本刊記者　褚 焱

車輛動力學的領跑者
——記昆明理工大學交通工程學院車輛工程系教授楊秀建

本刊記者褚 焱

在劍橋大學三一學院（Trinity College，Cambridge）

乘風破浪會有時，“駕車馭風”濟滄海。在如今飛速發(fā)展的世界背后，我們的生活大多都被“高”、“快”、“穩(wěn)”等詞充斥著。在這些詞語的環(huán)繞下，整個世界像被濃縮成一個大家庭：往來穿梭的高鐵；一趟趟流動的公交車；公路上飛馳而過的汽車，這些交通工具拉近了彼此之間的距離，遠去了無數個顛簸的不眠夜。在廣闊秀麗的錦繡山河間，一輛輛精靈般的汽車，忽如一夜春風來，催生了一個新時代的速度。

但是當我們在為高速度，快捷的交通欣喜時，也要看到車輛動力學與穩(wěn)定性的重要性。昆明理工大學交通工程學院車輛工程系教授楊秀建每每在研究車輛動力學時，都會時不時眉頭緊鎖，抑或會心微笑，完全沉浸在他一生所摯愛的車輛動力學及控制技術的世界里，也為這一領域打開了新的篇章。

基礎才是前進的奠基石

汽車發(fā)動機產生的動力, 經過動力傳動系統(tǒng)的逐級傳遞到達車輪并驅動汽車運動, 汽車有運動就存在相關的動力學問題。汽車動力學涉及范圍非常廣泛，除了影響車輛縱向及其子系統(tǒng)的動力學響應外，還對車輛在垂向和橫向兩個方面的動力學內容有所影響。其中汽車轉向性能、高速行駛時的穩(wěn)定性能力和可控制性以及由此帶來的一系列安全性問題是其中的重中之重。我們經常會看到汽車在高速轉向時發(fā)生側滑或激轉甩尾現象，再或者重卡發(fā)生側翻的事件時有報道。所以，研究汽車的操穩(wěn)性理論對汽車設計及汽車動力學控制系統(tǒng)的設計都是非常重要的。

楊秀建所做的就是這樣一件事：提高車輛操縱穩(wěn)定性和安全性，在提高操穩(wěn)性的同時也要注意節(jié)約燃油。可說來簡單做起來卻要一點一點累計，猶如在平地矗立起萬丈高樓，用鐵杵磨成纖纖細針。

“一定要注重基礎，基礎是一切的前提。現在太多人選擇研究熱門問題，而研究汽車動力學基礎問題的人越來越少。”楊秀建不止一次在采訪中表達基礎的重要性。

就目前來看，我國在汽車主動控制方向上與國外先進水平還是有一定差距，可以說在90年代以前，我國這一領域的研究基本是空白的，90年代以后才開始對ABS、ESP等進行研究開發(fā)和應用，進而很多人才開始相繼轉向研究汽車動力學控制的問題。

楊秀建于2006年開始進行車輛動力學問題的研究，并堅信以后一定會向著智能化方向發(fā)展。楊秀建跨入汽車動力學的大門，說起來還源于一次偶然機遇。當時他在山東大學機械工程學院車輛工程專業(yè)讀博士時，一次參加學術會議接觸到車輛動力學研究的一些問題，受到了很大的啟發(fā)，于是博士論文就對車輛高速行駛的轉向穩(wěn)定性及失穩(wěn)機制等方面進行了研究。

“秋天大雁南飛時，都會有一定的方向，排成一字型或是人字型，后面的大雁也會跟著前面的大雁，遠遠望去仿佛形成了嚴謹有序的編隊，這樣一來就大大減少后排大雁飛翔時的空氣阻力?！睏钚憬ㄔ谙蛭覀兘榻B智能車輛編隊行駛的動力學問題時這樣比喻道。

他強調智能車輛隊列控制就像大雁南飛時形成一個編隊，要掌握好科學的、合理的車與車之間的距離，這樣汽車在行駛時既能避免發(fā)生碰撞，又能提升通行效率并顯著降低油耗。

