基于功能安全的智能汽车EPS系统容错控制研究

发布时间：2023-10-29 09:37

　　随着智能技术的不断发展,汽车电子电气系统的集成和复杂程度不断提高,增加了车辆发生各种失效故障的可能性。电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)是电子电气系统的组成部分,常被作为智能汽车主动转向的执行系统,其功能性的完整是智能汽车安全行驶的关键。EPS系统的失效故障可能导致智能汽车横向控制能力的丧失,将严重危害到交通参与者的生命财产安全。本文从智能汽车EPS系统的功能安全出发,对其传感器失效故障下的容错控制进行了如下研究。首先,根据ISO 26262概念阶段的设计流程,依次对智能汽车EPS系统进行了系统定义、危害分析和风险评估,确定了系统的ASIL(Automotive Safety Integrity Level,ASIL)等级和安全目标,并从安全目标中得出系统功能安全需求及对应的安全措施。从而明确了本文的主要研究内容,即智能汽车EPS系统方向盘转角传感器的容错控制。然后,分析和建立了车辆二自由度动力学模型和EPS系统模型,明确了方向盘转角与横摆角速度、侧向加速度、纵向车速之间的汽车参数映射关系。为了保证主动转向过程的稳定和可靠,通过研究轮胎模型,分析...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外相关研究状况综述
        1.2.1 智能汽车的关键技术及架构
        1.2.2 智能汽车EPS系统发展现状
        1.2.3 ISO26262道路车辆功能安全及其应用
        1.2.4 故障诊断和容错控制方法
    1.3 课题来源与本文主要工作
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 技术路线和章节安排
第二章 基于ISO26262 的智能汽车EPS功能安全概念设计
    2.1 ISO26262-3概念阶段流程分析
        2.1.1 概念阶段的分析流程
        2.1.2 ASIL等级的确定
    2.2 智能汽车EPS系统项目定义
        2.2.1 工作原理与工作场景分析
        2.2.2 功能需求与功能部件分析
    2.3 智能汽车EPS系统危害分析和风险评估
        2.3.1 场景分析
        2.3.2 危害识别
        2.3.3 危害事件的ASIL等级与安全目标
    2.4 智能汽车EPS系统功能安全概念设计
    2.5 本章小结
第三章 智能汽车动力学与EPS系统建模
    3.1 汽车动力学模型
    3.2 智能汽车EPS系统模型
        3.2.1 转向盘到转向柱模型
        3.2.2 转向柱到前轮模型
        3.2.3 电机模型
    3.3 车辆轮胎模型
    3.4 智能汽车驾驶员模型
        3.4.1 智能汽车轨迹预测原理
        3.4.2 智能汽车轨迹预测模型
    3.5 本章小结
第四章 基于ANFIS的智能汽车EPS容错控制
    4.1 ANFIS原理
        4.1.1 人工神经网络
        4.1.2 模糊推理系统
        4.1.3 ANFIS
    4.2 基于ANFIS的方向盘转角估计
        4.2.1 方向盘转角估计器设计
        4.2.2 方向盘转角估计器仿真与分析
    4.3 方向盘转角估计器自诊断研究
        4.3.1 估计器自诊断策略研究
        4.3.2 估计器自诊断策略仿真与分析
    4.4 故障诊断与容错补偿算法设计
        4.4.1 故障诊断策略
        4.4.2 容错补偿输出策略
    4.5 本章小结
第五章 横向控制算法与实车验证
    5.1 智能汽车横向控制算法研究
        5.1.1 基于趋近律滑模的轨迹跟踪控制算法
        5.1.2 主动转向控制算法
        5.1.3 仿真验证
    5.2 实车验证
        5.2.1 赛车平台的系统设计
        5.2.2 赛车平台的实车试验
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3857822