- 文献综述（或调研报告）：
1 引言
自汽车被发明以来，由于技术的进步，家用汽车的提速能力、操纵性能越来越好，这也导致人们驾驶车辆的速度越来越快。车辆作为一个复杂的系统，当达到一定的速度时，由于扰动导致的失稳便会不可避免地发生。然而，由于普通的汽车驾驶员通常没有应对汽车失控的能力，当汽车发生各种失控的情况时，通常会酿成事故。因此，为了提高汽车在行驶时的操控性和安全性，近几十年来，各种各样的车辆控制系统系统被发明出来并应用在家用汽车上，如防抱死制动系统（ABS）、电子稳定控制系统（ESC）、牵引力控制系统（TCS）等。为了提高汽车的安全性，美国政府还为此专门制定了一个标准，即FMVSS126。该标准规定2012年后，美国市场上销售的所有乘用车都必须包括电子稳定控制系统[5]。当汽车发生失稳时，电子稳定控制系统介入，产生横摆力矩，以提高车辆的横向稳定性。自ESC系统诞生以来，各种实验的数据均表明该系统在侧向加速度较大时能够有效控制车辆的横向失稳。然而，大多数的ESC系统是为单体车辆所设计的，并没有考虑到多单元车辆，如铰接式车辆的情况。
在国外尤其是在北美，经常会见到各式各样的车辆牵引着拖车在公路上行驶，通常有客车、皮卡、SUV、货车等。而拖车通常有拖船拖车、露营车、牲畜拖车、多用途拖车等。根据拖车的重量，通常将多单元车辆分为车辆拖车组合（CTC）和铰接式重型车辆（AHVs）。与单体车辆相比，多单元车辆载重相同时通常油耗更低。然而受限于其结构，多体式车辆不可避免地稳定性更差，即临界速度更低。同时，对于普通的驾驶员而言，相比单体车辆失稳的情况，多单元车辆的失稳对他们来说更难以应对。因此，对于多单元车辆的驾驶员来说，控制拖车稳定性的系统是及其有必要的。
2 研究现状
2.1 车辆拖车组合概述
车辆拖车组合作为多单元车辆的一种典型形式，其拖车的种类根据拖车车轴的数量、位置和车辆与拖车的连接方式主要分为半挂车、全挂车和中置轴挂车三种类型[6]。半挂车的车轴在拖车重心后侧，通过牵引销与牵引车的牵引座连接，牵引座承受垂向的载荷。其高速稳定性较高，适用于高速公路上长途运输，目前在我国应用较广。全挂车在拖车重心前后均有车轴，通过牵引架与牵引车连接，牵引架不承受垂向载荷。全挂车的结构导致其高速稳定性较差，更适合在山区和崎岖路面行驶。因此，国家标准中规定全挂车不被允许在高速公路上行驶。中置轴挂车是2016年修订版标准中新加入的拖车类型，其主要特征是其车轴在拖车中心，同样通过牵引销和牵引座与牵引车连接，但牵引车所承受的牵引载荷不大。中置轴拖车结构简单，重心低，重量轻，高速稳定性较好，但只适合在路况较好的路面行驶。国内的中置轴拖车发展较晚，国外的中置轴拖车较多应用于房车等家用旅行拖车，相比半挂车与全挂车而言应用相对较少。
2.2 方向性能指标
通过挂接装置，汽车和拖车能够被组合成CTC。驾驶员、汽车、拖车和道路构成了一个独特的闭环动态系统。由于该系统的一些特性，CTC在非直线行驶时中通常表现出较差的操纵性，在避障、变道时表现出较低的横向稳定性。同时需要提到的是，对任何铰接式车辆来说，操纵性和横向稳定性之间存在权衡[7]。在不考虑平衡关系的情况下设计横向稳定控制方案是不合理的。
对单体车辆而言，一旦确定了前后轴的载荷，其转向不足梯度即可通过已有的公式确定。转向不足梯度作为操纵性的指标，保证了系统的静态（发散）稳定性。为保证系统的静态稳定性，转向不足梯度应当为正值。然而，车辆牵引了拖车后，由于车尾荷载增加，车辆前轴荷载减少，将会导致转向不足梯度减小。当转向不足梯度为负值，及俗称的转向过度时，就容易造成静态失稳。
对车辆拖车组合而言，一般会发生三种形式的不稳定性，即横摆/蛇行（sway/snaking）、车辆摆动（car-swing）、拖车摆动（trailer-swing）[8]。这三种形式的不稳定形式对应于两种不稳定性类型，即静态不稳定性（即发散）和动态不稳定性（即振荡）[9]。第一种形式在本质上是振荡的，车辆和拖车绕连接点周期性摆动，振幅随着时间的增加而增加，直到车辆失去偏航稳定性[10]。这种形式被称为摇摆/蛇行。第二种和第三种形式都属于发散的不稳定性，车辆或拖车以非周期的形式向一个方向摆动。
