统表示 
6.8.4 Kalman滤波器设计 
6.8.5 结果 
6.9 诊断系统的工程应用 

第7章 传动系控制 
7.1 传动系建模 
7.1.1 传动系基本方程 
7.1.2 传动系基本模型 
7.1.3 模型方程综合 
7.1.4 建模示例 
7.2 变速器空挡位下的传动系建模 
7.2.1 静态换挡测试 
7.2.2 动态换挡测试 
7.2.3 解耦模型 
7.3 传动系控制 
7.3.1 背景 
7.3.2 实车测试和传动系控制问题 
7.3.3 传动系控制目标 
7.3.4 传动系控制结构说明 
7.3.5 系统状态空间表述 
7.3.6 控制器表述 
7.3.7 反馈特性 
7.3.8 基于LQG／LTR方法的传动系控制 
7.4 传动系速度控制 
7.4.1 RQV控制 
7.4.2 问题表述 
7.4.3 传动系速度控制——基于主动衰减，实现传统RQV特性 
7.4.4 传感器信号选择的影响 
7.4.5 速度控制器仿真 
7.4.6 速度控制器测试 
7.4.7 总结 
7.5 传动系换挡控制 
7.5.1 传动系内部转矩 
7.5.2 变速器转矩控制准则 
7.5.3 变速器转矩控制器设计 
7.5.4 传感器信号选择的影响 
7.5.5 换挡控制器仿真 
7.5.6.换挡控制器测试 
7.6 乘用车动力传动系防冲击控制 
7.6.1 乘用车动力传动系模型 
7.6.2 控制器设计 
7.6.3 系统性能 

第8章 车辆建模 
8.1 引言 
8.2 坐标系 
8.3 轮胎模型 
8.3.1 轮胎接地点速度 
8.3.2 车轮滑移率和轮胎侧偏角 
8.3.3 附着系数计算 
8.3.4 附着力计算 
8.3.5 轮胎特性 
8.3.6 轮胎半径定义 
8.4 整车模型 
8.4.1 平动计算 
8.4.2 转动计算 
8.4.3 悬架 
8.4.4 简化的双轨模型 
8.4.5 车辆稳定性分析 
8.5 车辆模型验证 
8.5.1 验证步骤 
8.5.2 验证结果 

第9章 车辆参数与状态 
9.1 车速估计 
9.1.1 传感器信息预处理 
9.1.2 Kalman滤波法 
9.1.3 模糊逻辑简介 
9.1.4 模糊估计器 
9.1.5 车速估计器结果 
9.2 车辆横摆角速度估计 
9.2.1 数据预处理 
9.2.2 采用轮速计算横摆角速度 
9.2.3 输入 
9.2.4 输出 
9.2.5 模糊系统 
9.2.6 测试验证：交通环岛行驶工况 
9.3 行驶轨迹再现 
9.3.1 车辆位置坐标 
9.3.2 轨迹再现结果 
9.3.3 鲁棒性分析 
9.4 车辆参数辨识 
9.4.1 附着特性 
9.4.2 转动惯量 
9.4.3 减振器特性 
9.5 车辆参数近似估计 
9.5.1 轮胎接地栽荷计算 
9.5.2 轮胎侧偏刚度调整 
9.5.3 俯仰角与侧倾角估计 
9.5.4 车辆质量的估计 
9.6 质心侧偏角观测器 
9.6.1 非缌}生观测器基本理论 
9.6.2 观测器设计 
9.6.3 质心侧偏角观测器验证 
9.7 路面坡度估计 
9.7.1 方法1：基于纵向加速度和轮速 
9.7.2 方法2：基于模型的路面坡度角观测 

第10章 车辆控制系统 
10.1 ABS控制系统 
10.1.1 轮胎接地点力矩平衡 
10.1.2 ABS控制循环 
10.1.3 ABS循环检测 
10.2 横摆动力学控制 
10.2.1 简单控制律设计 
10.2.2 参考值推导 

