下载文档原格式
无人驾驶车辆底盘控制系统设计与实现随着科技的不断发展，无人驾驶技术已经成为近年来备受关注的热门话题。
随着无人驾驶车的日渐普及，底盘控制系统的设计与实现也愈发重要。
底盘控制系统作为整个车辆系统中的核心，扮演着重要的角色。
它是无人驾驶车体系结构的一个重要组成部分，对于车辆的性能和安全起到了至关重要的作用。
下面，笔者将结合实际的案例，探讨无人驾驶车辆底盘控制系统设计与实现相关问题。
一、底盘控制系统的设计无人驾驶车辆底盘控制系统的设计需要考虑到底盘本身的特点和整个车辆系统的需求。
底盘控制系统通常包括电机控制、传动控制、刹车控制等多个子系统，这些子系统间需要紧密配合，以确保车辆的正常行驶及其安全可靠。
下面，我们将具体说明底盘控制系统设计中的一些关键问题：1. 底盘电机控制底盘电机控制是底盘控制系统中最关键的一部分，也是最具挑战性的一个问题。
电机控制需要能够准确控制电机的输出力、转速及运动方向，以满足差速转向、加速、刹车等各种需求。
同时，还需要考虑到能量损失、电机故障等风险问题。
针对这些问题，我们需要采用高性能的电机控制器和一系列先进的控制算法，以确保底盘电机控制的可靠性和准确性。
2. 底盘传动控制底盘传动控制是维持车辆平稳行驶的另一个关键问题。
传动控制需要考虑到各个轮胎的转速及方向，以确保整个车辆的稳定性。
此外，还需要考虑到传动系统的精度、可靠性和可维护性等问题。
为此，我们需要采用高精度的传感器和一系列先进的控制算法，以确保传动系统能够准确、可靠地驱动车辆。
3. 底盘刹车控制底盘刹车控制是确保车辆安全行驶的关键问题。
刹车控制需要确保整个车辆能够在任何情况下都能快速、准确地停车，以保护乘客的安全。
此外，还需要考虑到刹车系统的反应速度、可靠性和可维护性等问题。
为此，我们需要采用高性能的刹车系统和一系列先进的控制算法，以确保刹车控制能够快速、准确地停车。
二、底盘控制系统的实现无人驾驶车辆底盘控制系统的实现需要编写高质量的代码，并将其运用到车辆实际运行中。
线控底盘知识介绍线控底盘是指车辆的底盘系统由线控设备进行控制的一种底盘结构。
传统的底盘系统通过机械传动来实现控制，而线控底盘则通过电子控制单元（ECU）与多个传感器、执行器等电子设备相连，通过电缆进行信号的传输和控制的操作。
线控底盘具有更高的智能化程度和精确度，可以实现更精确的动力输出和悬挂调节，进一步提升车辆的性能和驾驶舒适性。
线控底盘系统主要包括驱动系统、悬挂系统和制动系统。
驱动系统是车辆传动力传递的核心部件，主要包括发动机、变速器和传动轴等组成部分。
线控底盘通过ECU对发动机的点火、供油和气门控制等进行精确调节，以提高发动机的燃烧效率和输出动力。
变速器方面，线控底盘通过电子换挡器和智能传感器，实现更快速、平顺的换挡操作，进一步提升车辆的加速性能和燃油经济性。
悬挂系统是车辆安全和驾驶舒适性的关键部件，它主要包括悬挂弹簧、减振器和悬挂臂等组成部分。
线控底盘可以通过传感器感知路面的变化和车辆的情况，对悬挂系统进行实时调节，以提供更好的悬挂效果和车身稳定性。
例如，在行驶过程中，线控底盘可以根据路面的状况和驾驶员的需求，调整悬挂的硬度和高度，使车辆在高速行驶时更加稳定，在坑洼路面行驶时更加舒适。
制动系统是车辆行驶和停车过程中的关键装置，它主要包括制动盘、制动鼓、制动片和制动液等组成部分。
线控底盘可以通过电子控制单元对制动系统进行精确控制，以提供更好的制动效果和操控性能。
例如，线控底盘可以根据车辆的行驶状态和驾驶员的制动需求，调整制动压力和制动力分配，使制动过程更加平稳和可靠。
除了上述的驱动系统、悬挂系统和制动系统，线控底盘还可以实现诸如防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、车身稳定控制系统（ESC）等先进的安全控制功能。
