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容错车辆控制概念
2019-01-16 09:33:26· 来源：洞云书屋
具有前馈结构的控制系统通常用不同的输出信号对系统中的任何类型的故障作出反应。另一方面，反馈控制由于更高的复杂性而具有一定的鲁棒性，这也包括致动器或过程
具有前馈结构的控制系统通常用不同的输出信号对系统中的任何类型的故障作出反应。另一方面，反馈控制由于更高的复杂性而具有一定的鲁棒性，这也包括致动器或过程中的小或多个故障。然而，传感器故障直接导致偏差。
主动容错控制系统，如果故障太大，不能通过控制器的鲁棒性来覆盖，否则动态行为会变得迟钝或更少阻尼，并且可能变得不稳定。此外，有源电力容错控制系统由交流发电机、过程、传感器和反馈控制器组成，其故障管理包括决策方法和重构，使系统能够以可接受的方式运行。
Vehicle motion control
车辆运动控制
车辆运动控制最初是基于功能控制的。今天，不同的功能子系统，如ESC或超级转向系统，其它更多重要的子系统集成到整个汽车功能系统。这是因为功能重叠可能相互干扰。例如，防抱死制动系统是ESC的一个组成部分。研究比较单功能子系统的作用，主要作用于横向动力学，显示了不同的车辆动力性能。这些子系统的共存应用甚至会导致负面的车辆行为；而它们的基于规则的集成更好地利用了各自的益处。集成底盘控制方法将单个控制任务合并为功能性或方向性控制，并根据驾驶情况、驾驶员的输入和每个致动器的动态限制分配信号。这可以同时提高安全性和性能。
自下而上的方法是业界普遍采用的方法。现有底盘控制系统与启发式控制法则的集成是简单的，并且能够使用现有的控制法则。集成底盘控制可以看作是迈向通用控制的中间步骤。
容错控制
容错控制（FTC）策略的目的是防止故障成为系统故障。如果发生一个或多个故障，则保证操作系统的安全性，从而FTC 兼容自动控制部件故障。在这样的故障情况下，它们能够保持整个系统的稳定性和可接受的性能。FTC系统是一个整体的方法，包括系统的控制、FDD和重新配置。FTC分为被动和主动FTC两种类型。
Passive FTC
被动容错控制
被动FTC策略对一组假定的失效模式做出反应。它们的设计是固定的，并且仅针对这种假定的故障模式集给出鲁棒性。车辆运动控制的最新发展被设计在鲁棒性和适应性方面，因此可以被看作被动FTC。该控制算法由此被调整以处理某些干扰和一类假定的故障而无故障隔离。这种方法不需要FDD或重新配置，但是这限制了容错能力。在这里显示了包括有源FDD的某些自适应无源FTC系统。在一个具有四个独立控制的轮毂电机的电动车辆中，包括主动FDD的自适应无源FTC分析。仿真结果表明，当一个轮毂电机出现故障时，该系统发生了反应。FTC估计仅以小误差驱动车辆的控制增益。因此，力被重新分配，使得车轮马达的故障在试验机动中尽可能地被点燃，轮胎和道路之间的力更好地用于其他三个马达。然而，在HEVs出现的故障，像用永磁体的电动同步电机的推进，可能会更严重。这就是为什么对新的电气化车辆类型推荐具有主动重新配置的容错控制以保持可靠性的原因。
Active FTC
主动FTC
主动FTC策略实时响应于故障的发生，假设后者在发生之前被诊断。这种类型的补偿策略通过选择预先计算的控制定律或通过在线合成新的故障来补偿故障。在正常运行和故障状态下的受控过程的暂态和稳态性能是主动FTC的理想总体目标，通常也称为重配置。这两种模式差别很大。在正常运行时，应强调系统行为的质量，而在故障情况下，系统应以可接受的（降级的）性能生存。第一个将操作行为保持在可接受的车辆性能水平，而后者保证安全性，这显著地影响车辆性能。因此，即使解决方案不是最优的，也将提供可接受的解决方案。选择哪种模式和降级程度主要取决于车辆的过驱动水平和一个或多个故障的严重程度。由于严重的系统故障，危害乘客或干扰其他交通参与者，最严重的措施将导致故障的车辆立即和安全停车，这是受控系统的最佳性能。
