重型半挂汽车列车因其运输效率高、运营成本低和组合灵活等运输特点,已成为中长途物流运输的主力车型,重型半挂汽车列车自身重心位置高、重量体积大、轮距相对于车身高度较窄以及牵引车和挂车之间存在的运动学和动力学耦合关系,导致其行驶过程中极易发生横向摆动、侧翻和“折叠”等横向失稳现象。因此,基于车辆系统动力学理论,研究重型半挂汽车列车主动转向和直接横摆力矩控制策略,对有效抑制车辆侧翻和“折叠”趋势,提高车辆的防侧翻稳定性具有重要的理论意义和实际应用价值。本文结合国家自然基金项目(批准号:51278514)和重庆市自然科学基金项目(cstc2018jcyjA2536)研究内容,在综合国内外相关研究领域的基础上,分析车辆横向失稳机理,辨识车辆关键参数,推导和确定车辆横向失稳因子,研究主动前轮转向和直接横摆力矩控制系统特性,提出重型半挂汽车列车防侧翻主动控制策略,减少车辆在高低路面附着系数行驶下的横向失稳现象,主要研究内容如下:重型半挂汽车列车五自由度车辆动力学模型建立。对半挂汽车列车受力分析并建立牵引车与挂车的横向、侧倾和横摆微分方程,重型半挂汽车列车因载荷变化较大其关键参数难以确定,以Trucksim软件提供的虚拟半挂汽车列车样机作为参考模型,采用遗传算法辨识出车辆关键参数,通过联合仿真,验证建立车辆动力学模型的主要参数与参考模型参数数据吻合度较好,为后续车辆防侧翻主动控制奠定基础。利用主动前轮转向和直接横摆力矩控制策略对重型半挂汽车列车防侧翻稳定性控制。基于线性二次型最优控制理论对主动前轮转向控制特性进行研究分析,减少求解加权矩阵Q的工作量,采用遗传算法对加权矩阵Q进行优化;运用模型预测控制理论对直接横摆力矩控制进行研究分析,利用仿真试验确定汽车侧滑阈值区间并推导车辆侧翻动态因子-横向载荷转移率,利用车辆实时行驶状态参数和横向失稳因子确定直接横摆力矩控制规则,并运用Trucksim-Simulink联合仿真验证,为重型半挂汽车列车防侧翻协调控制奠定理论基础。设计主动前轮转向和直接横摆力矩控制的重型半挂汽车列车防侧翻协调控制策略。利用模型预测控制决策抑制半挂汽车列车横向失稳的总目标横摆力矩,采用车辆状态参数和横向失稳因子作为总目标横摆力矩分配条件,协调主动前轮转向和直接横摆力矩控制子系统完成各自目标任务,仿真验证设计的防侧翻协调控制能够减少重型半挂汽车列车在复杂多变道路的横向失稳,提高车辆抗侧翻能力。