吉林大學(xué)的張、楊 和王研究了基于機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)的橫擺控制算法。他們都通過 PID 控制實(shí)現(xiàn)了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）功能的應(yīng)用。針對(duì)線性二自由度汽車模型，采用質(zhì)心側(cè)偏角的 PID 控制器和橫擺角速度的 PID 控制器進(jìn)行聯(lián)合控制。當(dāng)質(zhì)心側(cè)偏角較小時(shí)，采用質(zhì)心側(cè)偏角的 PID 控制器；否則，使用橫擺角速度的 PID 控制器。系統(tǒng)通過收集方向盤和制動(dòng)踏板信息來判斷駕駛員的意圖，并通過計(jì)算將監(jiān)測(cè)到的實(shí)際值與理論值進(jìn)行比較，從而計(jì)算出每個(gè)車輪達(dá)到預(yù)期狀態(tài)所需的目標(biāo)制動(dòng)力。通過執(zhí)行這種反饋調(diào)整來確保車輛的橫向穩(wěn)定性。武漢理工大學(xué)的周 運(yùn)用模糊 PID 控制方法對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角的 PID 控制器和橫擺角速度的 PID 控制器進(jìn)行描述，該方法對(duì)輸入的精確信號(hào)進(jìn)行模糊化處理，并依據(jù)模糊規(guī)則為控制對(duì)象獲取相應(yīng)的模糊控制輸出。它通過非數(shù)學(xué)模型將質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度的控制量關(guān)聯(lián)起來，降低了模型的復(fù)雜性，便于控制調(diào)試。吉林大學(xué)的尹等人研究了基于機(jī)電制動(dòng)（EMB）的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ESC）中的橫擺力矩控制算法（如圖 38 所示）。以質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度作為控制參數(shù)，利用結(jié)合 PID 算法和閾值的橫擺力矩決策算法實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了橫擺控制算法的有效性。

圖 38. 采用 PID 控制方法的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）控制框架

費(fèi)爾加尼（Fergani）等人 提出了一種基于橫向穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的線性變參數(shù)（LPV）控制方法，該方法能夠以一種簡(jiǎn)單的方式在性能目標(biāo)之間實(shí)現(xiàn)平滑過渡并處理非線性問題，同時(shí)保持足夠的魯棒性，以更好地維持車輛穩(wěn)定性。

綜上所述，機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）的應(yīng)用使得高階控制輔助算法的耦合成為可能。因其線控制動(dòng)系統(tǒng)的特性，它不僅確保了通用性和高穩(wěn)定性，還具備集成度高、能耗低、響應(yīng)快等優(yōu)勢(shì)。這保障了整車的穩(wěn)定性控制，為車輛的電動(dòng)化和智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

5.3. 基于機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）的先進(jìn)駕駛輔助先進(jìn)駕駛輔助是指通過感知技術(shù)獲取周邊環(huán)境信息，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與分析向駕駛員發(fā)出警報(bào)或主動(dòng)介入?yún)f(xié)助駕駛員進(jìn)行應(yīng)急處理，以此提高車輛行駛過程中的安全性和可靠性?；跈C(jī)電制動(dòng)（EMB）主動(dòng)制動(dòng)能力的車輛動(dòng)力學(xué)控制是當(dāng)前研究的重點(diǎn)，旨在實(shí)現(xiàn)諸如自適應(yīng)巡航控制（ACC）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）等先進(jìn)輔助駕駛功能。

吉林大學(xué)的楊等人 [109] 搭建了一個(gè)帶有虛擬現(xiàn)實(shí)功能的機(jī)電制動(dòng)（EMB）與自適應(yīng)巡航控制（ACC）離線仿真平臺(tái)，對(duì)節(jié)氣門位置采用 PI 控制，對(duì)制動(dòng)控制采用模糊 PID 控制。在兩種典型跟車工況的虛擬仿真下，他們初步探究了基于機(jī)電制動(dòng)（EMB）的自適應(yīng)巡航控制（ACC）功能。吉林大學(xué)的牟 [3] 基于機(jī)電制動(dòng)（EMB）的多級(jí)閉環(huán)控制算法建立了縱向動(dòng)力學(xué)分層控制框架，包含自適應(yīng)巡航控制（ACC）和自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)（如圖 39 所示）。下層控制部分依據(jù)車輛縱向動(dòng)力學(xué)方程設(shè)計(jì)目標(biāo)制動(dòng)壓力、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩以及驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)之間的切換控制策略，而上層控制部分則設(shè)計(jì)了定速巡航 PID 控制器、自主跟車線性二次型調(diào)節(jié)器（LQR）控制器，以及自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）安全距離模型和分層制動(dòng)控制策略。此外，通過仿真驗(yàn)證了縱向動(dòng)力學(xué)控制策略的有效性。山東交通學(xué)院的徐 [110] 基于三閉環(huán)控制策略精確控制機(jī)電制動(dòng)（EMB）的夾緊力，建立了基于滑移率的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）模糊 PID 控制器，并采用基于碰撞時(shí)間的碰撞時(shí)間（TTC）碰撞策略作為自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）控制算法，對(duì)集成機(jī)電制動(dòng)（EMB）的自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）功能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

