全拖挂车相对于其他车辆来说,具有很强的优势性,主要是因为它运输的货物量多,同时也能够运输重量级货物,这就有利于实现点与点之间的运输、甩挂式运输和滚装式运输,直接将公路运输和水路运输实现联运,具有足够强的机动性、灵活性,从而实现了点与点之间的直达运输,以满足大、中型企业对于运输上的要求。但是全拖挂车在给企业带来商业价值的同时,也常常会因为各种原因引发惨烈的交通事故。全拖挂车为组合结构形式,牵引车和挂车的运动既相互独立又相互耦合,其运动方式比传统乘用车要复杂得多。随着技术的进步,全拖挂车的装载量和驾驶速度有了显著提高,但缺点是其在正常的行驶过程中易发生“折叠”、“甩尾”、“横向摆振”等不稳定的现象,因此有必要对全拖挂车的操纵稳定性进行分析和控制设计。本文的主要研究内容如下:首先,本文考虑了牵引车和车厢的侧向运动和横摆运动,分别建立了全拖挂车的二自由度的线性和非线性车辆模型。其中,在非线性车辆模型中轮胎模型首次采用了立方非线性轮胎模型,简化了轮胎模型的复杂性。其次,基于线性车辆模型,在车辆系统动力学分析的基础上,建立了以牵引车质心侧偏角,牵引车和车厢横摆角速度和相对横摆角为状态变量的全拖挂车动力学模型。针对全拖挂车参数的不确定性,通过控制拖挂车的车厢前轮转向,分别设计了积分补偿的滑模控制系统和分数阶滑模控制系统。基于MATLAB/Simulink环境下实现仿真结果,比较这两种控制算法的优越性。通过结果表明:分数阶滑模控制下的全拖挂车具有更好的操纵稳定性,能够将牵引车和车厢之间的相对横摆角控制在稳定的范围内,有效地防止牵引车与车厢发生折叠,并且能更好地跟踪车辆的期望横摆角速度,提高了全拖挂车的横向稳定性。此控制方法不但具有很好的控制性能,而且具有很好的鲁棒性。最后,主要研究非线性全拖挂车模型的失稳形式。在全拖挂车的车辆模型中,通过与魔术轮胎模型的数据拟合,得到立方非线性轮胎公式,建立了完整的非线性车辆的动力学方程。根据劳斯判据,分析出平衡点稳定的充分必要条件。由此,可以通过MATLAB的数据仿真,分析比较全拖挂车在不同车速条件下的横向摆振情况,从而深入了解车辆的失稳形式。同时,在非线性车辆模型中,引入分数阶滑模控制,其横摆角速度和相对横摆角的变化情况更接近于实际工况,具有很好的参考价值。