13、汽车控制系统中的混合观测器设计与应用

汽车控制系统中的混合观测器设计与应用

1 引言

现代汽车控制系统中，混合系统（Hybrid Systems）的应用日益广泛。混合系统结合了离散事件和连续时间动态，使得其能够更好地应对复杂的现实场景。特别是在汽车控制领域，混合系统的观测器设计成为了提高系统性能和可靠性的关键技术之一。本文将详细介绍混合观测器设计在汽车控制中的两个重要应用实例：在线识别实际啮合齿轮和控制传动线的弹性行为。这些应用不仅展示了观测器设计的理论条件在实际中的应用，同时也证明了其有效性和实用性。

2 在线识别实际啮合齿轮

2.1 问题背景

在线识别汽车实际啮合齿轮是实现高性能和高效排放控制的关键环节。传统的齿轮识别方法通常依赖于比较车轮的旋转速度与曲轴的旋转速度，但这种方法存在较大的时间延迟和显著的误差，尤其是当两个速度受到传动轴和轮胎弹性引起的振动影响时。为了解决这些问题，本文提出了一种基于传动线混合模型的解决方案。

2.2 模型描述

传动线被建模为一个混合系统，其中啮合齿轮和连接离合器状态被表示为离散状态。传动线的模型如图13.1所示，主要由两个主要惯性（曲轴和车辆底盘）通过弹性、齿轮和离合器连接而成。离合器可以处于不同的工作模式（锁定、打开或打滑），因此传动线的行为由混合模型描述。

参数	描述
$j_e$	曲轴惯量
$j_w$