摘 要

整车控制器的控制策略一直以来是困扰汽车技术发展的难题，清晰的控制思路，高效的控制逻辑可以大大提高汽车的性能，本文主要针对新加坡地下管网中行驶的无人驾驶电动工程车设计合理有效的整车控制系统，已完成车辆的正常行驶任务。

本文的实验方法是以simulink搭建仿真模型为主，根据前人的经验和控制逻辑，总结出相应的适合的控制算法，用simulink进行模型搭建，并完成仿真分析，验证自己的控制逻辑是否正确，能否在一定的条件了完成控制任务。

其中，Simulink的模型搭建主要分为三个部分，电源输出模型，电机模型，以及电机负载模型，主要结合的算法有增量式PI算法和模糊控制算法。使整个系统达到协调动态稳定，完成电机调速的目的。

仿真分析结果表明，此控制策略能使电机稳定在某一转速下，效果良好，在忽略一定的次要因素的前提下，可以作为简易的整车控制系统。
此外，本文介绍了汽车内常用的系统通信手段—CAN总线，对其原理通信原理进行理解，用CAN卡配合XS128开发板制作了CAN的接受演示实验。

关键词：整车控制器；整车控制策略；PID；模糊控制；CAN总线

Abstract

The control strategy of vehicle controller has always been a difficult problem for the development of automobile technology. Clear control logic and efficient control logic can greatly improve the performance of automobile. This paper mainly aims at the design of vehicle control system to help the vehicle complete the normal driving tasks.

According to the previous experience and control logic, we apply simulink to build our own mathematical model. And the simulation analysis is completed to verify whether the control logic is correct. And the simulation is based on simulink to verify our own control logic in a certain condition.

The simulink model is divided into three parts, power output model, motor model, and motor load model, the main combination of algorithms are incremental PI algorithm and fuzzy control algorithm to make the stability of the entire system.

The simulation results show that this control strategy can stabilize the motor at a certain speed, the effect is good, in ignoring a certain secondary factors. It can be used as a simple vehicle control system.

 In addition, this paper introduces the system communication means about CAN-Bus, We make a CAN acceptance demonstration experiment with CAN card and XS128 development board.

Key Words：VCU; Vehicle control strategy; PID; Fuzzy control; CAN-Bus

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目及意义 1

1.2 国内外研究现状与分析 1

1.3 研究内容 2

1.4 论文结构 2

第2章 整车控制器介绍及功能需求 3

2.1整车控制器的功能 3

2.2整车控制器结构及分析 4

2.3整车控制器控制策略 5

2.4整车控制器的故障诊断 7

2.5整车控制器的安装 9

第3章 整车控制器通信 10

3.1 CAN总线概述 10

3.2 CAN总线特点 10

3.3 CAN通信调试 10

第4章 整车控制器算法分析 12

4.1 模糊控制算法分析 12

4.2 PID算法分析 13

第5章 整车控制器系统搭建及仿真 15

5.1 系统搭建 15

5.1.1 软件仿真搭建环境 15

5.1.2 硬件仿真搭建环境 15

5.2 电池模型搭建及仿真 16

5.3 电机控制模型搭建及仿真 17

5.4 系统通信测试及仿真 24

第6章 总结与展望 26

参考文献 27

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 研究的目及意义

近几年来，电动车作为新能源汽车中的重要组成部分，越来越受到大家的重视，它以车载电池作为驱动能源，通过电动机驱动车轮转动，取消了传统汽车上内燃机的配置，更加满足我们的实际需要，也更加能适应日益苛刻的安全和排放法规。在21世纪，“汽车”与“电气化”作为最为伟大的工程技术，它们的结合产物“电动智能汽车”给予我们生活巨大的便利^[8]。例如，在某些特定工业场合，无人驾驶小型电动车辆能够充分发挥其作用，它们体积小，使用方便，节能环保，可以帮助我们高效率，高质量的完成工作。所以，开发一种这样的小型无人驾驶电动工程车是一种必然趋势。本文的设计研究对象是在新加坡地下管网中运行的无人驾驶电动工程车，它的结构十分小巧，最高时速仅为15km/h，工程人员乘坐此车辆在地下管道里进行施工维修工作，要针对此车辆设计简易的控制系统。

1.2 国内外研究现状与分析

整车控制器的控制策略一直以来都是汽车业界的关注焦点。国内外的汽车强国都十分重视其发展状况。在国内，近几年，国家制订了相应的政策法规，大力支持，不断强调整车控制器相关技术在电动汽车中的重要性。例如:国家制定《新能源汽车生产准入管理手册》，强调相关电动汽车生产厂家必须要掌握动力，驱动，控制三大核心技术^[9]。其中的控制技术就是与整车控制息息相关的技术。结合相关专利成果，我们不难总结出整车控制器的功能可以分为以下几个要点:

1. 行驶过程中车辆的控制技术
2. 对驾驶员的意图识别技术
3. 整车的状态管理技术
4. 通信网络管理技术
5. 制动能量回收技术
6. 故障的检测和诊断技术
7. 能量优化技术。

国外的整车控制器相关技术发展比较成熟，整车控制逻辑较为全面。其中技术水平较高的几个国家有美国，日本，德国等等，代表性的整车公司与零部件厂商有日本的日产，丰田，美国的通用，福特，以及Bosch公司等。他们的设计理念十分先进，解决问题的手段简易有效，这里介绍一种简化的简易控制思路：简单的将整车控制器的控制部分分为三个部分，电源部分，电机部分，负载部分。忽略部分次要因素，电源部分的电压输出量为离散量，在不连续的几个离散电压间不断的变化跳动，至于输出电压的具体数值，要根据中间的一个传递参数来决定，此传递参数与车速有直接的联系，是由经过PID控制器调节过得到的参数。至于电机部分，其控制的输入量由两部分组成，一部分是电压信号，另一部分是负载信号，电压信号由电源决定，负载转矩信号则是由基准转矩和补偿转矩共同决定的。这一种控制逻辑可以达到非常好的控制效果^[7]，也是本文要学习模仿的对象。

相比之下，国内在整车控制器方面实力相对薄弱，我们要吸取借鉴国内外的经验，健全我们的产业化体系，要敢于在市场中竞争中不断的沉淀自己，只有通过不断的市场竞争才能提高自身实力，实现技术大转型，实现突破。

1.3研究内容

本文主要针对无人驾驶电动工程车整车控制系统的控制逻辑，设计一套简易的整车驱动控制方案，从电池电压输入和负载的变化情况作为切入点进行构架设计，电机作为关联整个系统的核心，联系带动整个系统。控制逻辑中涉及到许多控制理论中常用的控制算法，思路大体符合实际情况。最后，用simulink建模仿真分析其可行性。