汽车制动器经过多次系统优化和结构改良,其制动性能已有较大提升。但大多数制动器仍以摩擦制动为主,摩擦制动带来的负面影响(如噪音、粉尘以及热衰退等问题)依然未得到很好解决。且现阶段汽车智能化进入产业化初期,随着汽车智能化需求的不断提升,传统制动器难以与智能化系统有较好的衔接。为此,国内外研究学者提出将电磁制动器与摩擦制动器进行集成设计的思想,通过非接触式的电磁制动器来分担部分摩擦制动器工作负荷,减少摩擦制动器产生的负面效应,提高制动系统的制动性能,并将摩擦制动器和电磁制动器相互结合,取长补短,进而提高车辆的环保性、安全性和节能性。但目前大部分研究主要着重于电磁与摩擦集成制动器结构设计、参数优化、电磁制动器磁场分析、整体制动性能试验、制动时车身稳定性研究、电磁制动器防抱死控制策略研究以及集成制动器有限元分析等方面。对于电磁与摩擦集成制动器制动模式切换分层协调控制策略、电磁制动器耗能特性、集成制动防抱死协调控制策略以及前后轴制动力矩分配等方面还有所欠缺。因此,本文选取制动模式切换和防抱死协调控制作为研究目标,在协调控制算法方面对集成制动器的集成制动性能进行进一步深入研究。本文针对电磁与摩擦集成制动系统分层协调控制以及集成系统防抱死协调控制问题,首先建立相应的电磁制动器、摩擦制动器数学模型,并对混杂理论应用于车辆制动模式切换进行了可行性分析,提出基于混杂自动机的制动模式切换模型以及相关控制切换策略,以及一种防抱死控制算法,最后对所提出的理论进行相关台架和硬件在环试验,验证本文研究内容是否合理。主要研究内容如下:(1)电磁与摩擦集成制动系统模型的建立。建立电磁制动器、摩擦制动器以及整车八自由度数学模型。并通过Matlab/Simulink对所建模型进行仿真测试,将仿真结果与参考对象进行对比分析。结果表明所建数学模型满足研究要求需要,可以用于后续研究。同时,根据仿真结果中的电磁制动力矩特性曲线,初步确定电磁制动器最低工作速度为150r/min,低于该速度停止使用电磁制动器。(2)电磁与摩擦集成制动系统制动模式切换控制策略的确定。根据集成系统摩擦制动器和电磁制动器工作特性,探究混杂理论应用于制动模式切换的可行性,根据混杂理论和推广自动机原理,搭建基于推广自动机的制动模式切换模型,分析电磁制动器和摩擦制动器的工作特性,确定制动模式切换控制策略。通过Matlab/Stateflow建立切换模型;针对混杂系统边界不连续,传统连续系统优化方法无法使用的情况,使用分段梯度下降法对集成制动系统制动模式切换进行优化控制。最后通过实验平台对制动模式切换模型进行仿真试验。结果表明,制动模式切换策略以及模型可以保证制动模式切换平稳进行,同时优化控制算法可解决制动模式切换过程中的响应延迟的问题,提高了集成制动系统的可靠性。(3)电磁与摩擦集成制动系统防抱死协调控制策略的确定。确定电磁与摩擦集成制动器前后轴制动力矩分配以及电磁与摩擦制动力矩比例。根据电磁制动器和摩擦制动器各自的特性,确定联合制动模式下集成制动系统防抱死控制策略,提出一种基于时变滑模变结构的防抱死控制器的设计方法,并使用滑模微分器代替广义卡尔曼滤波对纵向速度进行估计,保证系统可以实时追踪最佳滑移率,提高系统的制动性能。最后通过仿真软件对所提出的集成系统防抱死协调控制方法进行仿真验证。结果表明该系统有效的减小了系统误差的产生,对滑移率的控制效果也有显著提高。(4)通过快速控制原型平台和硬件在环仿真平台对所建模型、集成制动系统制动模式切换模型、集成制动系统防抱死协调控制以及集成制动系统制动性能进行试验。结果表明,使用本文所提出的集成系统控制方法可以有效减少制动响应时间,缩短了制动距离。