马玉喆, 张祖锋, 牛宗元, 丁能根

(1. 北京航空航天大学 交通科学与工程学院, 北京 100191; 2. 空军预警学院, 湖北 武汉 430345)

由于半挂汽车列车铰接和多轴结构、满载质心较高等特性使其操纵性和行驶稳定性都较差,其安全性已经成为制约道路交通运输事业发展的瓶颈.

从早期的制动防抱死系统(anti-lock brake system,ABS)[1],到车身电子稳定程序(electronic stability program,ESP)[2],汽车的行驶稳定性可以通过底盘稳定性控制系统得到改善.直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control,DYC)是ABS功能的延伸;主动前轮转向系统(active front steering,AFS)对前轮小角度操作改变汽车横向受力,完成对横摆运动的控制,提高汽车行驶安全性.AFS性能在车辆线性操作区域内才会发挥出来,DYC在线性和非线性区域内都有良好的性能,但持续的横摆力矩控制会影响驾驶员驾驶和乘员乘坐舒适性[3],将2种方法结合是提高车辆操纵稳定性的常用方法[4],多以质心侧偏角和横摆角速度的理想响应作为参考进行控制策略的设计[5].半挂汽车列车质量大、重心高,常见的失稳形式有侧滑、折叠等.文献[6]通过监测半挂车相对于牵引车的转角(即折叠角或折腰角)来判断是否有折叠危险.文献[7]理论上说明了用状态观测器预测和估计折叠角的可行性.文献[8]采用主动前轮转向或类似的方法来抑制车辆折叠.

笔者采用滑模控制、模糊控制方法,以追踪期望的横摆角速度、折腰角为目标,基于简化的3自由度线性单轨模型设计半挂汽车列车的AFS/DYC集成控制策略,并以TruckSim中的高精度车辆模型作为……