半挂汽车列车的操纵性能比单体汽车复杂,低速转向工况下,半挂汽车列车的挂车对牵引车轨迹的追随性差;高速工况下,半挂汽车列车极易发生侧翻等不稳定现象。因此本文以半挂汽车列车为研究对象,为提高车辆低速时挂车追随性、高速行驶稳定性以及极限工况下的防侧翻能力,对挂车主动转向控制、差动制动控制分别展开了研究,并基于Matlab/Simulink、Trucksim软件对半挂汽车列车进行联合控制研究。论文的具体研究内容及结论如下:(1)半挂汽车列车动力学模型研究。首先在进行半挂汽车列车受力分析和运动分析的基础上,建立了能够描述车辆运动的五自由度横摆侧倾车辆模型;通过调用Trucksim软件内置的车辆模型,并通过参数辨识研究获取了半挂汽车列车的主要车辆参数;将五自由度车辆模型的动力学响应与Trucksim软件中的车辆动力响应进行了对比研究。研究结果表明:所建的五自由度半挂汽车列车动力学模型可信,可用于主动安全控制器的设计研究。(2)半挂汽车列车低速主动转向控制研究。基于驾驶员模型的焦点预瞄思想,以挂车后轴中心与牵引车前轴中心轨迹偏差最小化为控制目标,利用移位寄存器操作,设计了相应的挂车车轮主动转向控制器,并基于TruckSim与Simulink联合仿真平台,仿真验证了所设计控制器的有效性。研究结果表明:所设计的控制器能有效提高挂车对牵引车行驶轨迹的追随性,减小转弯通道宽度;提高车辆行驶的稳定性,减小轮胎磨损。(3)半挂汽车列车高速主动转向控制研究。在进行半挂汽车列车受力和运动分析的基础上,建立了挂车主动转向半挂汽车列车五自由度车辆模型;基于线性二次型最优控制理论,以挂车的质心侧偏角和侧向加速度为优化目标设计了高速挂车主动转向控制器;对在Matlab中搭建的五自由度线性模型与对Trucksim中的非线性车辆模型分别开展了控制仿真研究。研究结果表明:挂车主动转向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator——LQR)控制器对线性模型的控制具有一定效果,对Trucksim软件中非线性车辆模型,主动转向LQR控制器并不能够决策出正确的挂车车轮转角。鉴于此,考虑半挂汽车列车系统不确定性,基于鲁棒H_?控制理论设计了挂车高速主动转向控制器,并通过TruckSim与Simulink联合仿真平台,验证了所设计的控制器的有效性。仿真结果表明:对考虑车辆不确定性,所设计的鲁棒控制器能有效提高半挂汽车列车的横向稳定性、侧倾稳定性和挂车对牵引车的轨迹跟随性。(4)半挂汽车列车差动制动控制研究。根据牵引车、挂车的实际横摆角速度与期望横摆角速度判断车辆状态,基于PID控制原理中的PD控制设计差动制动控制器决策附加横摆力偶矩,并通过车辆稳定性分析合理选择制动车轮,施加制动力矩,使实际横摆角速度与期望横摆角速度在一定范围内保持一致。最后开展了半挂汽车列车极限工况下的差动制动控制研究,试验结果表明:通过差动制动产生横摆力矩,能够有效地提高半挂汽车列车的稳定性,同时降低车速。