增強控制算法對外部干擾的魯棒性是實現(xiàn)夾緊力精確控制的關(guān)鍵。萊恩等人設(shè)計了一種魯棒 H∞最優(yōu)控制器，該控制器考慮了溫度、制動片磨損以及未建模動態(tài)等不確定參數(shù)的影響。仿真結(jié)果表明，與標(biāo)準(zhǔn)串級 PI 控制相比，該控制器對外界干擾的敏感度更低，能夠保證控制性能的穩(wěn)定性?？死锵Ｄ悄聽柕伲↘rishnamurthy）等人針對開關(guān)磁阻電機（SRM）機電制動系統(tǒng)提出了一種非線性魯棒控制算法，假定負(fù)載是位置的未知非線性函數(shù)，并通過魯棒反推程序設(shè)計了一個轉(zhuǎn)矩級控制律。提出了兩種獲取控制律的方案，一種基于額外的魯棒反推步驟，另一種基于轉(zhuǎn)矩紋波最小化。嚴(yán)（Eum）等人提出了一種基于力 — 位置串級控制結(jié)構(gòu)的魯棒夾緊力控制方法，并采用干擾觀測器（DOB）來增強針對模型變化的控制魯棒性。盡管魯棒算法降低了干擾的影響，但也導(dǎo)致了控制保守的問題。而且，設(shè)計一種同時兼顧魯棒性和響應(yīng)性能的魯棒算法頗具挑戰(zhàn)性。

模型預(yù)測控制（MPC）可預(yù)測系統(tǒng)未來的動態(tài)特性，在線求解優(yōu)化問題，并將最優(yōu)解應(yīng)用于系統(tǒng)以實現(xiàn)閉環(huán)控制。它能夠明確處理約束問題，且具有良好的動態(tài)控制性能。萊恩等人 首先利用增益調(diào)度、摩擦補償以及反饋線性化技術(shù)對串級 PI 控制的結(jié)構(gòu)進行改進，然后進一步引入模型預(yù)測控制，以便更好地利用可用電機轉(zhuǎn)矩。為便于實際應(yīng)用，采用一種事后施加動態(tài)約束的無約束模型預(yù)測控制，以此降低計算需求。為避免對象線性化并簡化控制器，李等人設(shè)計了一種顯式非線性模型預(yù)測控制，通過最小化二次型性能指標(biāo)來獲得顯式控制律。仿真結(jié)果表明，與現(xiàn)有的線性模型預(yù)測控制相比，顯式模型預(yù)測控制的計算時間減少了 24%，并且在復(fù)雜制動操作方面性能略優(yōu)。該算法的優(yōu)化是離線進行的，通過使用查找表來減少計算開銷。由于模型預(yù)測控制的連續(xù)動態(tài)優(yōu)化過程需要大量計算，因此在實際應(yīng)用中通常采用簡化模型或離線計算的方法。

滑?？刂疲⊿MC）通過設(shè)計滑模面和趨近律使控制變量快速收斂。它不僅響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)參數(shù)少，而且對不確定參數(shù)和外部干擾具有很強的魯棒性。林德瓦伊 - 索斯（Lindvai - Soos）和霍恩（Horn）基于車輛制動系統(tǒng)的動態(tài)模型為執(zhí)行器設(shè)計了滑?？刂坡?，在滑?？刂浦邪涯Σ磷鳛椴淮_定因素加以考慮。實驗結(jié)果表明，在不同輸入信號下，滑模控制器與串級 PI 控制器相比具有更高的跟蹤精度。韓等人 [84] 基于電子楔式制動器（EWB）的動態(tài)模型設(shè)計了滑模控制器。夾緊力是基于帶有接觸點檢測的簡化電子楔式制動器模型進行估算的。實驗表明，該算法對參數(shù)變化和非線性因素具有魯棒性。樸（Park）和崔（Choi）設(shè)計了一種自適應(yīng)滑?？刂破鳎ㄟ^自適應(yīng)調(diào)整摩擦模型的參數(shù)，并將摩擦補償?shù)那梆伃h(huán)節(jié)融入滑模控制器，以此降低估算誤差，提高控制算法的魯棒性。然而，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)達到滑模面時，滑模控制會存在抖振問題，這將影響控制精度。因此，有必要采用濾波、添加觀測器、模糊控制以及遺傳算法等方法來優(yōu)化控制過程。