主动容错控制系统，如果故障太大，不能通过控制器的鲁棒性来覆盖，否则动态行为会变得迟钝或更少阻尼，并且可能变得不稳定。此外，有源电力容错控制系统由交流发电机、过程、传感器和反馈控制器组成，其故障管理包括决策方法和重构，使系统能够以可接受的方式运行。
Vehicle motion control
车辆运动控制
车辆运动控制最初是基于功能控制的。今天，不同的功能子系统，如ESC或超级转向系统，其它更多重要的子系统集成到整个汽车功能系统。这是因为功能重叠可能相互干扰。例如，防抱死制动系统是ESC的一个组成部分。研究比较单功能子系统的作用，主要作用于横向动力学，显示了不同的车辆动力性能。这些子系统的共存应用甚至会导致负面的车辆行为；而它们的基于规则的集成更好地利用了各自的益处。集成底盘控制方法将单个控制任务合并为功能性或方向性控制，并根据驾驶情况、驾驶员的输入和每个致动器的动态限制分配信号。这可以同时提高安全性和性能。
自下而上的方法是业界普遍采用的方法。现有底盘控制系统与启发式控制法则的集成是简单的，并且能够使用现有的控制法则。集成底盘控制可以看作是迈向通用控制的中间步骤。
容错控制
容错控制（FTC）策略的目的是防止故障成为系统故障。如果发生一个或多个故障，则保证操作系统的安全性，从而FTC 兼容自动控制部件故障。在这样的故障情况下，它们能够保持整个系统的稳定性和可接受的性能。FTC系统是一个整体的方法，包括系统的控制、FDD和重新配置。FTC分为被动和主动FTC两种类型。
Passive FTC
被动容错控制
被动FTC策略对一组假定的失效模式做出反应。它们的设计是固定的，并且仅针对这种假定的故障模式集给出鲁棒性。车辆运动控制的最新发展被设计在鲁棒性和适应性方面，因此可以被看作被动FTC。该控制算法由此被调整以处理某些干扰和一类假定的故障而无故障隔离。这种方法不需要FDD或重新配置，但是这限制了容错能力。在这里显示了包括有源FDD的某些自适应无源FTC系统。在一个具有四个独立控制的轮毂电机的电动车辆中，包括主动FDD的自适应无源FTC分析。仿真结果表明，当一个轮毂电机出现故障时，该系统发生了反应。FTC估计仅以小误差驱动车辆的控制增益。因此，力被重新分配，使得车轮马达的故障在试验机动中尽可能地被点燃，轮胎和道路之间的力更好地用于其他三个马达。然而，在HEVs出现的故障，像用永磁体的电动同步电机的推进，可能会更严重。这就是为什么对新的电气化车辆类型推荐具有主动重新配置的容错控制以保持可靠性的原因。
Active FTC
主动FTC
主动FTC策略实时响应于故障的发生，假设后者在发生之前被诊断。这种类型的补偿策略通过选择预先计算的控制定律或通过在线合成新的故障来补偿故障。在正常运行和故障状态下的受控过程的暂态和稳态性能是主动FTC的理想总体目标，通常也称为重配置。这两种模式差别很大。在正常运行时，应强调系统行为的质量，而在故障情况下，系统应以可接受的（降级的）性能生存。第一个将操作行为保持在可接受的车辆性能水平，而后者保证安全性，这显著地影响车辆性能。因此，即使解决方案不是最优的，也将提供可接受的解决方案。选择哪种模式和降级程度主要取决于车辆的过驱动水平和一个或多个故障的严重程度。由于严重的系统故障，危害乘客或干扰其他交通参与者，最严重的措施将导致故障的车辆立即和安全停车，这是受控系统的最佳性能。
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