半挂汽车列车模型的建立与试验.pdf

2005年11月农业机械学报第36卷第11期

半挂汽车列车模型的建立与试验*

王国林韦超毅陆永华周孔亢张赫

【摘要】在建立8自由度半挂汽车列车数学模型的基础上,应用Matlab/Simulink仿真软件建立仿真模型。研
制了能通过配重实现不同质量参数组合的挂车,并以优尼柯NJ1020型为牵引车,参考ISO9815和ISO7975标准,进
行了转向行驶和制动试验,验证了所建模型的正确性。
关键词:半挂汽车列车数学模型仿真试验
中图分类号:U469.5+4文献标识码:A

ModelingandExperimentsofTractorTrailer

WangGuolin1WeiChaoyi1LuYonghua1ZhouKongkang1ZhangHe2
(1.JiangsuUniversity2.ZhejiangAsia-PacificMachine&ElectricLimitedCompany)

Abstract

A8-DOFmathematicalmodelofatractortrailerwasestablishedanditssimulationwas
performedbyusingMatlab/Simulink.Atrailermatchingdifferentcombinationsofmass
parameterswasdevelopedtoverifythemathematicalmodel.ANJ1020UNIQUEcarwastaken
astractortocombineatractortrailerforsteeringandbrakingtestsweredoneaccordingtothe
standardsISO9815andISO7975.Thesimulationandtestresultsshowagoodagreement.
KeywordsTractortrailer,Mathematicalmodel,Simulation,Test

车列车建模时,选取一个绝对坐标系和两个相对坐
引言
标系,绝对坐标系OXYZ固定在地面上,在牵引车
半挂汽车列车行驶稳定性是指其行驶过程中,和挂车上分别规定相对坐标系Oxyz和O′x′y′z′,并
挂车跟随牵引车行驶而无左右摆动,并且无影响汽且将相对坐标系固定于牵引车和挂车的非悬挂质量
车列车可操纵性的横向侧倾的能力,即追迹行驶能质心上。
力。半挂汽车列车行驶稳定性是汽车列车操纵稳定
性的重要内容。在建立半挂汽车列车运动数学模型
的基础上,应用Matlab/Simulink仿真软件建立仿
真模型,并参考ISO9815和ISO7975标准,进行半挂
汽车列车的侧向稳定性试验和制动稳定性试验,验
证所建模型的准确性。
图1半挂汽车列车坐标系
1动力学数学模型和仿真模型的建立Fig.1Coordinatesoftractortrailer

1.1坐标系的选取1.2基本假设
研究的对象为半挂汽车列车(如图1)。在半挂汽在数学模型建立过程中,作如下假设:¹忽略转

收稿日期:20050609
*浙江省科技厅科技攻关项目(项目编号:2003C11018)
王国林江苏大学汽车与交通工程学院教授博士生导师,212013镇江市
韦超毅江苏大学汽车与交通工程学院博士生
陆永华江苏大学汽车与交通工程学院硕士生
周孔亢江苏大学汽车与交通工程学院教授博士生导师
张赫浙江亚太机电股份有限公司高级工程师,311203杭州市
18农业机械学报2005年

向系统的影响,直接以前轮转角作为输入,并且认为M25=-mshsM26=-mtshtscosH

左、右轮转向角相同。º忽略半挂汽车列车的垂直运M31=mshsWcosB-mtc1sinB

动,半挂汽车列车沿垂直方向的位移为零。»忽略牵M32=-(mshsWsinB+mtc1cosB)vd
2
引车的俯仰运动和挂车的俯仰运动。¼忽略空气动M33=mtc1+Jz

力的作用。M34=mtc1c2cosH+mtshtsc1WtsinH

基于以上假设,建立了8自由度的汽车列车数M35=-IxzsM36=mtshtsc1cosH
学模型。这个自由度分别为牵引车的纵向平移运
8M41=mtshtsWtcos(B+H)-mtc2sin(B+H)
动、侧向平移运动、绕轴的横摆运动和绕轴的侧
zxM42=-[mtshtsWtvdsin(B+H)+
倾运动4个自由度,挂车的纵向平移运动、侧向平移
mtc2vdcos(B+H)]
运动、绕z′轴的横摆运动和绕x′轴的侧倾运动4个自
M43=mtc1c2cosH+mtshtsWtc1sinH
由度。2
M44=Jzt+mtc2M45=0
1.3铰接处力的设定
M46=mtshtsc2-Ix