為進一步提高控制精度，還提出了其他智能控制算法。李和曼齊（Manzie）[86] 設(shè)計了一種狀態(tài)受限、魯棒的近實時最優(yōu)夾緊力跟蹤控制器。他們首先針對具有狀態(tài)約束的一般二階非線性系統(tǒng)設(shè)計控制器，然后將其擴展到具有有界但可能隨時間變化的干擾的受擾系統(tǒng)。樣機測試證明，該控制器具有魯棒穩(wěn)定性，跟蹤誤差漸近收斂到一個包含原點的一致最終界內(nèi)。金等人將一種基于邊緣腦系統(tǒng)的仿生控制策略應(yīng)用于機電制動（EMB）執(zhí)行器，并通過遺傳算法對控制參數(shù)進行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，該控制方法在控制速度、參考跟蹤以及對干擾的魯棒性方面優(yōu)于傳統(tǒng)的 PID 控制。

5. 機電制動（EMB）系統(tǒng)架構(gòu)與智能駕駛應(yīng)用
智能駕駛的進一步發(fā)展對制動系統(tǒng)提出了更高的要求。根據(jù)當(dāng)前行業(yè)內(nèi)技術(shù)水平和需求的調(diào)研結(jié)果，從 L0 到 L5 級自動駕駛對制動響應(yīng)時間、控制精度、集成控制以及功能安全的基本要求如圖 35 所示。作為未來制動系統(tǒng)的最終方案，機電制動（EMB）系統(tǒng)應(yīng)滿足高級別自動駕駛的要求

快速響應(yīng)與精確控制：L4 級及以上自動駕駛在車輛動力學(xué)控制方面對主動制動的響應(yīng)速度和控制精度提出了更高要求。對于機電制動（EMB）系統(tǒng)而言，制動響應(yīng)時間應(yīng)在 100 毫秒以內(nèi)，穩(wěn)態(tài)控制精度應(yīng)達到 0.1 兆帕；
?高度集成控制：驅(qū)動、制動和轉(zhuǎn)向的協(xié)同控制要求各子系統(tǒng)的控制集中于底盤域控制器。在底盤域控制器的框架下，機電制動（EMB）系統(tǒng)需要具備高度的控制自由度以實現(xiàn)集成控制；?良好的冗余安全性：從輔助駕駛（L1 和 L2 級）到自動駕駛（L3 級及以上），智能駕駛系統(tǒng)的功能安全是一個關(guān)鍵問題，有必要確保系統(tǒng)在出現(xiàn)單一故障時仍能接管控制。制動冗余是功能安全的重要組成部分。對于機電制動（EMB）系統(tǒng)，必須通過執(zhí)行器（雙電機設(shè)計）、控制算法（基于夾緊力估算的間接控制）以及系統(tǒng)架構(gòu)的冗余設(shè)計來滿足汽車安全完整性等級（ASIL）中 D 級的功能安全要求。此外，還需滿足預(yù)期功能安全和信息安全方面的要求。

圖 35. L0 - L5 級自動駕駛對制動系統(tǒng)的基本要求

接下來將首先根據(jù)功能安全要求分析機電制動（EMB）系統(tǒng)的架構(gòu)，并總結(jié)基于機電制動（EMB）系統(tǒng)的傳統(tǒng)車輛穩(wěn)定性控制（包括防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）等）方面的研究。在此基礎(chǔ)上，介紹機電制動（EMB）系統(tǒng)在智能駕駛中的初步應(yīng)用，即先進駕駛輔助（包括自動緊急制動（AEB）、自適應(yīng)巡航控制（ACC）等）方面的研究