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多轴车辆轴距长、质量大、质心高,低速转向时转弯半径大,机动性差,高速转向时转向稳定性差,容易失去方向控制发生事故。全轮转向技术可以有效地提高车辆的操纵稳定性,因此展开关于多轴全轮转向车辆的操纵稳定性的研究很有必要。本文以某全轮转向6×6重型车辆为研究对象,针对前中轴机械转向、前中轴机械转向+后轴比例控制转向、前轴机械转向+中后轴比例控制转向、等三种转向模式下,从工程化的角度出发,采用基于零质心侧偏角比例控制策略对多种转向模式下的车辆操纵稳定性进行了分析比较。研究工作具体如下。(1)建立描述三轴车辆全轮转向的平面线性二自由度模型;基于零质心侧偏角比例控制策略推导出在前轴机械转向+中后轴比例控制转向、前中轴机械转向+后轴比例控制转向两种转向模式下的车轮偏转角控制规律;推导了在前轴转向、前中轴转向以及三轴转向模式下的稳态横摆角速度增益的公式。(2)在MATLAB/Simulink中进行了前中轴机械转向、前中轴机械转向+后轴比例控制转向、前轴机械转向+中后轴比例控制转向三种转向模式下时域响应特性仿真研究,对比分析三种转向模式下的车辆质心侧偏角和横摆角速度的变化规律;运用数值仿真方法,在MATLAB中研究前轴转向、前中轴转向以及三轴转向模式下车辆稳态横摆角速度增益以及在相同转向模式下中轴相对于车辆质心位置变化对车辆稳态横摆角速度增益的变化规律的影响。(3)基于ADAMS/Car建立了两种包含位移作动器的三轴全轮转向多体动力学模型:前中轴机械转向+后轴比例控制转向模型采用一个位移作动器驱动后轴车轮转向,前轴机械转向+中后轴比例控制转向模型采用两个位移作动器驱动中后轴车轮转向;中后轴车轮偏转角大小和方向由作动器上的位移驱动函数决定,位移驱动函数由整车采用的转向控制策略确定。(4)基于三种三轴车辆多体动力学模型进行了操纵稳定性仿真试验,对比分析了不同转向模式的仿真结果,结果表明:两种三轴全轮转向模式的车辆操纵稳定性明显好于前中轴机械转向模式,前轴机械转向加中后轴比例控制转向的三轴车辆操纵稳定性比前中轴机械转向加后轴比例控制转向的更好。(5)针对前轴机械转向+中后轴比例控制转向模式,提出了三轴车辆全轮转向的最优控制策略。在MATLAB/Simulink中与前中轴机械转向+后轴比例控制转向的三轴车辆以及前轴转向的三轴车辆进行仿真对比研究,结果表明:采用最优控制的全轮转向车辆操纵稳定性有效提高,减小了质心侧偏角和横摆角速度的瞬态响应时的震荡超调量,并且保持驾驶员的转向感觉,不增加其高速行驶时的驾驶负担。