本書從汽車工程的要求出發(fā)，深入淺出地介紹了現(xiàn)代控制理論的基礎知識及其在車輛工程領域中的應用，包括現(xiàn)代控制理論基礎，最優(yōu)控制理論、PID控制原理、滑�？刂啤⒛：刂�、魯棒控制、預瞄控制等控制方法在汽車工程中的應用，最后介紹了控制理論在智能駕駛系統(tǒng)中的應用。內(nèi)容范圍涵蓋：現(xiàn)代控制理論基礎、智能控制、汽車理論等專業(yè)領域。為了便于加深對基礎理論的理解并掌握各種控制方法的應用，在每章后都配有相應的習題與思考題，在介紹完各類控制方法后都給出了一些具體應用實例。
隨著汽車信息化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展，各專業(yè)學科之間的滲透和交叉已成為必然趨勢，這就要求車輛工程及其相關專業(yè)的學生了解和掌握控制理論的基礎知識，并了解控制理論在汽車工程中的應用。本書旨在結(jié)合當前智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，進一步拓寬車輛工程及其相關專業(yè)學生的專業(yè)知識面，學會和掌握用交叉學科的知識和方法分析問題、解決問題的能力，為今后的就業(yè)或科學研究打下堅實的理論基礎。本書可作為車輛工程專業(yè)、載運工具運用工程專業(yè)、交通運輸專業(yè)以及相關專業(yè)的高年級或研究生教材，也可供車輛、交通運輸?shù)扔嘘P行業(yè)的工程技術人員參考。
本書從汽車工程的要求出發(fā)，深入淺出地介紹了現(xiàn)代控制理論的基礎知識，重點介紹在當前智能車輛發(fā)展中使用廣泛的智能控制方法及其應用。
本書是在重慶大學何渝生教授編寫的《汽車控制理論基礎及應用》（1995年，重慶大學出版社）的基礎上首先擴編為內(nèi)部講義，從2004年開始在本科生、研究生專業(yè)選修課及學位必修課中使用16年。目前，根據(jù)汽車控制技術發(fā)展趨勢，有些內(nèi)容已不能適應當前的發(fā)展需要，故對原有內(nèi)容進行了大幅增減和修改。
本書共分11章。第1章介紹了汽車控制系統(tǒng)的種類以及汽車控制系統(tǒng)的構成及其特征； 第2章介紹了現(xiàn)代控制理論的基礎； 第3章介紹了線性系統(tǒng)的可控性與可觀測性、狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器； 第4章主要討論了線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析； 第5章介紹了最優(yōu)控制及其在汽車工程中的應用，重點介紹了具有二次型性能指標的線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制，在此基礎上列舉了最優(yōu)控制在汽車懸架、發(fā)動機隔振系統(tǒng)、自動變速器換擋控制方面的應用； 第6章介紹了PID控制方法及其在汽車動力傳動系統(tǒng)、智能汽車路徑跟蹤控制方面的應用； 第7章介紹滑�？刂萍捌湓谄囓囕喎辣�、車速跟蹤控制方面的應用； 第8章介紹了模糊控制的方法，并以汽車半主動懸架、防抱死制動系統(tǒng)為例分析了模糊控制的應用； 第9章介紹了魯棒控制的基本方法及其在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應用； 第10章介紹了在智能汽車中應用較多的模型預測控制方法，并以汽車速度控制為例介紹了模型預測控制的應用； 最后第11章從人—車—環(huán)境系統(tǒng)出發(fā)介紹了車—路系統(tǒng)以及人—車系統(tǒng)的控制，并對人—車—環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展趨勢給予了概括。
為了便于加深對基礎理論的理解并掌握各種控制方法的應用，在每章后都配有相應的習題，在介紹完各類控制方法后都給出了一些具體應用實例。
本書撰寫過程中應用了一些國內(nèi)外期刊等文獻資料，以充實應用實例，在此向有關參考文獻的作者表示感謝。另外在本書的撰寫過程中研究生張紫微、鄒亞林、屈順嬌、張海橋、曾迪、鄭浩、王安杰等在文字編排、繪圖仿真等方面進行了細致的工作，在此表示衷心的感謝！
由于作者水平有限，書中難免存在不足之處，敬請廣大讀者批評指正。
作者
2020年7月
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李以農(nóng),重慶大學汽車學院二級教授,博導。中國振動工程學會理事、振動利用工程專委會副主任,振動噪聲控制專委會常務理事,《振動工程學報》等期刊編委,國家科技獎評審專家。主要從事智能車輛運動控制、車輛振動噪聲主動控制等方面的研究。主持完成國家及省部級項目30余項；獲國家科技二等獎1項,省部級一等獎3項,二等獎1項。論文被SCI收錄100余篇,出版專著3部;獲發(fā)明專利10余項,已培養(yǎng)博士、碩士生80余人。
目錄
CONTENTS
第1章緒論
1.1汽車控制系統(tǒng)的種類
1.1.1動力傳動系統(tǒng)控制
1.1.2車輛運動(或姿態(tài))控制
1.1.3車身電子安全系統(tǒng)
1.1.4汽車信息系統(tǒng)
1.2汽車控制系統(tǒng)的構成及其特征
1.2.1組成
1.2.2汽車電控系統(tǒng)特征
第2章現(xiàn)代控制系統(tǒng)的數(shù)學描述
2.1概述
2.1.1控制系統(tǒng)的基本概念與分類
2.1.2控制系統(tǒng)的質(zhì)量指標
2.1.3控制理論發(fā)展的概況
2.2狀態(tài)空間描述的基本概念
