半挂液罐车作为一种高效率、低成本的运输工具,已经成为公路运输中液体货物输送的主体。但半挂液罐车与一般半挂汽车列车相比,具有质心位置高、重量和体积大等特点,同时牵引车和挂车之间存在耦合关系,而且罐内液体晃动和车体运动也相互耦合影响,在车辆紧急避障及转弯过程中,极易发生侧翻、摆振及折叠等事故。由于液体货物一般都具有易燃、易爆和有毒的特点,运输这些货物的罐车一旦发生侧翻事故,极易引起液体货物的泄漏、燃烧及爆炸等危险情况的发生,致使驾驶员和行人人身伤亡和严重的经济财产损失,并引发自然环境的破坏。众多结构设计师在液罐车产品的前期开发阶段,通过在罐体内部设置了纵向和横向的防波板来减弱液体的晃动或改变罐体内部结构、优化罐体截面尺寸来等方式提高液罐车稳定性,并进行了大量理论、数值及试验研究来验证设计方案的有效性。但罐体形状不能根据充液比、运行工况和失稳方式等情况差异同时降低各种情况下的不稳定性。因此,通过对液罐车实施主动安全控制来提高其行驶稳定性是一种比较适用且有效地控制方式,并且具有重要的现实意义。本文根据液体晃动的基本方程和液体晃动的边界条件,建立罐体内液体晃动控制方程,利用瑞利-里兹法求解该方程,在确定自由晃动的特征频率和特征模态基础上,求解受迫晃动的势函数和波高模态函数,推导液体晃动的惯性力和晃动力。分析液体晃动惯性力和晃动力的影响因素。建立车-液耦合模型,进行装载等质量固体和液体货物阶跃工况仿真试验,对比分析液体晃动对液罐车行驶稳定性的影响。选取牵引车和半挂车横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,车-液耦合模型为参考模型,设计了线性二次型调节器(LQR)最优控制算法,计算附加的横摆力矩,通过差动制动控制策略将最优的横摆力矩分配到各个车轮,应用滑移率控制器保证滑移率在最佳滑移率附近并防止车轮抱死,并进行阶跃和鱼钩工况的稳定性控制的仿真试验。仿真结果表明本文设计的稳定性控制策略能有效地提高半挂液罐车侧倾稳定性,减少车辆的侧翻等危险事故的发生。