半挂汽车列车横向稳定性的最优控制.pdf

2012正 10月 机 械 科 学 与 技 术 0ctober 2012 第3l卷 第 10期 MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineering Vo1．31 No．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—1694-04 TheOptimalControlofTractor—semitrailerSteeringStability LiuChunhui，GuanZhiwei，DuFeng，ZhouYi，KongChao (SchoolofAutomobileandTransportation，TianjinUniversityofTechnoloyg andEducation，Tianjin300222) Abstract：Theoptimalcontrollerofdirectyaw—momentcontroloftractor-semitrailerwasdesigned，anditseffective— nesswasverified．TheGim tiremodelwasadoptedtosetupthenonlineardynamicmodeloftractor—semitrailer． Choosingslip angleoftractor，yaw velocityoftractorandsemitrailer，andangleofcentrallineoftractorandsemi— trailerascontrolvariables，theoptimalcontrolschemewasproposed．Anoptimalcontrollerofdirectyaw—moment controlforthetractor—semitrailerstabilitywasdevelopedbasedonmodeltracingcontroltechnique．Basedonthees— tablishednonlineardynamicsmodel，simulationinMatlab／Simulinksoftwareenvironmentisdescribed．Thesimula— tionconsultssuggestthatofrtractor—semitrailerwithoptimalcontrollerofDYC，thehandlingandstabilityperform— anceonbigslipanglecanbeimproved，whichmakesthedriverdrivethevehiclenormally． Keywords：directyaw-momentcontrol；handlingstability；optimalcontrol；gim tiremodel 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