圖 39. 基于機(jī)電制動(dòng)（EMB）的自適應(yīng)巡航控制（ACC）/ 自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)控制框架

江蘇大學(xué)的苗 [111] 設(shè)計(jì)了一種基于楔式機(jī)電制動(dòng)（EMB）的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）與自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）聯(lián)合作用的控制方法。執(zhí)行系統(tǒng)采用邏輯閾值控制方法，將滑移率作為自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）控制的第二個(gè)邏輯閾值，結(jié)合防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）對(duì)輸出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整，以增強(qiáng)制動(dòng)穩(wěn)定性。最后，在四種不同類型的路面上，通過聯(lián)合仿真驗(yàn)證了制動(dòng)系統(tǒng)的性能。

6. 結(jié)論

作為線控制動(dòng)系統(tǒng)的一種完備形式，機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢(shì)，例如響應(yīng)迅速、制動(dòng)力控制精確以及易于集成控制等。同時(shí)，它也仍然存在一些問題，比如冗余性差、成本高以及熱干擾嚴(yán)重等。通過總結(jié)各制造商提出的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)方案，可得出以下結(jié)論：

對(duì)于行車制動(dòng)模塊，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換通常以絲杠傳動(dòng)（尤其是滾珠絲杠和滾珠絲杠副）的形式實(shí)現(xiàn)。此外，主要采用減速機(jī)構(gòu)（以行星齒輪系為代表）或增力機(jī)構(gòu)（以楔形自增力機(jī)構(gòu)為代表）來解決電機(jī)驅(qū)動(dòng)力不足的問題。

對(duì)于駐車制動(dòng)模塊，根據(jù)常用的不同驅(qū)動(dòng)部件，可分為三種類型：手動(dòng)式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)式和螺線管驅(qū)動(dòng)式。其中，螺線管驅(qū)動(dòng)式方案因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊已成為主流方案。

對(duì)于制動(dòng)間隙補(bǔ)償模塊，根據(jù)所使用部件的材料特性，可分為三種類型：柔性型、剛性型、柔性與剛性結(jié)合型。其中，柔性與剛性結(jié)合的補(bǔ)償機(jī)制結(jié)合了前兩種方案的特點(diǎn)，使得制動(dòng)間隙的控制更加精準(zhǔn)可靠，補(bǔ)償過程也更加平穩(wěn)。

對(duì)于快速回位模塊，通常采用扭簧、壓縮彈簧或其他彈性元件來儲(chǔ)存彈性能量，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的快速釋放。

關(guān)于機(jī)電制動(dòng)（EMB）執(zhí)行器的夾緊力估算與控制算法，以及機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)在智能駕駛中的應(yīng)用研究，當(dāng)前的研究進(jìn)展和未來的研究前景如下：

在夾緊力估算方面，分別有基于電機(jī)角位移、電機(jī)電流以及角位移與電流融合的三種方法。它們大多仍采用近似模型進(jìn)行擬合，在溫度、摩擦等干擾因素方面魯棒性不強(qiáng)。還需進(jìn)一步開發(fā)強(qiáng)魯棒性的狀態(tài)估計(jì)算法。

在夾緊力控制方面，目前主要采用串級(jí) PID 控制算法，也包括魯棒控制、模型預(yù)測(cè)控制、滑?？刂频绕渌惴?。鑒于機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)具有非線性時(shí)變特性，運(yùn)用自適應(yīng)智能控制算法來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的精確調(diào)整是當(dāng)前研究的一大趨勢(shì)。

目前，機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)在智能駕駛中的應(yīng)用研究主要集中在車輛穩(wěn)定性控制方面，關(guān)于其在先進(jìn)駕駛輔助方面的應(yīng)用研究較少。機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)在 L3 - L5 級(jí)自動(dòng)駕駛車輛的橫向和縱向動(dòng)力學(xué)控制中的應(yīng)用將是未來研究的重點(diǎn)。