半挂汽车列车横向稳定性多目标重构控制策略与统一框架研究

半挂汽车列车的牵引车和挂车运动相互作用、相互耦合，与传统的两轴汽车相比，横向动力学更为复杂，存在"折叠"、"挂车甩尾"和"挂车摆振"和侧翻等多种横向失稳形式，单一控制目标的控制策略难以完全兼顾；此外，半挂汽车列车承载轴数目和布置形式也不尽相同，因而不能将应用于两轴汽车的基于差动制动和主动转向的稳定性控制方案直接应用于半挂汽车列车。本课题拟基于控制分配技术实时协调优化分配牵引车和挂车相应车轮的制动力，实现半挂汽车列车横向稳定性的多目标优化重构控制；同时考虑不同承载轴数目及布置形式，建立半挂汽车列车横向稳定性重构控制的统一框架结构；开发基于大型汽车驾驶模拟系统的半挂汽车列车动力学仿真模块，并以此为平台验证重构控制方案的可行性。项目的研究结果可以为不同承载轴数目和布置形式的半挂汽车列车稳定性控制系统设计提供统一的理论依据，综合提高其行驶的稳定性和可靠性。

半挂汽车列车的牵引车和挂车运动相互作用、相互耦合，与传统的两轴汽车相比，横向动力学更为复杂，存在折叠和挂车摆振平面横摆失稳及侧翻失稳等多种横向失稳形式，并且不同的失稳形式之间存在耦合作用，失稳机制复杂，稳定性控制目标多；此外，半挂汽车列车承载轴数目和布置形式较多，一方面给给整车稳定性控制策略的设计带来了困难，另一方面也给稳定性控制策略在执行器的选择方面提供了较多的余地。本课题以基于控制分配思想半挂汽车列车的多目标稳定性控制为研究的主线，主要开展了三方面的研究，即：基于非线性动力学的半挂汽车列车横向失稳机制，基于非线性动力学失稳机制分析的横向稳定性控制策略，基于控制分配技术的半挂汽车列车横向稳定性重构控制方法。在课题的执行过程中，基本上按照研究计划进行，主要取得了两方面的成果：一方面应用非线性动力学的分岔与状态流形理论揭示了半挂汽车列车折叠、挂车甩尾和横向摆振等不同失稳形式的内在发生机制；另一方面，给出了半挂汽车列车最优重构控制策略的设计理论。相关研究成果发表在《International Journal of Vehicle Design》、《International Journal of Heavy Vehicle System》、《机械工程学报》、《中国公路学报》和《汽车工程》等汽车工程领域重要的学术期刊上，共发表论文10篇，SCI收录3篇，EI收录9篇；取得软件著作权一项，培养硕士研究生4名，毕业2名。