这些系统可以通过车辆的传感器对车辆行驶的各个参数进行实时监测和控制，确保车辆的行驶安全性和稳定性。
例如，当车辆发生打滑或侧滑时，线控底盘可以自动调整制动力和动力输出，以保持车辆的稳定性和方向性。
线性底盘系统2021-11-242目录一、汽车底盘现状二、线控底盘未来展望3一、汽车底盘现状1、汽车底盘演变当前汽车产业变革正在发生，其可以归纳为两条并行发展的直线，一条是从燃油车向电动车的转变，另一条是从功能车向智能车转变，最终这两条直线会交汇在一起，形成智能电动车。
在转变过程中也可以发现，传统的汽车底盘的形态也发生了比较明显的变化，未来电动车的底盘会更加标准化和通用化。
目前滑板式底盘平台非常火热，其实国内外有很多初创公司在研发，其设计理念就是把底盘上各个模块，转向、制动、电池包、悬架等等都集中在一个通用的平台上，再基于通用的平台打造适应不同的车型需求，包括私家车和商用车的需求。
滑板式底盘的研发，能够帮助企业大大降低车型的开发周期，也能节省它的开发成本，同时企业也可以把这个作为第三方平台向整个行业进行共享。
从长期来看，底盘从业者们，还可以结合未来不同的出行场景，把车辆打造成个人的工作空间或者个人的娱乐空间，真正把车辆打造成未来第三生活空间的概念。
一、汽车底盘现状42、传统汽车与电动车底盘区别传统汽车底盘包含四个部分，传动、行驶、转向、制动。
电动车底盘和燃油车底盘相比：行驶系统：基本保持不变；转向系统：基本保持不变；传动系统：电动车采用电驱动，所以代替了燃油车里面的离合器、变速器，传动轴等核心部件；制动系统：采用电子真空泵或者线控转向系统，代替燃油车里面由发动机提供真空助力的辅助刹车系统。
这两个底盘最明显的变化就是增加了电池包的零部件，也是未来电动车重要的一个能量来源。
未来随着电动车渗透率的不断提升，这些新增的底盘零部件也会带来更大的发展机会。
5一、汽车底盘现状3、线控底盘简述现在一套完整的自动驾驶解决方案，包括感知、决策、执行三个层面。
线控底盘是最重要的执行端，相比于传统底盘，线控底盘具有响应快，控制精度高，能量回收强，这三个特点。
因此，线控底盘是未来发展自动驾驶的基础。
目前业内把智能线控底盘分为五大核心系统，线控转向，线控制动，线控换档，线控油门，线控悬架。
低速线控底盘通用技术要求低速线控底盘是一种重要的工程机械底盘类型。
它具有传动效率高、控制精度高、运行稳定等优势，受到了广泛应用。
为了保证低速线控底盘的质量，我们需要按照以下技术要求来设计和制造。
一、底盘结构的要求底盘结构必须稳定、坚固、耐用，要满足重载、振动、冲击等复杂工况的要求。
同时，底盘的设计应注重空气动力学原理，降低风阻系数，提高机器的运行效率。
二、传动系统的要求传动系统是底盘的关键部位，必须保证传动效率高、传动力矩大、传动稳定、噪声低等要求。
传动系统应使用高质量的齿轮、轴承、油封等零部件，严格控制加工精度和装配质量。
三、悬挂系统的要求悬挂系统是底盘承重和减震的重要组成部分，其设计应考虑到底盘的整体结构、负载情况和路面条件。
悬挂系统应使用优质的弹簧、减震器等零部件，确保其承载能力、减震效果和稳定性。
四、制动系统的要求制动系统是保证底盘安全稳定运行的重要组成部分。
底盘的制动系统应满足实际使用环境的要求，确保制动效果稳定可靠、制动距离短、制动噪声小。
五、防护系统的要求为了保障底盘的安全性，底盘必须装备完备的防护系统。
防护系统需保证零部件不易被外界物体击中或破坏，同时还要确保防护系统自身的稳定性和可靠性。
六、控制系统的要求控制系统是底盘的大脑，必须具备高效、稳定、智能化的特点。
底盘的控制系统应兼顾控制精度、反应速度和实时性等要求，确保底盘的高效、安全、稳定运行。
