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双挂汽车列车右转弯动力学仿真与稳定性控制策略研究
| 论文题名： | 双挂汽车列车右转弯动力学仿真与稳定性控制策略研究 |
| 关键词： | 双挂汽车列车;右转弯;动力学仿真;稳定性;主动转向 |
| 摘要： | 双挂汽车列车是公路模块化运输中的重要载运工具之一，相比于普通货车，具有载货量大、经济性高以及环保节能性好等优点，但是安全性一直是制约其发展的一个重要因素，尤其是在无信号灯管控的右转弯工况下，车辆更容易发生侧向失稳，造成严重的交通事故。目前已有很多国内外学者对半挂汽车列车不同工况下的动力学性能与稳定性控制策略进行了研究，但针对双挂汽车列车的相关研究较少。因此本文以双挂汽车列车为研究对象，对其右转弯过程中的运动轨迹、动力学特性以及稳定性控制策略进行研究分析。开展的研究工作如下: (1)基于多体系统运动学理论建立了双挂汽车列车双轨运动学模型，运用Matlab软件对双挂汽车列车右转弯的运动轨迹进行了数值仿真，研究分析了车辆轮距和挂车轴距对车辆右转弯运动轨迹的影响。结果表明:在双挂汽车列车右转弯过程中，挂车后轮运动轨迹较牵引车前轮会向弯道内侧偏移，车辆轮距和挂车轴距对车辆运动轨迹有一定的影响。 (2)为准确描述双挂汽车列车右转弯的动力学特性,建立了双挂汽车列车动力学模型，又基于Trucksim建立了双挂汽车列车整车系统动力学模型。分别利用上述两个模型对双挂汽车列车右转弯工况进行仿真分析，对比研究了两个模型的仿真结果，验证了所建立车辆动力学模型的准确性与合理性。 (3)根据上述建立的车辆动力学模型，对双挂汽车列车右转弯的侧翻失稳现象进行了仿真分析，并研究了车辆内部结构参数和外部因素对双挂汽车列车右转弯行驶稳定性的影响。结果表明:当双挂汽车列车发生侧翻失稳时，车辆的各项性能评价指标会在短时间内急剧变化，车辆内部结构参数和外部因素对车辆右转弯的行驶稳定性有显著的影响。 (4)基于双挂汽车列车多体运动学及动力学模型，建立了车辆低速和中高速右转弯工况下的挂车主动转向控制模型，并基于LQR控制原理和遗传算法对车辆各项参数进行了优化求解，仿真分析了施加主动转向控制后车辆右转弯运动轨迹及性能评价指标的变化情况。结果表明:对挂车后轮进行主动转向控制可以提高双挂汽车列车右转弯的轨迹跟随性和行驶稳定性。 |
| 作者： | 巩长伟 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 姚文莉;张欣刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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