本書的重點在於介紹汽車電子控制繫統開發的基本理論、基本方法、目前的開發工具鏈，開發步驟，後介紹汽車電子控制繫統開發中需要具備的軟件硬件知識，國際通行標準和規範。通過本書讀者可以了解和掌握基於模型的控制繫統開發方法，初步具備汽車電子控制繫統研發的能力。

本書主要介紹控制理論的基礎知識，汽車電子控制繫統開發的基本理念、基於模型的控制繫統開發方法、軟件架構、汽車電子繫統通行的AUTSAR標準和功能安全性標準以及從事汽車電子控制繫統開發必須具體的軟硬件知識。通過本書的學習，讀者可以了解和掌握汽車電子控制繫統開發的知識、技能，結合汽車理論等專業知識能夠初步開展汽車電子控制繫統相關的研發工作，能夠達到“學以致用“的效果。本書適用於車輛工程本科、研究生作為汽車電子及控制技術課程的教材，也適用於有志於從事汽車電子控制繫統開發的其他專業人員作為參考書籍使用。

楊新樺，工學博士，重慶理工大學車輛工程學院副教授，碩士生導師，獲得過德國手工業協會頒發的專業技工資格證書（機動車機電工種），德國培訓師資格證書。長期從事本科《汽車電子及控制技術》和研究生《汽車電子控制繫統工程》的教學工作，關注汽車電子控制技術的發展，擅長基於模型的控制繫統開發以其應用，發表論文20餘篇，主持和參與相關科研課題多項，主編《汽車新技術》、《汽車服務企業管理》等書。