七、维修保养的要求底盘的维修保养是保证其长期稳定运行的重要保障。
底盘的维修保养应注重对零部件的周期性检测、更换和维修，确保底盘的生命周期和性能指标。
同时，维修保养的过程应规范有序、操作简单、安全可靠。
综上所述，低速线控底盘是一种重要的工程机械底盘类型。
为保证其质量，我们需按照上述技术要求设计和制造，从结构、传动系统、悬挂系统、制动系统、防护系统、控制系统以及维修保养方面全面考虑，确保底盘的性能稳定、安全可靠、运行效率高。
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 新能源汽车智能驾驶线控底盘技术应用研究刘建铭 刘建勇 张发忠山东天海科技股份有限公司 山东省聊城市 252000摘 要： 新能源汽车智能驾驶线控系统包含了线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门几部分构成。
线控底盘技术属于新能源汽车智能驾驶涉及到的关键技术，也是推进智能驾驶不断更新发展的有效支撑，是现阶段新能源汽车研发制造的热点问题。
本文结合笔者实际研究，探讨了新能源汽车智能驾驶线控系统结构及其线控底盘技术的基本原理，对全矢量控制线控底盘技术展开分析。
关键词：新能源 智能驾驶 线控底盘 技术应用1 引言线控底盘技术属于新能源汽车智能驾驶更新发展的关键技术，是未来汽车智能驾驶的必然选择。
线控底盘技术的应用改变了过去那种复杂的机械连接设备和液压、气压等零部件，在很大程度上促进了能量利用效率提升，在很大程度上提高了新能源汽车可支持的续航。
按照国务院2020年正式提出的《新能源汽车产业发展规划（2020-2035）》中的要求，更高级别的智能驾驶汽车在未来必然能够得以推广普及，当前新能源汽车行业的共识便是“无线控，不自动驾驶”，这也很好地说明了线控底盘技术在新能源汽车智能驾驶领域占据的重要位置。
2 新能源汽车线控底盘技术原理现阶段新能源汽车智能驾驶线控底盘系统包含了线控油门、线控转向、线控制动以及线控换挡四个基本模块，下文针对这四个子模块的结构与基本原理展开详细分析。
2.1 线控油门系统结构及原理线控油门系统即电子节气门技术，其基本结构包含了加速踏板传感器、控制器、传递线路和节气门执行器构成。
其中涉及到的传感器除开加速踏板传感器之外，还包含了节气门开度传感器、车速传感器以及氧传感器，详细见下图1。
图1 线控油门系统模块新能源汽车智能驾驶线控油门系统的基本实现流程也能够通过上图1来分析，控制器模块能够直接获取到驾驶人对油门踏板发出的力度，收集整合其他传感器提供的数据信息，进而了解驾驶员的操作意向，再依靠既定程序与参数直接命令执行器执行相关动作，最终实现控制加速[1]。
自动驾驶线控底盘行业研究报告自动驾驶线控底盘行业真是个让人兴奋的话题！想象一下，你坐在车里，放松身心，喝着咖啡，车子自己在路上欢快地行驶，完全不用担心红绿灯，简直是梦幻般的体验吧。
线控底盘，这个名字听起来有点高大上，但其实就像你家里的遥控器，只不过它控制的是整个车子的运动。
这种技术不仅能提升驾驶体验，还能让交通变得更加安全。
这项技术其实已经悄然无息地走进了我们的生活。
小到电动滑板车，大到未来的无人驾驶出租车，线控底盘都发挥着不可小觑的作用。
说到安全，谁不希望在路上开车的时候像坐在云端一样放心呢？线控底盘通过精确控制车辆的各个部分，减少了人为错误的发生，简直就是为司机们的“心脏”加了一道保险。
这背后可是有不少黑科技在支撑哦！车子的每一个动作都被传感器精确捕捉，真的是“眼观六路，耳听八方”，把路上的信息都统统纳入掌握。
车子像是个聪明的孩子，能够判断什么时候加速，什么时候刹车，让人感觉特别踏实。
