無人駕駛汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的應(yīng)用

劉勝男

摘要 無人駕駛汽車是現(xiàn)代技術(shù)與汽車結(jié)合的產(chǎn)物，可以利用車載傳感和控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動駕駛，具有良好的應(yīng)用前景。本文將對無人汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的工作原理進行簡答分析，在此基礎(chǔ)上，探討無人汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，包括具體設(shè)計方案和實車應(yīng)用測試。

【關(guān)鍵詞】無人駕駛汽車 電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

隨著無人駕駛汽車研究領(lǐng)域的快速進步，目前無人汽車的自適應(yīng)巡航、主動避撞和自動泊車等功能已經(jīng)陸續(xù)實現(xiàn)。通過采用雷達、攝像頭、紅外線傳感器等，可以讓無人駕駛汽車具備周圍環(huán)境信息的探測功能，并將探測到的信息傳遞給控制系統(tǒng)，利用電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)代替人的操作。其中的關(guān)鍵技術(shù)包括環(huán)境感知、智能決策和車輛控制技術(shù)等。

1 無人汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)工作原理

無人駕駛汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）是新型汽車主動安全系統(tǒng)，對牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的功能進行了進一步擴展，并加入轉(zhuǎn)向時橫擺率傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器和側(cè)向加速度傳感器等，利用控制單元（ECU）對汽車驅(qū)動和制動系統(tǒng)進行自動化控制，可以確保車輛行駛的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)主要由三大部分組成，即傳感器、控制單元和執(zhí)行器。其核心部分是電子控制單元，不僅能夠?qū)ζ嚨倪\行狀態(tài)進行監(jiān)控，還能干預控制發(fā)動機和制動系統(tǒng)。

在典型汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)中，傳感器包括主缸壓力傳感器、輪速傳感器和上述幾個傳感器。執(zhí)行部分主要包括制動系統(tǒng)中的制動器、管路、真空助力器和液壓調(diào)節(jié)器等。采用ESC系統(tǒng)主要能夠保證汽車橫向與縱向的穩(wěn)定性，讓汽車按正確的駕駛意識形式。在Is內(nèi)可以連續(xù)制動100次以上，類似于機械化點剎，全力制動時，輪胎仍可以滾動，其滾動摩擦力要比抱死后滑動摩擦力更大。此外，通過ESC和ECU的配合，可以提高汽車控制的智能化程度，采用最合適的動力傳輸，避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

2 無人汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

在無人駕駛汽車電子控制技術(shù)的快速發(fā)展下，電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)已經(jīng)具備制動防抱死、制動力分配（EBD）、電子車身穩(wěn)定（ESP）、牽引力控制（TCS）和剎車輔助（BA）、緊急制動（AEB）和自適應(yīng)巡航（ACC）等功能。在先進電子穩(wěn)定控制技術(shù)的應(yīng)用下，通過軟件開發(fā)，實現(xiàn)功能拓展。先進電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)不僅具備上述系統(tǒng)的傳統(tǒng)功能，還增加了自動駐車（AVH）、碰撞緩解系統(tǒng)（CMS）等軟件功能模塊，可以進一步提高汽車自動駕駛的自動化程度。在加入ACC、AVH和CMS等功能模塊后，進行功能拓展開發(fā)，設(shè)計新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

其中，ACC模塊通過對車速進行控制，使其與前方行使車輛保持安全距離。在ESC軟件中，ACC模塊可以接受總線制動壓力和減速請求，并采用舒適平緩的方式，實現(xiàn)減速請求。CMS模塊的主要功能是防碰撞以及減小碰撞速度，判斷出即將發(fā)生碰撞后，以最大制動對車輛進行減速，能夠在危險情況下，實現(xiàn)獨立剎車，減速度最大可大1g。在ESC軟件系統(tǒng)中，CMS模塊可接受總線的預減壓或減速請求，并盡最快速度建立輪壓。系統(tǒng)中的AVH模塊能夠?qū)囕v自動施加制動力，從而實現(xiàn)自動駐車。在車輛再次啟動后，自動釋放制動力。在ESC軟件中，如果車輛在ACC或CMS模塊的控制下減速，并達到降至狀態(tài)，AVH模塊會從其他兩個模塊中接過對汽車的控制權(quán)，使汽車保持制動壓力，實現(xiàn)駐車。整個ESC軟件系統(tǒng)基于這三個模塊進行開發(fā)，通過三個模塊的協(xié)同作用，實現(xiàn)車輛靜止狀態(tài)管理和與EPB系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。

在無人汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的運行過程中，首先由無人汽車的車輛控制單元（vcu）向ESC發(fā)出減速請求，由ESC軟件對減速請求的指令數(shù)據(jù)進行判斷，如果判斷數(shù)據(jù)無效，則將無效信息反饋給VCU，上報數(shù)據(jù)指令錯誤。如果判斷數(shù)據(jù)有效，則由ESC進行仲裁，判斷該指令是常規(guī)制動指令還是緊急制動指令。小于0.4g的減速請求為常規(guī)制動，大于0.4g的減速請求為緊急制動。在常規(guī)制動請求下，采用ACC模塊實現(xiàn)對工況制動扭矩的控制。如果是緊急制動請求，則由CMS模塊實現(xiàn)AEB工況制動扭矩控制，并對車輛是否達到減速要求進行實時判斷，與vcu系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。如果執(zhí)行減速請求后需要控制車輛停車，則由AVH模塊對車輛進行靜止狀態(tài)管理，與EPB系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制。通過上述控制流程，可以實現(xiàn)無人汽車的自動制動控制。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用測試

下面對基于該電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的無人駕駛汽車進行實車驗證，主要包括ACC功能模塊、AEB功能模塊和EPB功能模塊的測試工作。在常規(guī)制動測試中，采用無人駕駛模式，車速達到20km/h后，由VCU模塊發(fā)出制定減速請求，要求的減速值為-3m/s2，通過對車速和減速度進行測試，測試結(jié)果顯示在0.9s后，車輛實際減速度達到了-3m/s2，經(jīng)過1.8s后停止運行，可以實現(xiàn)常規(guī)制動功能。在對緊急制動功能進行測試時，無人駕駛模式的車速達到35km/h后，由VCU發(fā)出制動減速的請求，要求減速值為-8m/s2，通過對實際車速和減速度進行測試發(fā)現(xiàn)，0.9s后達到了要求的-8/s2減速度值。且經(jīng)過1.9s后，汽車停車運行，緊急制動功能可以正常發(fā)揮。最后對自動駐車功能進行測試，無人駕駛模式下車速達到20km/h后由VCU發(fā)出減速的請求，減速要求值為-3m/s2，并在車輛停止后發(fā)出制動請求，測試結(jié)果顯示，經(jīng)過1.8s后汽車停止，并保持靜態(tài)駐車狀態(tài)，自動駐車功能能夠正常發(fā)揮。因此，無人駕駛汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以上設(shè)計功能，對車輛進行穩(wěn)定控制。

3 結(jié)束語

綜上所述，無人駕駛汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)是目前較為先進的汽車自動控制系統(tǒng)，通過對其工作原理進行分析，可以為具體功能模塊的設(shè)計和實現(xiàn)提供參考。在此基礎(chǔ)上，在實現(xiàn)設(shè)計意圖后對無人駕駛汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)進行測試，測試結(jié)果表明，系統(tǒng)可以滿足汽車常規(guī)制動、緊急制動和自動駐車控制需求。

參考文獻

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