汽车行驶与安全，全新抗干扰制动控制器设计助力制动电子线控技术
X-By-Wire技术是未来汽车行业的发展方向，因为电气化和燃油效率的需求日益增长。其电子架构和接口使其成为自动驾驶和混合动力和电动车辆的理想选择。其中制动电子线控系统由于其在车辆中的安全关键角色，被视为优先发展的技术。
制动电子线控系统可以减轻组件重量，并且允许致动器仅在需要时消耗能量，通过混合再生制动和摩擦制动来实现。这可以最大程度地降低燃料消耗和二氧化碳排放。使用传感器和控制方法，可以消除卡钳拖车现象，从而使制动电子线控技术更加能源高效。
将独立轮制动和更快的激活时间与车辆的电控悬挂系统结合使用，可以提高车辆的安全性。新型致动器的可靠性以及部署新型制动技术所带来的风险和成本，是制动电子线控系统成为汽车制造商流行选择的主要障碍。
制动系统可分为湿式制动和干式制动。湿式制动使用液体进行操作，而干式制动通常是纯机械系统。电液制动系统是一种湿式制动，其压力通过电子控制的压力调节器进行调整。压力源可以集中在一个位置，用于四个车轮，类似于Bosch的第一个电液制动系统，或者可以局部放置在每个车轮上，类似于康腾的MKC-l 。
干式制动也可以有几种不同的配置。有一种电动机械制动器，利用小型电动机、行星齿轮组和滚珠丝杠来移动制动片。然而这种类型的制动器需要42伏的电动机来运行，并且消耗大量能量。
另一方面，电动楔块制动器使用楔形机构在制动器内部产生阻力，因此需要较少的能量来操作 。Vienna Engineering也提出了一种类似的想法，使用曲轴机构来减少减速齿轮和滚珠丝杠的复杂性。
纯干式制动器，如电子楔块和VE制动器，由于是较新的技术，并且需要更多的研究和开发才能实现量产，因此造价会更高。另外，干式制动器面临的另一个挑战是可靠性，因为它们拥有更多的电子元件，而这些元件需要在靠近制动器的恶劣环境中可靠运行，如振动、冲击和高温会对其产生显著影响。
在这项工作中，选择研究电液制动器、电机机械制动器和电子楔块制动器。首先使用键合图对这些制动器进行建模，键合图是一种利用能量流来模拟动态系统的图形表示方法。
它是一种简单直观的建模物理系统的方式，特别适用于多能域系统，例如电机机械和电液系统。
在对致动器进行建模后，这次将使用Youla参数化技术设计控制器。最后将添加干扰抑制，并比较EMB和EWB控制器的结果，展示它们的有效性。
这次的主要目的是展示对三种不同制动电子线控致动器进行建模并使用Youla参数化设计其鲁棒控制器的过程。
每种制动系统的框图、键合图以及基于键合图的运动方程。所有致动器模型都包含一个表示。它包括一个带有转动惯量的运动车轮连接到一个质点。
这个简单的动态模型对于研究制动致动器和算法非常有用，并且在试验台上易于实现。这个简单模型仅用于研究车辆的纵向动力学效应，对于研究大多数制动电子线控致动器和ABS技术已经足够。
在未来一旦使用这个简单模型对不同致动器进行了初步比较研究，揭示了其性能特点，将考虑使用包括横向动力学的更高精度的车辆模型。
对于每种制动致动器，使用前面提供的线性化运动方程获得传递函数。在每种情况下，都使用Youla-Kucera参数化设计控制器，该控制策略确保闭环系统的内部稳定性、鲁棒性和参考轨迹跟踪能力。
在电液制动器中，压力是输入，制动力Gp是输出。已经设计了一个控制器，围绕这个机构跟踪特定的制动参考力。在实际应用中，需要估计制动力，或者使用传感器获取这些信息。
对于电机机械制动器和电子楔块制动器，采用级联控制方案。这些控制架构的框图。在级联控制方案中，每个内部闭环系统都成为外环控制器设计的一个新的机构。在这种情况下，对于第一环，输入是电机的电压，输出是电机的电流。
对于第二环，输入是电机的电流，输出是电机的角速度。最后，对于最外层环，输入是电机的角速度，输出是夹紧力。级联控制提高了系统相对于非线性性较多的情况下的性能和鲁棒性。
因此EMB和EWB的控制器采用级联控制，因为它们具有比标准EHB更多的非线性性。轴的电流和角速度可以直接测量，而夹紧力需要通过估计或使用力传感器来获取。另外每个环路都有干扰，将在控制设计的第一部分忽略这些干扰。之后，将使用干扰抑制方案来减小这些干扰的影响。
