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基于闭环控制的半挂汽车列车行驶稳定性研究

张建国  
【摘要】: 随着半挂汽车列车保有量的逐年增加,半挂汽车列车运输的日益普及,与半挂汽车列车相关的交通事故也逐渐增加。半挂汽车列车运输暴露出的安全性问题越来越受到人们的重视。考虑驾驶员对车辆行驶稳定性影响的半挂汽车列车闭环系统行驶稳定性研究,是半挂汽车列车行驶稳定性研究的一个非常重要的研究方向,对提高半挂汽车列车的行驶安全性有重要意义。 本文建立了半挂汽车列车非线性九自由度数学模型和线性五自由度数学模型。根据研究需要,将模型进一步简化成线性三自由度半挂汽车列车模型。将该车辆模型与具有时间延迟的驾驶员模型耦合成半挂汽车列车—驾驶员闭环系统,采用准牛顿最优算法确定了驾驶员模型参数。以半挂汽车列车—驾驶员闭环系统模型为研究对象,分析了驾驶员反应延迟、车辆载重、车速对半挂汽车列车的直线行驶稳定性的影响。采用一种数值算法分析了闭环系统的临界车速,还在频域内对半挂汽车列车—驾驶员闭环系统特性进行了分析。通过两种半挂汽车列车转向行驶控制策略,即有制动转向控制策略和无制动转向控制策略,研究了半挂汽车列车的弯道行驶稳定性。在有制动转向控制策略中将牵引车前轮转向角和系统制动力作为输入量控制车辆行驶状态,采用多变量反推法设计了方向与制动联合控制策略。采用TruckSim和ADAMS软件分别建立了半挂汽车列车—驾驶员闭环系统模型,应用两种软件所建模型分别分析了半挂汽车列车的直线行驶稳定性和弯道行驶稳定性。验证了本文所建半挂汽车列车—驾驶员闭环系统模型的有效性和分析的正确性。


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