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随着我国经济的快速增长,交通运输业得以快速发展,半挂汽车列车由于其在公路运输中综合经济效益好的优势具有广阔的发展空间。但由于半挂汽车列车自身结构复杂、重心高、轮距相对较窄,高宽比大,极易发生侧翻等严重的交通事故,造成巨大的人员、财产损失。为此,本文对半挂汽车列车侧翻控制系统开展研究。首先,基于车辆动力学原理,并利用MATLAB/Simulink软件,搭建半挂汽车列车五自由度横摆侧倾简化模型和三自由度横摆简化模型。其次,通过对遗传算法在适应度值和自适应交叉、变异概率两方面的改进,提出改进遗传算法,并基于改进遗传算法对车辆数学模型中的八个关键参数在角阶跃工况下进行参数辨识,设计双移线工况、移线工况和正弦转向工况对辨识结果进行验证。仿真结果表明:数学模型输出曲线与TruckSim车辆模型输出曲线的均方误差(Mean-Square Error,MSE),在角阶跃辨识工况下MSE最大为0.0420,在三种仿真验证工况下MSE最大为0.1138,均满足辨识精度要求。说明基于改进遗传算法辨识得到的参数准确性高,辨识效果好,使车辆数学模型能够很好地表征实际车辆状态,为后续侧翻控制系统的研究提供可靠的车辆数学模型。然后,针对侧翻控制策略的研究,基于模型预测控制(Model predictive control,简称MPC)原理,设计包含附加横摆力矩控制器和期望横摆角速度控制器的双MPC半挂汽车列车侧翻控制系统,得到使车辆恢复到理想运行状态所需的附加横摆力矩,结合差动制动技术实现各个车轮制动力的分配,并搭建ABS控制模型以避免在制动过程中出现车轮抱死现象,利用双移线工况在高、低附着路面对控制策略进行验证。仿真结果表明:在高附着路面,未施加侧翻控制时,车辆在7.2s时发生侧翻,但施加侧翻控制后,车辆在整个仿真过程中均未发生侧翻,且车辆各个输出状态值均得到收敛;在低附着路面,未施加控制时,车辆在仿真过程中的实际侧向偏移增加且发生振荡,但施加控制后,车辆状态的振荡变平缓。说明所建立的基于双MPC的半挂汽车列车侧翻控制系统能够有效避免车辆出现侧翻、摆振和折叠等失稳现象,提高半挂汽车列车的行驶稳定性。最后,基于NIVeriStand快速原型开发平台,建立模型在环和硬件在环实时测试系统,并利用双移线工况在高、低附着路面对测试系统进行试验验证。试验结果表明:所设计的模型在环和硬件在环测试系统能够成功运行,实现对ECU全面且系统的功能测试,对缩短半挂汽车列车侧翻控制系统的开发周期,降低开发成本具有一定实际意义。