智能化和电动化是当前汽车发展的主要趋势。作为智能化汽车的重要组成部分,包含自适应巡航控制(ACC)和自动紧急制动(AEB)的纵向动力学控制一直是人们研究的热点,其中自适应巡航控制又包括定速巡航控制和跟随前车控制。汽车智能化需要制动系统具有主动制动的功能,与此同时对电动汽车而言,为提高续航里程,需要制动系统具有再生制动的能力。电子机械助力制动系统(electro-mechanical booster system)通过伺服电机可以实现主动制动时的快速建压,此外其还能在保证制动踏板感的前提下实现制动踏板力的解耦,从而为再生制动的实现提供技术支持,因此电子机械助力制动系统很好地迎合了汽车智能化和电动化的发展需求。本文依托国家自然科学基金面上项目(51575225):面向车辆动力学控制的多源智能轮胎信息系统关键技术研究,进行基于电子机械助力制动系统的汽车纵向动力学控制算法开发,主要研究内容如下:(1)纵向动力学上层控制器设计。首先设计纵向动力学上层控制各工况之间的切换准则;然后设计巡航控制和AEB控制策略,对阶跃期望车速和阶跃目标加速度安排合理过渡;最后针对跟车工况,首先搭建跟车工况下的安全间距模型,然后设计基于MPC的跟随前车控制算法。(2)纵向动力学下层控制器设计。首先进行纵向动力学受力分析,设计前馈补偿器;然后进行PID控制算法设计,形成前馈补偿、反馈矫正的闭环控制系统;接着建立执行器逆模型,得到执行器的期望输入;最后为避免制动与驱动的频繁切换,设计执行器间的切换策略。(3)电子机械助力制动系统主动增压控制策略设计。首先建立电子机械助力制动系统的数学模型;然后设计针对电子机械助力制动系统压力环控制的自抗扰控制器;最后设计电子机械助力制动系统的位置控制策略。设计位置控制策略时,外环是位置环,内环是电流环。位置环采用滑模变结构控制(SMC)得到电机期望电流。电流环采用基于线性矩阵不等式(LMI)的控制策略得到空间矢量调制所需要的电压。为避免电子机械助力器主动增压时因转速增大导致电流控制器进入饱和而失去调节作用,设计弱磁控制策略,对目标电流进行修正。(4)仿真与实验验证。首先基于dSPACE搭建快速原型实验台架,对电子机械助力制动系统的主动增压算法进行实验验证;接着设计四种典型工况对纵向动力学控制策略进行仿真验证;最后搭建实车平台,对基于电子机械助力制动系统的纵向动力学下层控制器进行实车验证。