要实现无人驾驶，控制是关键。无人驾驶汽车主要通过线控技术来实现自动化控制，而线控技术最难的一部分便是制动系统。汽车界流传着这样一句话，让车子动起来不难，停下来难，同样的，线控制动对于无人驾驶来说更为重要。
线控制动发展到今天，也还没有实现真正的brake-by-wire，都是通过将电信号转化为机械信号来控制制动系统。接下来我们按照传统的线控制动结构，来谈谈无人驾驶制动系统。
Ⅰ制动系统的结构
在探讨无人驾驶制动系统之前，我们先要了解传统汽车的制动过程。在日常生活中，大家都会使用小型车辆，大部分小型车都采用液压制动，因为液体是不能被压缩的，能够几乎100%的传递动力，基本原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。
无人驾驶制动系统，顾名思义，就是要在无人驾驶状态下根据计算中心的指令控制车辆减速，同时为了防止无人驾驶系统出错带来的安全隐患，制动系统还要求可以实现有人驾驶状态下的传统液压制动。所以我们的制动系统至少要满足两种工作模式：无人驾驶模式和有人驾驶模式。
根据以上的分析，我们来设计无人驾驶的制动系统：
首先，假设无人驾驶车辆前方出现障碍物，计算中心向制动系统下达制动指令。PID控制器接收到指令后，将算法发送给制动电机驱动器，电机驱动器驱动电动推杆带动踏板机构运动，此时可以模拟人脚刹车的状态。踏板推动主缸活塞运动，产生液压，刹车油进入轮缸，产生轮缸压力，从而产生制动力。
这里出现了一个问题，由于电子信号和人脚有着一定的区别，所以仅仅依靠踏板来带动主缸活塞运动无法达到预定的效果，此时我们就需要加入真空助力器来模拟刹车力，带动主缸活塞运动。
由于真实的路况是复杂多变的，制动需要随着路况的变化而变化，此时我们需要在制动系统中添加上位移和压力传感器，反馈信号给计算中心以便做出调整。
Ⅱ制动系统设计
电动推杆
电动推杆在该系统中作为动力来源，将电能转化为机械能作用于踏板机构。
电机产生的转矩Ｔｍ，与电流Ｉｍ成正比，得出：
Ｔｍ＝ＫＩｍ（K为电机力矩常数）
电流Ｉａ产生的力矩，用来克服系统所含负载惯性和摩擦。
制动踏板和真空助力器
制动踏板和真空助力器均简化为一个比例环节。实际上，真空助力器是一个非线性环节 , 它的助力系数并不是常值。但本文关注的重点是液压系统在电动推杆位移输入下的响应，所以在仿真以及实验过程中做了简化处理
制动主缸
根据液体体积的定义，得出：
其中负号表示压强增加引起体积减小。 故以腔内制动液为研究对象， 得液体压缩方程:
制动轮缸
制动轮缸的动力学方程为：
Ⅲ制动系统的仿真
模型验证
制动系统的模型验证我们使用了simlink/matlab联合仿真的方式进行，得出以下模型：
传统液压制动系统在驾驶员脚部离开制动踏板后，踏板在复位弹簧和制动主缸液压力的作用下可自行复位；然而本文的研究方案中，电动推杆采用滚珠丝杠，逆效率极低。电机输 出正 向力矩驱动推杆从而控制制动踏板； 当电机不再输出力矩，推杆将不能在液压力的作用下 自动复位，必须施加反向力矩才能将推杆拉回。
台架仿真
为了进一步验证该制动系统实施方案的可行性，我们利用智能驾驶综合开发台架进行了验证，实验结果如下：
从实验结果可以看出，位置闭环控制和液压控制均可正常进行，但是由于制动系统存在空行程问题，在液压控制中，如果指令为０，那么电动推杆回到空行程零界点时液压达到目标０，此时电动推杆将停止在零节点上，也就是说制动系统会越来越硬化，从而影响了无人驾驶的效果。
相比于液压 闭环控制, 位置闭环控制没有电动推杆滞留问题; 同时由于对原车的液压制动部分 不做任何改动因而更易于实现且不降低其可靠性。并且位置闭环还可通过与油门踏板的配合 ,在驾驶员快速松开油门踏板时, 控制系统预先通过位置控制消除制动空行程, 从而减少制动系统响应时间。
硬件在环仿真
本文搭建了基于matlab/simlink仿真软件和dSpace快速原型的硬件在环仿真系统.整个开发流程如下:
首先我们推导出被控对象的模型，然后基于三自由度整车模型进行离线仿真和控制算法测试，仿真通过后，用实物进行替代仿真。
Ⅳ结束语
本文通过研究无人驾驶汽车制动系统，通过离线仿真和硬件在环实验，得出以下结论：
通过离线仿真和台架试验，实现了闭环控制，更易于实现且可靠性高；
通过硬件在环实验，验证了制动系统控制算法的可行性，并初步实现了ABC。
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