車輛動(dòng)力學(xué)的領(lǐng)跑者

乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，“駕車馭風(fēng)”濟(jì)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(gè)世界像被濃縮成一個(gè)大家庭：往來穿梭的高鐵；一趟趟流動(dòng)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(yuǎn)去了無數(shù)個(gè)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(fēng)來，催生了一個(gè)新時(shí)代的速度。

但是當(dāng)我們?cè)跒楦咚俣?，快捷的交通欣喜時(shí)，也要看到車輛動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)定性的重要性。昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院車輛工程系教授楊秀建每每在研究車輛動(dòng)力學(xué)時(shí)，都會(huì)時(shí)不時(shí)眉頭緊鎖，抑或會(huì)心微笑，完全沉浸在他一生所摯愛的車輛動(dòng)力學(xué)及控制技術(shù)的世界里，也為這一領(lǐng)域打開了新的篇章。

基礎(chǔ)才是前進(jìn)的奠基石

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力， 經(jīng)過動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的逐級(jí)傳遞到達(dá)車輪并驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)， 汽車有運(yùn)動(dòng)就存在相關(guān)的動(dòng)力學(xué)問題。汽車動(dòng)力學(xué)涉及范圍非常廣泛，除了影響車輛縱向及其子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)外，還對(duì)車輛在垂向和橫向兩個(gè)方面的動(dòng)力學(xué)內(nèi)容有所影響。其中汽車轉(zhuǎn)向性能、高速行駛時(shí)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(jīng)常會(huì)看到汽車在高速轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生側(cè)滑或激轉(zhuǎn)甩尾現(xiàn)象，再或者重卡發(fā)生側(cè)翻的事件時(shí)有報(bào)道。所以，研究汽車的操穩(wěn)性理論對(duì)汽車設(shè)計(jì)及汽車動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)也要注意節(jié)約燃油。可說來簡(jiǎn)單做起來卻要一點(diǎn)一點(diǎn)累計(jì)，猶如在平地矗立起萬丈高樓，用鐵杵磨成纖纖細(xì)針。

“一定要注重基礎(chǔ)，基礎(chǔ)是一切的前提。現(xiàn)在太多人選擇研究熱門問題，而研究汽車動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)問題的人越來越少?！睏钚憬ú恢挂淮卧诓稍L中表達(dá)基礎(chǔ)的重要性。

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

楊秀建于2006年開始進(jìn)行車輛動(dòng)力學(xué)問題的研究，并堅(jiān)信以后一定會(huì)向著智能化方向發(fā)展。楊秀建跨入汽車動(dòng)力學(xué)的大門，說起來還源于一次偶然機(jī)遇。當(dāng)時(shí)他在山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院車輛工程專業(yè)讀博士時(shí)，一次參加學(xué)術(shù)會(huì)議接觸到車輛動(dòng)力學(xué)研究的一些問題，受到了很大的啟發(fā)，于是博士論文就對(duì)車輛高速行駛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性及失穩(wěn)機(jī)制等方面進(jìn)行了研究。

“秋天大雁南飛時(shí)，都會(huì)有一定的方向，排成一字型或是人字型，后面的大雁也會(huì)跟著前面的大雁，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去仿佛形成了嚴(yán)謹(jǐn)有序的編隊(duì)，這樣一來就大大減少后排大雁飛翔時(shí)的空氣阻力?！睏钚憬ㄔ谙蛭覀兘榻B智能車輛編隊(duì)行駛的動(dòng)力學(xué)問題時(shí)這樣比喻道。

他強(qiáng)調(diào)智能車輛隊(duì)列控制就像大雁南飛時(shí)形成一個(gè)編隊(duì)，要掌握好科學(xué)的、合理的車與車之間的距離，這樣汽車在行駛時(shí)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(dòng)力，有了基礎(chǔ)才能攀登。楊秀建一直腳踏實(shí)地，精益求精，把基礎(chǔ)掌握在自己手中，用青春與無悔在汽車動(dòng)力學(xué)里飛奔。

科研與教學(xué)永不停歇

生命不息，科研不止，教學(xué)不停。在楊秀建看來，每一個(gè)研究項(xiàng)目成功的背后，每一位學(xué)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(jī)會(huì)，荒廢平日的積累也只能是望而興嘆；而只埋頭苦干讓機(jī)會(huì)白白流失也是得不償失。

在汽車動(dòng)力學(xué)理論方面，楊秀建對(duì)輪胎附著極限工況下的汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性理論和失穩(wěn)的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)而又深入的研究，在汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向失穩(wěn)與非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向失穩(wěn)的非線性分岔機(jī)制、汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向失穩(wěn)的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)方法及在汽車穩(wěn)定性控制中的應(yīng)用等方面進(jìn)行了系列的開創(chuàng)性研究，率先基于非線性動(dòng)力學(xué)平衡點(diǎn)穩(wěn)定性、靜態(tài)分岔、Hopf分岔理論對(duì)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(jìn)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(shè)計(jì)提供了有力的理論參考。

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

2010年12月，楊秀建主持了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“半掛汽車列車橫向穩(wěn)定性多目標(biāo)重構(gòu)控制的統(tǒng)一框架與策略研究”。他在很早以前，就在關(guān)注半掛汽車這種大型車，發(fā)現(xiàn)其安全性能非常差，經(jīng)常在高速行駛時(shí)發(fā)生折疊、側(cè)翻，穩(wěn)定性及控制非常復(fù)雜。而重型汽車列車可制動(dòng)控制的車輪多，本質(zhì)上是一個(gè)冗余控制的問題，為多控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行器故障容錯(cuò)控制問題提供了更多的選擇。他聯(lián)想到在飛機(jī)駕駛時(shí)，如果其中某個(gè)舵突然失靈了，我們可以嘗試把其他完好的舵進(jìn)行快速的重新搭配，來替代失靈的舵的作用。有想法才會(huì)有努力的方向與根基，楊秀建還于2015年申請(qǐng)主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高山公路環(huán)境下充液半掛液罐汽車橫向動(dòng)力學(xué)及適配技術(shù)研究”，目前還在研究中。他相信對(duì)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(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

在科研的同時(shí)，楊秀建也時(shí)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(fù)責(zé)任，要讓盡量多的同學(xué)對(duì)我的講課有興趣，愿意聽我講的內(nèi)容，并且能夠聽懂，這樣作為一名老師也會(huì)同時(shí)得到滿足感?！睏钚憬〞r(shí)常給學(xué)生灌輸一個(gè)理念：天道酬勤。機(jī)會(huì)是留給有準(zhǔn)備的人，但那個(gè)人也一定會(huì)是努力著的人。楊秀建只要一有空就會(huì)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(xué)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(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)問題為汽車的智能化發(fā)展提供有力的保障。”是金子總會(huì)發(fā)光，楊秀建也在一步步的積累與實(shí)踐中找到了科研的方向，教學(xué)的旗幟，人生的標(biāo)桿。