2.3線性連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
2.3.1狀態(tài)方程與輸出方程
2.3.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程及輸出方程
2.3.3線性時變連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程及輸出方程
2.4線性狀態(tài)方程的解
2.4.1線性定常齊次狀態(tài)方程的解
2.4.2線性時變齊次狀態(tài)方程的解
2.4.3狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
2.4.4線性系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
2.5傳遞函數(shù)及其方框圖
2.5.1傳遞函數(shù)的定義
2.5.2傳遞函數(shù)的零點和極點
2.5.3傳遞函數(shù)矩陣
習題
第3章控制系統(tǒng)的結(jié)構分析
3.1線性系統(tǒng)的可控性與可觀測性
3.1.1可控性與可觀測性的概念
3.1.2線性定常系統(tǒng)的可控性判別準則
3.1.3線性定常系統(tǒng)可觀測性判別準則
3.1.4可控標準形與可觀測標準形
3.1.5對偶原理
3.2狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器
3.2.1狀態(tài)反饋系統(tǒng)的動態(tài)方程
3.2.2極點配置
3.2.3狀態(tài)觀測器
習題
第4章李亞普諾夫穩(wěn)定性分析
4.1李亞普諾夫穩(wěn)定性的基本概念
4.1.1平衡狀態(tài)
4.1.2范數(shù)
4.2李亞普諾夫穩(wěn)定性定義
4.2.1李亞普諾夫意義下穩(wěn)定
4.2.2漸進穩(wěn)定(經(jīng)典控制理論穩(wěn)定性定義)
4.2.3大范圍漸近穩(wěn)定性
4.2.4不穩(wěn)定性
4.3李亞普諾夫穩(wěn)定性定理
4.3.1二次型函數(shù)及其定號性
4.3.2李亞普諾夫穩(wěn)定性的基本定理
4.4線性定常系統(tǒng)李亞普諾夫穩(wěn)定性分析
4.4.1李亞普諾夫第一法(間接法)
4.4.2李亞普諾夫第二法
習題
第5章最優(yōu)控制及其在汽車工程中的應用
5.1概述
5.2最優(yōu)控制問題的提法和數(shù)學模型
5.3求解最優(yōu)控制問題的變分方法
5.4具有二次型性能指標的線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制
5.4.1二次性指標及其涵義
5.4.2線性調(diào)節(jié)器問題的解
5.5最優(yōu)控制在汽車懸架中的應用
5.6汽車發(fā)動機主動隔振系統(tǒng)最優(yōu)控制
5.7電動汽車自動變速器換擋最優(yōu)控制
習題
第6章PID控制及其在汽車工程中的應用
6.1概述
6.2PID控制原理
6.3PID控制規(guī)律
6.4PID控制器的參數(shù)整定
6.5PID控制在汽車動力傳動系統(tǒng)中的應用
6.6PID控制在智能車輛路徑跟蹤控制中的應用
習題
第7章滑�？刂萍捌湓谄嚬こ讨械膽�
7.1滑�？刂苹痉椒�
7.2滑模控制在車輪防抱死制動系統(tǒng)中的應用
7.3基于預瞄偏差的車速跟蹤滑�？刂破髟O計
習題
第8章模糊控制及其在汽車工程中的應用
8.1模糊控制
8.1.1模糊數(shù)學的基礎知識
8.1.2模糊控制的工作原理
8.2半主動懸架的模糊控制
8.2.1半主動懸架動力學模型
8.2.2半主動懸架系統(tǒng)的模糊控制器設計
8.2.3仿真結(jié)果與分析
8.3防抱死制動系統(tǒng)的模糊控制
8.3.1制動系統(tǒng)模糊控制方法
8.3.2制動系統(tǒng)模糊控制器設計
8.3.3仿真結(jié)果與分析
習題
第9章魯棒控制及其應用
9.1魯棒控制
9.1.1最優(yōu)H∞控制器
9.1.2輸出反饋H∞控制器
9.2汽車EPS的H∞魯棒控制
9.2.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學模型的建立
9.2.2魯棒控制器設計
9.2.3仿真分析
習題
第10章模型預測控制及其在汽車工程中的應用
10.1模型預測控制基本理論
10.1.1模型預測
10.1.2滾動優(yōu)化
10.1.3反饋校正
10.2基于狀態(tài)空間的模型預測控制
10.2.1預測方程
10.2.2目標函數(shù)
10.2.3迭代更新
10.3基于模型預測的車輛速度控制器
10.3.1車速誤差模型
10.3.2模型預測控制器設計
10.3.3仿真分析
習題
第11章人—車—環(huán)境系統(tǒng)控制
11.1人—車—環(huán)境系統(tǒng)
11.1.1駕駛員特性
11.1.2車輛性能
11.1.3道路環(huán)境特性
11.2車—路系統(tǒng)控制
11.2.1汽車駕駛?cè)?br />
11.2.2認識道路環(huán)境的傳感器
11.2.3汽車智能駕駛輔助系統(tǒng)
11.3人—車系統(tǒng)控制
11.3.1駕駛員模型
11.3.2個性化駕駛輔助系統(tǒng)
11.4人—車—環(huán)境系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
11.4.1研究現(xiàn)狀
11.4.2發(fā)展趨勢
習題
參考文獻
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