这种智能化的趋势，未来甚至会让我们把车子当成朋友，随时可以分享生活中的点滴。
咱们也得提提环境保护的问题。
线控底盘的电动化发展，正是为了给我们的地球减负。
你想，电动车比传统汽车排放少，减少了空气污染，开起来也更安静，简直是“静若处子，动若脱兔”。
随着科技的进步，这种车子在我们生活中出现的频率会越来越高，未来的城市里，清新的空气会让人心旷神怡。
不过，说到市场竞争，那可真是一场腥风血雨啊！各大厂商纷纷摩拳擦掌，争先恐后地进入这个行业。
谁不想在这条“发财路”上分一杯羹呢？有的公司在技术上投入重金，像是在打“攻坚战”，有的则在营销上大做文章，试图抓住消费者的心。
就像过年时的年夜饭，各家都有各家的拿手好菜，消费者当然也得眼光挑剔。
当然了，自动驾驶的普及也面临不少挑战。
比如，法律法规跟不上、社会接受度不足，这些都需要时间去磨合。
毕竟，咱们的生活习惯可不是说变就能变的。
就像孩子上学，得循序渐进，慢慢来。
而这一切，都是为了让我们将来能够享受更安全、更舒适的出行体验。
一、实训背景随着科技的飞速发展，汽车行业正经历着前所未有的变革。
智能网联汽车作为未来汽车的发展趋势，其核心技术之一便是线控底盘技术。
线控底盘技术以电信号取代传统的机械联结和机械能量传递，实现了底盘系统的全面线控化，为自动驾驶和智能驾驶提供了坚实基础。
为了更好地理解和掌握这一前沿技术，我们开展了汽车底盘线控技术的实训。
二、实训内容本次实训主要围绕线控转向、线控制动和线控悬挂三个方面展开，旨在使学生深入了解线控底盘的工作原理、系统组成及控制策略。
1. 线控转向线控转向系统（SteeringByWire，SBW）是智能网联汽车实现路径跟踪与避障避险的关键技术。
实训过程中，我们学习了线控转向系统的基本原理，包括传感器、执行器、控制器和软件算法等组成部分。
通过实际操作，我们掌握了线控转向系统的调试和故障排除方法。
2. 线控制动线控制动系统以电信号取代传统的液压制动系统，提高了制动响应速度和制动性能。
实训中，我们学习了线控制动系统的结构、工作原理和控制策略。
通过实际操作，我们掌握了线控制动系统的安装、调试和故障排除方法。
3. 线控悬挂线控悬挂系统通过电信号实现对车辆悬架的实时调节，提高了车辆的稳定性和舒适性。
实训中，我们学习了线控悬挂系统的结构、工作原理和控制策略。
通过实际操作，我们掌握了线控悬挂系统的安装、调试和故障排除方法。
三、实训过程1. 理论学习：通过查阅资料、听课等方式，了解线控底盘技术的相关理论知识，包括线控转向、线控制动和线控悬挂的基本原理、系统组成及控制策略。
2. 实践操作：在老师的指导下，进行线控底盘系统的安装、调试和故障排除。
具体操作包括：- 线控转向系统的安装与调试：连接传感器、执行器、控制器和软件算法，进行系统参数设置和调试，确保系统稳定运行。
- 线控制动系统的安装与调试：连接传感器、执行器、控制器和软件算法，进行系统参数设置和调试，确保系统响应速度快、制动性能优良。
- 线控悬挂系统的安装与调试：连接传感器、执行器、控制器和软件算法，进行系统参数设置和调试，确保系统稳定运行，提高车辆稳定性和舒适性。
自动驾驶的线控底盘技术
在实现自动驾驶汽车的控制过程中，涉及到许多问题。
例如，控制车辆的转向，是通过输入方向盘转角位置还是输入扭矩来实现的？在进行加减速行驶时，是根据力度改变油门开度吗？在进行刹车制动时，如何精确控制制动百分比数值？要了解自动驾驶控制器与底盘组件之间信息交互关系，就需要先了解车辆的底盘控制组件的原理。
自动驾驶的实现首先依赖于感知传感器对道路周边环境信息进行采集，包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达和超声波等。
