项目一任务5：底盘域控制器的软件控制策略-教学课件

主讲老师：汪俊东底盘域控制器的软件控制策略项目一：线控底盘基础任务1.5《智能汽车线控底盘装调与测试》目录任务导入AssignmentINTRO学习目标LearningobjectivesCONTENTS0102课堂小测Classroomquiz课堂总结Backgroundknowledge0405知识准备Backgroundknowledge03PART01任务导入AssignmentINTRO任务导入从2022年开始，为车身底盘配置中央控制单元（或者底盘域控制器），已经成为汽车赛道的新风向。底盘域控能够取消控制器及对应ECU和线束，上收控制功能至底盘域控计算平台，并由此协调执行器，从而输出最佳控制策略。同时，基于OTA更新模式，车辆底盘系统将正式进入一个全新的“软件定义底盘”的时代。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，你了解到目前有哪些主机厂已经拥有自研的车辆底盘集成控制协调器呢？PART02学习目标Learningobjectives学习目标素质目标通过学习底盘域控制的技术要点，培养学生在课程上的学习兴趣；理解相关控制策略，促进学生自主学习与探索的精神；能力目标能分析典型的底盘域控制案例[A13]；能讲解底盘域控制器的软件控制整体思路[A14]。知识目标能正确了解底盘域控制的技术要点[K13]；能正确理解底盘域控制策略和软件控制策略[K14]；能分析典型的底盘域控制案例[K15]。思政专栏当人们谈起近代科学的历史时，不能不联想到原子能时代的开创者之-居里夫人。作为一位杰出的科学家，她一生中所做出的贡献卓越非凡，是世界上第一个两次诺贝尔奖获得者;作为一位伟大的女性，她赢得了世界人民的同情、支持和敬仰。居里夫人是放射化学和放射物理学的创始人和奠基人，她的探索精神和科学成就至今仍激励着无数人。艾芙居里夫人艾芙居里—不灭的科学精神思政专栏居里夫人在科研条件极其简陋的情况下，与丈夫埃尔居里一起，从几十吨铀沥青矿废渣中提炼出了0.1克纯净的氯化镭，证实了镭的存在，这一发现推动了科学的进步。她对放射性的研究不仅停留在理论层面，还将放射性同位素应用于医学，开创了放射性治疗的先河，拯救了无数癌症患者的生命。在了解了居里夫人的光辉一生后，我们从中得到的教益和启迪是深刻而广泛的。对待新事物，我们需要用创新精神去从事科学研究和其他一切工作，并且要有百折不挠的毅力和勇气去完成它。居里夫人与长女艾芙居里—不灭的科学精神PART03知识准备Backgroundknowledge一、底盘域控制器的技术要点底盘的四大系统底盘域由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统共同构成。但是在传统底盘中，制动、转向都是机械耦合的，即制动或转向的动力来源是驾驶员的机械力，通过液压等方式把力放大而实现终端的控制行为。1.解耦一、底盘域控制器的技术要点电控底盘传统电子底盘系统大多以零部件划分，各子系统属于不同供应商或汽车主机厂的不同开发部门，每个子系统都拥有独立的汽车动力控制系统和车辆动态控制模型。以上现状导致在底盘控制器开发上，软硬件耦合关系强，存在重复研发，开发成本高，各子系统存在相抵的负作用等问题。1.解耦一、底盘域控制器的技术要点底盘的演变为了实现底盘技术升级，必须进行机械解耦和软硬件解耦和应用系统解耦，机械解耦是电控的基础，软硬件解耦可以实现软硬件的异步开发，提高软件复用性，应用系统解耦有利于不同供应商之间实现分工协作，快速实现系统的开发。1.解耦一、底盘域控制器的技术要点乘用车智能底盘路径根据2021年中国汽车工程学会发布的《智能底盘技术路线图框架》，下乘用车智能底盘的发展会经历以下三个阶段：2.多域协同一、底盘域控制器的技术要点智能汽车架构底盘域控制器通过提供“底层软件+中间件”，基于OTA更新模式，车辆底盘系统将正式进入一个全新的“软件定义底盘”的时代。2.多域协同一、底盘域控制器的技术要点智能驾驶辅助构成图底盘域的安全包括多重安全控制和跨域安全控制，其中，多重安全控制可以在底盘域范畴内实现，涉及到预期功能安全和信息安全；跨域安全控制主要指底盘域同动力域、自动驾驶域的协同控制安全。3.安全和冗余容错机制二、底盘域控制策略底盘域底盘域控制策略主要是通过协调底盘各执行器实现车辆的横纵向运动控制，使汽车能够跟随期望的轨迹。二、底盘域控制策略底盘集成控制底盘集成控制策略大多是基于规则设计的子系统协调控制策略，会带来定的性能提升，但这种底盘集成控制并没有解决底盘各子系统的耦合冲突问题，也不能满足底盘子系统接口标准化、统一化的需求。