緒論

0.1控制繫統基本概念

0.1.1什麼是繫統

0.1.2什麼是控制

0.1.3什麼是控制繫統

0.1.4什麼是控制繫統工程

0.1.5什麼是車輛電子控制繫統工程

0.1.6汽車電子控制繫統設計的基本原則

0.2控制繫統的一般要求

0.3控制繫統設計的一般步驟

0.4汽車電子控制繫統設計的一般方法和步驟

0.4.1整車電子繫統的開發

0.4.2V形開發流程

0.4.3汽車電子控制繫統開發平臺

習題

本章參考文獻

篇控制理論基礎

第1章經典控制理論

1.1控制繫統的微分方程

1.2使用傳遞函數描述繫統

1.2.1傳遞函數的定義

1.2.2繫統的時域性能指標

1.2.3典型環節的傳遞函數

1.2.4繫統的方塊圖

1.3繫統的零極點模型

1.4繫統的穩定性

1.5經典控制理論的控制繫統設計方法

1.5.1時域分析法

1.5.2根軌跡法

1.5.3頻率分析法

1.6非線性繫統分析

1.6.1非線性繫統的特點

1.6.2非線性繫統的分析方法

1.7z變換與離散時間繫統

1.7.1z變換

1.7.2離散時間繫統的繫統函數

1.8基本控制規律

1.8.1雙位控制規律

1.8.2比例控制規律

1.8.3積分控制規律

1.8.4微分控制規律

1.8.5PI控制規律

1.8.6PD控制規律

1.8.7PID控制規律

1.8.8控制規律的選用

習題

第2章現代控制理論

2.1基本概念

2.1.1繫統的狀態、狀態變量和狀態空間

2.1.2狀態空間模型

2.1.3狀態空間的線性變換與標準型

2.1.4傳遞函數模型與狀態空間模型的關繫

2.2李雅普諾夫穩定性分析

2.2.1基本概念

2.2.2李雅普諾夫穩定性定義

2.2.3李雅普諾夫穩定性基本定理

2.3繫統的能控性與能觀性

2.3.1線性繫統的能控性及其判別

2.3.2線性繫統的能觀測性及其判別

2.3.3能控性、能觀測性與傳遞函數的關繫

2.4控制繫統的狀態空間綜合

2.4.1反饋控制繫統的基本結構與特點

2.4.2狀態觀測器

2.5控制理論

2.5.1控制問題的數學描寫

2.5.2控制問題的求解

2.5.3控制理論在汽車懸架中的應用

習題

第3章智能控制

3.1智能控制理論的基本內容

3.2專家控制

3.2.1專家繫統

3.2.2專家控制

3.3模糊控制

3.3.1模糊邏輯基礎 

3.3.2模糊控制器設計

3.3.3發動機怠速的模糊控制實例

3.4人工神經網絡控制

3.4.1神經網絡繫統基礎

3.4.2控制中的常用神經網絡——BP神經網絡

3.4.3基於神經網絡的智能控制

3.5機器學習

3.6深度學習
本篇參考文獻

第二篇汽車電子學

第4章汽車電子控制繫統的硬件

4.1控制器

4.1.1控制器的硬件結構

4.1.2核心運算器

4.1.3使用硬件替代軟件

4.2傳感器

4.2.1傳感器的分類

4.2.2傳感器的信號處理

4.3執行器

4.3.1執行器的類型

4.3.2執行器的控制

習題

第5章汽車電子控制繫統的軟件

5.1軟件的控制和調節功能

5.2軟件的診斷功能

5.2.1故障的識別

5.2.2故障信號的去抖和自愈

5.2.3故障存儲

5.2.4故障診斷儀讀取故障信息

5.3軟件的程序開發與測試

5.3.1汽車電子控制繫統軟件的編程語言

5.3.2軟件的測試

5.3.3旁路技術

5.4汽車電子控制繫統軟件架構

5.5汽車電子控制繫統的實時操作繫統

5.5.1實時操作繫統的任務

5.5.2OSEK/VDX

5.6數據與應用程序的標定

5.6.1標定的概述

5.6.2標定協議

習題

第6章AUTOSAR標準

6.1AUTOSAR標準概述

6.2開發符合AUTOSAR標準的繫統

6.2.1使用AUTOSAR開發環境開發繫統

6.2.2使用MATLAB/Simulink開發符合AUTOSAR標準的繫統

習題

第7章汽車軟件開發能力評定標準

7.1SPICE項目背景

7.2Automotive SPICE

7.2.1Automotive SPICE簡介

7.2.2過程參考模型

7.2.3度量框架

7.2.4過程評估模型
本篇參考文獻

第三篇汽車電子控制繫統設計

第8章計算機輔助控制繫統設計概述

8.1計算機輔助控制繫統設計的概念

8.1.1計算機輔助控制繫統設計的發展

8.1.2計算機輔助控制繫統設計的要素及步驟

8.2計算機輔助控制繫統設計的發展趨勢

第9章基於MATLAB的控制繫統設計工具

9.1控制繫統的表達

9.1.1線性繫統的模型表達

9.1.2控制繫統的典型連接

9.2控制繫統的分析

9.2.1時域分析

9.2.2頻域分析

9.3Simulink的建模與仿真

9.3.1Simulink模塊庫與建模方法

9.3.2機電液的物理聯合建模與仿真——Simscape

9.3.3基於有限狀態機原理的建模工具——Stateflow

習題

第10章基於模型的控制繫統設計

10.1概述

10.2基於模型的控制繫統設計工作流程

10.3模型在環仿真

10.3.1直流電機轉速控制繫統的模型在環仿真

10.3.2時間步長對控制效果的影響

10.3.3控制器采樣周期的影響

10.3.4模型參數的估計與驗證

10.4代碼生成

10.5軟件在環仿真與處理器在環仿真

10.5.1軟件在環仿真

10.5.2處理器在環仿真

10.6硬件在環仿真

習題

第11章汽車電子控制繫統的功能安全

11.1功能安全標準

11.2危害分析與風險評估

11.2.1危害分析與風險評估的概念

11.2.2危害分析與風險評估的步驟

11.2.3ASIL分解

11.3預期功能安全

11.4開發符合功能安全標準的繫統

11.4.1開發流程、方法、工具

11.4.2需求管理與需求模型

11.4.3軟件架構設計

11.4開發與驗證

習題
本篇參考文獻

附錄A上機實驗指導

上機實驗一MATLAB控制工具箱的使用

上機實驗二Simulink繫統建模方法

上機實驗三Stateflow的使用

上機實驗四SimScape的建模方法及參數估計工具箱

上機實驗五電驅小車速度控制器設計

上機實驗六需求管理與電驅小車控制器測試

上機實驗七電驅小車控制器的軟件在環仿真