采集的数据传输到中央计算单元进行计算，用来识别车辆周边障碍物和可行驶区域，进行路线规划和控制，最后制定方向盘转角和速度等信息，传输到底盘执行机构，按照指令进行精确执行。
在整个控制过程中，底盘执行机构的功能要完善，系统响应和精度要高。
底盘执行机构就像人的手和脚，用来做控制执行，是自动驾驶控制技术的核心部件，对整个底盘系统的要求非常高。
线控底盘是自动驾驶的必要条件。
在自动换道时，常常出现回退过度甚至偏出本车道导致不安全，继而系统又通过较大的回调力矩将车辆拉回车道中央。
在自动驾驶对中或驾驶员控制换道过程中，驾驶员缓慢施加力矩进行方向盘控制时，容易出现系统抢夺方向盘。
这些问题严重影响自动驾驶控制精度，延长落地的时间。
因此，需要结合实际存在的问题给出相应的解决方案，不断协调线控底盘和控制器之间的交互问题，改进线控底盘技术，这无疑会促进线控底盘的技术。
智能化、大数据网联化给线控底盘发展带来新的契机。
智能汽车需要大量的、精确的底盘系统信号。
而种类繁多的底盘传感器，信号模式和处理方法各异，且大量传感器信号汇入控制器对信号实时处理提出更高要求，因此亟需研究新型底盘域控制器，对多源传感器信号实时处理、校验与解算理论。
智能汽车直接前馈预瞄控制需要精确的车辆模型，逼近真实车辆动力学状态。
而底盘车辆及轮胎动力学呈现复杂非线性特性，因此亟需深入研究车辆复杂动力学模型精确解算机制，促进智能汽车的动力学应用发展。
3）高压液体通过液压管路传输到转向机的油缸中，推动转向机的齿条运动，使车辆转向。
电动助力转向(EPS):
1）驾驶员在方向盘上施加转动力矩和角度；
2）方向盘带动转向柱转动；
3）转向柱通过其底部和转向机相连的齿轮齿条机构，将转向柱的转动变为转向机齿条的横向直线运动；
4）转向扭矩传感器检测到驾驶员输入了方向盘扭矩；
5）ECU计算并控制电动机带动转向机构转动，产生转向力矩，使车辆转向。
线控转向(SBW):
1）驾驶员在方向盘上施加转动力矩和角度；
2）方向盘带动转向传感器感知驾驶员的转向意图；
3）转向意图通过线路传输到控制器；
4）控制器计算并控制电动机带动转向机构转动，实现车辆转向。
2
线控转向技术难点
线控转向技术的难点在于如何保证转向系统的安全性和可靠性。
线控转向系统需要满足L4自动驾驶的要求，即在任何情况下都能够保证车辆的安全运行。
因此，线控转向系统需要具备以下技术特点：
高精度的转向控制：需要实时感知车辆状态和环境信息，精准控制车辆转向；
高可靠性和安全性：需要具备多重备份和故障检测机制，保证系统的可靠性和安全性；
高度的集成性和互联性：需要与其他系统无缝集成，实现车辆的全面智能化。
目前，国内外很多车企和科研机构都在积极开展线控转向技术的研究和开发工作，相信在不久的将来，线控转向技术将会得到广泛应用。
线控转向系统中的方向盘总成包含路感模拟电机，用来产生阻力矩以模拟路感。
路感是指驾驶员通过方向盘感受到的转向阻力矩，包括回正力矩和摩擦力矩。
回正力矩的数值通常通过经验、半经验、统计或实验方法获得，与车辆前轮受力状态和运动状态相关。
将总的回正力矩除以自方向盘到前轮总的力传动比近似得到的方向盘手力矩被看作路感。
目前，路感通常采用基于经验设计和基于模型设计这2种方法获得。
基于经验设计的方法是将路感设计为非线性函数关系式，在不同条件下为驾驶员提供不同的路感，但自适应性和
精度较差。
基于动力学模型的方法是通过建立相关的动力学模型计算与路感相关的轮胎力、摩擦力矩等，最终计算出路感。
控制路感反馈电机达到期望的力矩常用的算法是PID算法。
转向执行控制策略分为上层策略和下层策略。
上层策略根据当前车辆的状态和驾驶员的输入计算出期望的前轮转角，而下层策略由转向控制器控制转向电机执行该指令，快速、准确地达到该目标转角。
由于线控转向系统的灵活性，衍生出很多控制算法。