1.底盘集成控制策略二、底盘域控制策略车辆XYZ三轴方向底盘动力学域控制策略是一种基于多变量控制理论的高级底盘控制技术。底盘动力学域控制策略意味着对车辆在XYZ三轴方向上进行综合控制和协调。2.底盘动力学域控制策略二、底盘域控制策略车辆XYZ三轴方向底盘动力学域控制策略是一种基于多变量控制理论的高级底盘控制技术。底盘动力学域控制策略意味着对车辆在XYZ三轴方向上进行综合控制和协调。2.底盘动力学域控制策略二、底盘域控制策略底盘域控制器的开发流程底盘XYZ协同控制算法需要基于多源异构传感器。2.底盘动力学域控制策略二、底盘域控制策略面向智能汽车的底盘动力学域控制架构3.底盘动力学域控制架构三、底盘域控制器软件控制策略AUTOSAR底盘集成运动域控制器需要遵循汽车行业的软件标准，以实现软硬件解耦和软件重用。例如AUTOSAR，AUTOSAR即汽车开放系统架构。1.操作系统控制开发策略将汽车系统的基础软件标准化为一个跨OEM的“标准栈”集成不同供应商生产的功能模块适用于不同的车辆及不同的车型三、底盘域控制器软件控制策略AUTOSAR平台的典型软件架构。1.操作系统控制开发策略AUTOSAR典型软件架构三、底盘域控制器软件控制策略（1）分层式底盘域协同控制架构为了便于模块化实现，采用分层式协同控制总体架构。2.协同控制算法开发策略分层式底盘域协同控制总体架构三、底盘域控制器软件控制策略（2）基于强化学习的底盘域协同控制算法2.协同控制算法开发策略基于强化学习的底盘域协同控制算法三、底盘域控制器软件控制策略2.协同控制算法开发策略基于卡尔曼滤波的协同控制状态估计算法（3）基于卡尔曼滤波的协同控制状态估计算法三、底盘域控制器软件控制策略3.软件测试和验证开发策略软件测试V模型底盘集成运动域控制器涉及车辆的动态性能、安全性和智能化水平，要求软件具有高度的稳定性和可靠性。软件测试和验证是底层软件开发的必要环节，需要进行严格的仿真、实车及场景等测试，保证软件满足功能、性能和安全等要求。三、底盘域控制器软件控制策略4.功能需求开发策略系统初始化决策算法设计传感器数据处理执行器控制逻辑确保控制器在上电或重启后能够正确、快速地进入工作状态。底盘域控制器接收并处理来自各类传感器的信息。底盘域控制器的核心部分，负责根据传感器数据和预设规则做出决策。将决策结果转换为对执行器的具体控制指令。三、底盘域控制器软件控制策略4.功能需求开发策略安全冗余机制通信协议管理故障诊断与处理性能优化与调试确保底盘域控制器在出现故障时能够保持车辆的安全性和稳定性。检测和识别底盘域控制器可能出现的故障，并采取相应措施进行处理。确保底盘域控制器与其他系统或模块之间能够高效、稳定地进行通信。提高底盘域控制器的性能和可靠性，以及方便开发过程中的调试和维护。四、底盘域控制器软件控制策略案例分析1.采埃孚底盘控制的中央协调器——cubiXcubiX是一款软件组件，作为车辆运动控制的中央协调器，会将接收到的上层控制目标进行分解，通过内部的车辆运动控制算法分解出各个底盘执行器的控制指令，如目标后轮转角、目标制动、驱动力等，进而综合利用各个执行器实现期望的车辆运动目标。cubiX架构四、底盘域控制器软件控制策略案例分析2.蔚来汽车全栈自研智能底盘域控制器——ICC2022年蔚来汽车借ET7上市发布底盘域控（ICC），对底盘舒适性、操控性、驾驶性进行全面设计和调教，集成了“冗余驻车、空悬、减振器“等控制功能，同时还支持跨域融合的高级别自动驾驶场景，通过FOTA升级，可以灵活、快速迭代。蔚来ET7底盘四、底盘域控制器软件控制策略案例分析3.吉利汽车基于智能底盘的车辆动力学XYZ的域融合吉利汽车基于智能底盘的车辆动力学XYZ的域融合主要是为了解决车辆的动态控制，同时实现功能解耦和软硬解耦。吉利汽车底盘架构模式PART04课堂小测Classroomquiz一、判断题1.在线控底盘系统中，软硬件是否解耦不影响线控底盘的发展。（

）2.线控底盘跨域安全控制主要指底盘域同动力域、自动驾驶域的协同控制安全。（）3.底盘集成控制策略能够满足底盘子系统接口标准化、统一化的需求。（

）4.为了确保底盘域控制器在出现故障时能够保持车辆的安全性和稳定性，只需要设计硬件冗余。（

）√×××二、选择题1.以下哪个系统不属于底盘域（

）。A.传动系统B.转向系统C.照明系统D.制动系统2.根据《智能底盘技术路线图框架》，当线控底盘达成“软件定义底盘”功能时，乘用车智能底盘的发展处于（

）阶段。A.1.0B.2.0C.3.0D.4.0CB二、选择题3.以下哪项不属于底盘域控制策略的特点（

）。A.汽车横纵向运动的综合控制B.多执行器的集成控制