第11章 道路和驾驶员模型 
11.1 道路模型 
11.1.1 道路模型的要求 
11.1.2 路径定义 
11.1.3 路面附着和风力条件 
11.2 PID驾驶员模型 
11.3 混合驾驶员模型 
11.3.1 车辆控制任务 
11.3.2 作为控制器的驾驶人特性 
11.3.3 信息处理 
11.3.4 驾驶员全模型 
11.3.5 人类信息获取模型 
11.3.6 事件到达时间间隔和服务时间 
11.3.7 参考值计算 
11.3.8 纵向和侧向控制 

A 附录 
A.1 雅可比矩阵／非线性双轨模型 
A.2 非线性双轨简化模型的能观性 
A.2.1 第一步：泰勒展开式 
A.2.2 第二步：在实际工况点附近进行线性化 
A.2.3 能观性证明 
A.3 广义预测控制器设计 
A.3.1 预测模型 
A.3.2 Diophantine方程的递推算法 
A.3.3 控制律 
A.3.4 控制器参数选择 
A.4 驾驶员模型参数 
A.5 基于最小二乘法的参数估计 
A.5.1 最小二乘法的参数估计方法 
A.5.2 基于递推最小二乘法的参数估计 
A.5.3 协方差离散平方根滤波 
B 符号对照表 
B.1 数学定义 
B.2 物理变量 
B.3 英文缩写 
B.4 单位 
参考文献 

未来汽车技术创新主要体现在节能、环保、安全、舒适、智能等方面，这其中70％－80％的创新都与汽车电子控制技术相关。在当前国内汽车行业蓬勃发展的形势下，急需汽车电子控制技术方面的相关专业人才。

为此，我们真诚地向国内读者推荐并翻译了这本由德国U.Kiencke教授和瑞典L.Nielsen教授合著的名作。该书自2000年推出第一版后，在欧美高等院校得到迅速推崇，经原作者增补，于2005年推出了第二版，至今一直畅销。该书将汽车系统理论与自动控制理论进行有机结合，紧密联系工程实际，内容具体翔实，数学推导严谨，论述清晰而不繁杂。书中的工程应用实例都来自于作者及其团队的一线实战经历，第一作者曾在著名汽车零部件供应商BOSCH公司担任重要职务，主持CAN总线的开发，而且两位作者曾先后担任国际自动控制联合会“汽车控制技术委员会”主席。因此，该书不仅具有较高的理论水平，对于国内企业的汽车控制系统开发实践也具有重要的借鉴价值。

本书可作为汽车类、其他机械类和电子电气工程类专业的研究生或高年级本科生相关课程教材，也可作为汽车电子控制系统研发工程师及相关技术人员的参考书。毫无疑问，本书对于提高国内相关管理人员和技术人员汽车电子控制方面的水平也是非常有帮助的。

本书第2-5章由俞小莉翻译，第11章由李道飞和徐琳（杭州电子科技大学）翻译，其他部分的翻译与全书统稿由李道飞负责。本书也是浙江大学动力机械及车辆工程研究所团队合作的成果：翻译过程中得到了吴锋教授的大力支持，课题组成员钟劝、刘晓俊、方奕栋、叶锦、王雷、徐焕祥、姚栋伟等人在文字排版和图表方面做了很多工作，2006级汽车专业本科生姜耀、王贝、毛杰、顾轶平、凌鑫晨、胡安庆、黄韬、高佳峰等同学在公式输入方面做了大量繁杂的工作。

原版中存在少量错误，在原著者U. Kiencke教授的帮助下，本书中用脚注形式加以标明。为符合国家出版物规范，对变量符号格式、参考文献格式等进行了适当的修改和补充。为了与原著保持一致，书中的部分变量符号表示并不符合国内习惯，也请读者朋友注意。

承蒙上海交通大学喻凡教授百忙之中对全书进行了仔细审阅，并提出许多修改建议，为本书译文增色不少，在此表示诚挚的谢意。 z^[1]