总体而言，算法可以总结为基于经验设计的方法和基于动力学模型计算的方法这2大类。
基于经验设计的方法是根据车辆在不同工况下对操纵稳定性的要求来进行设计。
在低速工况下，汽车应具有适度的转向盘力和方向盘转角，以及良好的回正性能。
而在高速、低侧向加速度工况下，汽车应具有良好的横摆角速度频率特性、直线行驶能力、回正性能和较大的转向灵敏度，同时转向盘力不应过小，以给驾驶者稳定的路感。
基于动力学模型计算的方法旨在提高车辆的稳定性，也被归结为车辆稳定性控制方法。
其基本思路是根据当前车辆状态、外界环境和驾驶员输入提出控制目标，然后计算参考前轮转角，控制前轮转角改变轮胎侧向力，对横摆力矩进行补偿。
在线控转向中，电机是提供转向时的路感和动力的主要来源。
电机和控制器的可靠性和容错控制非常重要。
通过实时监测技术和设置冗余硬件，可以实现容错控制，从而保证线控转向的运行品质。
如果出现电机故障，可以进行补偿控制，以最大限度地保证线控转向的可靠性。
L3级自动驾驶进入量产将加速线控系统产品商业化。
在
全球竞争格局中，___、___、捷太格特、___、___国际巨头已经拥有成熟的线控转向产品和技术，但在商业化方面仍然存在瓶颈。
在中国市场，目前很少有本土企业在线控技术方面有所作为，规模也相对较小。
线控制动是在线控底盘技术中最关键的技术之一，也是难度最高的。
线控制动系统掌控着自动驾驶的底盘安全性和稳定控制，只有拥有足够好的制动性能，才能为我们的安全提供良
好保障。
乘用车的线控系统从迈巴赫于1900年发明鼓式制动
器开始，经历了多种形式的制动系统的发展，可以划分为以下
5个阶段：
EMB系统是一种结合了电子和机械的制动系统。
它通过
电机控制制动器的运动，实现制动的过程。
该系统的优点在于，不仅可以减少了机械部件的使用，而且响应速度更快，制动更加精准。
EMB系统还可以与其他辅助功能集成，如ABS、TCS和ESC等。
此外，由于机械部件的减少，EMB系统的重
量也更轻，更加节能环保。
电液制动系统
电液制动系统是一种成熟的制动系统，它通过电子控制液压制动系统的运作，实现对车辆的制动。
该系统可以通过ABS、TCS、ESC等辅助功能，提高制动的稳定性和安全性。
此外，电液制动系统还可以实现四轮制动分别控制，提高车辆的操控性。
这种制动系统的缺点在于，由于涉及到液压管路的设计和维护，系统的维护成本较高。
伺服制动系统
伺服制动系统是一种兼用人力和发动机动力作为制动力源的制动系统。
该系统的优点在于，由于采用了发动机动力作为制动力源，制动效果更加稳定可靠。
此外，伺服制动系统还可以通过人力制动，提高制动的精度和灵活性。
该系统的缺点在于，由于涉及到发动机动力的使用，系统的能耗较高，不够节能环保。
机械制动系统
机械制动系统是一种采用纯机械制动和液压制动系统的制动系统。
该系统的优点在于，由于采用了纯机械制动，制动效果更加稳定可靠。
此外，机械制动系统还可以通过液压制动，提高制动的精度和灵活性。
该系统的缺点在于，由于涉及到机械部件的使用，系统的重量较大，不够节能环保。
___是最成熟的线控技术之一，它可以通过多种方式实现，例如直接扭矩通讯、伪油门安装、节气门调节等。
对于那些有开放发动机和电机扭矩通信接口协议的车辆，线控驱动控制器可以直接通过控制器局域网络(CAN)向发动机或电机发送目标
扭矩请求，从而实现整车加速度控制。
这种方案不需要进行机械改装，结构简单可靠。
对于那些没有开放扭矩通信接口协议的车辆，安装节气门调节机构或伪油门也可以实现线控驱动功能。
控制器会根据车辆状态、加速踏板开度及其变化速率，利用内部算法程序预测驾驶员需求功率或转矩，然后通过电信号控制执行电机的动作，调节发动机节气门开度，进而改变发动机输出扭矩和功率。
