全挂汽车列车的操纵稳定性及其控制

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1、分类号U461.6学位代码308密级•学校代码10298<#学号3120268矣索林止大学项士研究生学位论文、论文题目：全挂汽车列车的操纵稳定性及其控制作者：孙扬专业：载运工具运用工程研究方向：汽车电子控制技术指导教师：田杰副教授二〇一五年六月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名

2、）:災/I年/月/令学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》（以下简称“章程”，见WWW.cnki.net)，愿意将本人的学位论文提交“中囯学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中囯博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。月）（保密鲶#傈伧式在斛密后癥遂守此你试）导师签名：G灰」^1_年—^_月」^日致谢光阴似箭，硕士三年，转瞬

3、即逝。回首往昔，二十年求学之艰辛历历在目，我谨向引导我、帮助我、关怀我的人们献上真诚的感激之情。首先感谢我的导师田杰副教授，从论文定题到写作定稿，倾注了田老师大量的心血，导师循循善诱、言传身教都对我产生了深深的影响。在学术上，田老师渊博的学识、严谨的治学作风、旺盛的精力和为科学献身的精神将成为我的楷模，并激励我不断去努力。在生活中，田老师善良正直的作风以及乐观的人生态度深深感染着我，并使我受益终身。三年来，我的每一点进步和成长都离不开田老师的关怀和心血，在此，向田老师表达最诚挚的敬意和感谢，并祝您未来更辉煌。在论文的撰写过程中，机电院陈宁老师给我提出了很多宝贵的意见。陈老师严谨的学术风

4、格，渊博的学识，尤其在现代控制理论方面的造诣给我留下了深刻的影响，在此表示衷心的感谢。感谢汽车工程系万茂松老师、闵永军老师、左付山老师、蔡伟义老师、郑燕萍老师、羊玢老师对我大学本科以及研究生阶段课堂上的教育，使我的的专业知识得到完善，奠定了坚实的专业基础。另外，感谢三年生活在一起的兄弟们：张帅、庄佳泉、张韡、吴松松、邰瑞、邢何柯凡、吴秋池等，谢谢你们对我的包容和理解，我会怀念我们在一起的快乐又充实的生活。最后，衷心感谢我的父母，是你们多年的奉献支持和鼓励我才能走到今天。未来我会积极的生活、踏实的工作完成你们对我的期望。作者：孙扬二○一五年六月摘要全挂汽车列车是由一辆牵引车和挂车组合而成

5、的车辆。具有装载质量大、运输效率高、运输成本低等优点。由于牵引车和挂车的运动相互耦合，所以在运输过程中可能会出现很多不稳定现象，例如：高速行驶时的“蛇形”现象;过弯和高速紧急避障时的“倾覆”现象;车辆制动和倒车的“折叠”现象和“挂车甩尾”。因此，对全挂汽车列车进行控制是十分必要的。本文在国内外车辆评价指标的基础上针对操纵稳定性各方面的特性确定了全挂汽车列车操纵稳定性的评价项目及评价指标。基于牵引车和挂车的横摆运动和侧向运动，建立了全挂汽车列车的四自由度数学模型并进行了开环仿真。研究了全挂汽车列车结构参数对稳定性所造成的影响。通过对全挂汽车列车数学模型的简化研究，分析了挂车产生摆振的原因

6、，根据动态系统的稳定性理论，得到了系统阻尼比的大小和系统稳定性之间的关系。在国内外对全挂汽车列车研究成果的基础上，对全挂汽车列车在制动时的直线稳定性进行了分析。建立了对牵引车后轮进行比例控制的模型，通过选用四种不同的比例系数，研究得到了当牵引车同相位转向和逆向位转向时所表现出的优缺点。基于LQR最优设计理论，对挂车前轮进行最优控制，使得全挂汽车列车的行驶轨迹有了大幅度的改善，并且提高了全挂汽车列车的操纵稳定性。人-车-路闭环系统操纵稳定性的仿真分析是研究汽车操纵稳定性的一个重要组成部分。把驾驶员、全挂汽车列车、道路作为一个整体可以更加科学系统地研究全挂汽车列车的运动学响应。首先利用MA

7、TLAB建立了蛇形试验道路和移线试验道路。搭建了驾驶员单点预瞄模型，为了提高挂车的跟随性，减少牵引车和挂车之间因为相互耦合所造成的影响,借鉴了驾驶员单点预瞄模型并进行扩展，给出了挂车前轮的转向控制率。考察不同车速下，挂车进行控制的全挂汽车列车和普通全挂汽车列车在跟随前进道路过程中的动力学响应。关键词：全挂汽车列车，操纵稳定性，评价指标，控制策略，人-车-路闭环仿真AbstractTractortraileriscomposedoftractor