有了方向才有動力，有了基礎才能攀登。楊秀建一直腳踏實地，精益求精，把基礎掌握在自己手中，用青春與無悔在汽車動力學里飛奔。

科研與教學永不停歇

生命不息，科研不止，教學不停。在楊秀建看來，每一個研究項目成功的背后，每一位學生滿意的微笑背后，都承載著不止一方的努力和汗水。只看重機會，荒廢平日的積累也只能是望而興嘆；而只埋頭苦干讓機會白白流失也是得不償失。

在汽車動力學理論方面，楊秀建對輪胎附著極限工況下的汽車轉向穩(wěn)定性理論和失穩(wěn)的非線性動力學機制進行了系統(tǒng)而又深入的研究，在汽車穩(wěn)態(tài)轉向失穩(wěn)與非穩(wěn)態(tài)轉向失穩(wěn)的非線性分岔機制、汽車穩(wěn)態(tài)轉向失穩(wěn)的實時預報方法及在汽車穩(wěn)定性控制中的應用等方面進行了系列的開創(chuàng)性研究，率先基于非線性動力學平衡點穩(wěn)定性、靜態(tài)分岔、Hopf分岔理論對半掛汽車列車的‘橫擺折疊’、‘掛車甩尾’和“掛車擺振”幾種常見的橫向失穩(wěn)形式從理論上進行了系統(tǒng)的揭示和闡述，為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)控制邏輯的設計提供了有力的理論參考。

在瀾滄江

另一方面，在汽車動力學控制上，國內較早的開展了汽車底盤系統(tǒng)集成控制技術的研究，系統(tǒng)研究了車輛參數不確定性情況下的魯棒集成控制技術。楊秀建表示，如果是新手來駕駛車輛，尤其是高速行駛時，遇到轉向，不容易控制車速和轉彎角度，這時候如果轉向偏大或偏小，都會極易發(fā)生危險。試想一下，如果這時車輛可以及時調整轉向角度，就能夠保證車輛安全性和穩(wěn)定性。該學科方向上，楊秀建的相關研究結果得到了國內外同仁的關注，并且于2014年和2015年連續(xù)兩年在汽車工程領域入選Elsevier發(fā)布的“中國高被引學者榜單”。

2010年12月，楊秀建主持了國家自然科學基金項目“半掛汽車列車橫向穩(wěn)定性多目標重構控制的統(tǒng)一框架與策略研究”。他在很早以前，就在關注半掛汽車這種大型車，發(fā)現其安全性能非常差，經常在高速行駛時發(fā)生折疊、側翻，穩(wěn)定性及控制非常復雜。而重型汽車列車可制動控制的車輪多，本質上是一個冗余控制的問題，為多控制目標的實現和執(zhí)行器故障容錯控制問題提供了更多的選擇。他聯想到在飛機駕駛時，如果其中某個舵突然失靈了，我們可以嘗試把其他完好的舵進行快速的重新搭配，來替代失靈的舵的作用。有想法才會有努力的方向與根基，楊秀建還于2015年申請主持國家自然科學基金項目“高山公路環(huán)境下充液半掛液罐汽車橫向動力學及適配技術研究”，目前還在研究中。他相信對于半掛車這種大型車輛，在未來不論是穩(wěn)定性還是安全性都會有一個質的飛躍。

在科研的同時，楊秀建也時刻不忘教師的本分。“老師就是要講究‘良心’”，他說道，“所以一定要負責任，要讓盡量多的同學對我的講課有興趣，愿意聽我講的內容，并且能夠聽懂，這樣作為一名老師也會同時得到滿足感?！睏钚憬〞r常給學生灌輸一個理念：天道酬勤。機會是留給有準備的人，但那個人也一定會是努力著的人。楊秀建只要一有空就會在辦公室里備課、做研究，以身作則，用自己的言行舉止?jié)撘颇赜绊懼鴮W生。

“我們的未來絕不是盲目的追蹤，不管是有人駕駛還是智能化無人駕駛，車輛動力學理論都是重要的根基所在，深入研究智能駕駛體系下的車輛動力學基礎問題為汽車的智能化發(fā)展提供有力的保障?！笔墙鹱涌倳l(fā)光，楊秀建也在一步步的積累與實踐中找到了科研的方向，教學的旗幟，人生的標桿。