半挂汽车列车横向稳定性的最优控制

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1、2012正10月机械科学与技术0ctober2012第3l卷第10期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVo1．31No．10半挂汽车列车横向稳定性的最优控制刘春辉，关志伟，杜峰，周毅，孔超(天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津300222)刘春辉摘要：设计了半挂汽车列车直接横摆力矩的最优控制器，并对其有效性进行了验证。引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型，以牵引车质心侧偏角、横摆角速度，半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角为控制变量，提出了半挂汽车列车直接横摆力矩的最优控制

2、方案，基于模型追踪控制技术推导了直接横摆力矩的最优控制器。借助Matlab／Simulink，以建立的非线性动力学模型为平台，对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明：高速大转向时，装备直接横摆力矩最优控制器的半挂汽车列车能有效追踪理想模型，保证了半挂汽车列车的稳定性，使驾驶员能够对车辆进行正常地操纵。关键词：直接横摆力矩；操纵稳定性；最优控制；Gim轮胎模型中图分类号：U461．6文献标识码：A文章编号：1003—8728(2012)10—1694-04TheOptimalControlofTractor—semitrailerSteeringStabilityLiuC

3、hunhui，GuanZhiwei，DuFeng，ZhouYi，KongChao(SchoolofAutomobileandTransportation，TianjinUniversityofTechnologyandEducation，Tianjin300222)Abstract：Theoptimalcontrollerofdirectyaw—momentcontroloftractor-semitrailerwasdesigned，anditseffective—nesswasverified．TheGimtiremodelwasadoptedtosetupthenon

4、lineardynamicmodeloftractor—semitrailer．Choosingslipangleoftractor，yawvelocityoftractorandsemitrailer，andangleofcentrallineoftractorandsemi—trailerascontrolvariables，theoptimalcontrolschemewasproposed．Anoptimalcontrollerofdirectyaw—momentcontrolforthetractor—semitrailerstabilitywasdevelope

5、dbasedonmodeltracingcontroltechnique．Basedonthees—tablishednonlineardynamicsmodel，simulationinMatlab／Simulinksoftwareenvironmentisdescribed．Thesimula—tionconsultssuggestthatfortractor—semitrailerwithoptimalcontrollerofDYC，thehandlingandstabilityperform—anceonbigslipanglecanbeimproved，which

6、makesthedriverdrivethevehiclenormally．Keywords：directyaw-momentcontrol；handlingstability；optimalcontrol；gimtiremodel半挂汽车列车具有运输效率高、吨公里油耗为实现汽车主动安全的主要技术之一_2，与四轮转低、能够实现门对门运输等优点，已成为公路运输的向E3,4]相比更能有效改善汽车在极限工况下的操纵主力。半挂汽车列车横向失稳(折叠、甩尾、横向摆稳定性。目前，直接横摆力矩控制系统已经引起了振、侧翻)是一个世界范围的重要公路安全问题，许国内外学者的广泛关注J，但是针对

7、半挂汽车列车多研究报告指出汽车列车交通事故大部分都是横向的研究还较少。。。失稳造成的⋯。直接横摆力矩控制系统(DYC)作引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型，借助Matlab／Simulink，对半挂汽车收稿日期：2011—09—02列车进行动力学分析，并与传统半挂汽车列车的动基金项目：教育部科学技术研究重点课题项目(209004)和天津市高力学响应结果进行比较，分析了装备直接横摆力矩等学校科技发展基金计划项目(20110405)资助控制系统的半挂汽车列车的性能优势。作者简介：刘春辉(1983一)