随着工程建设和生产发展的需要,重型多轴车辆应用越来越广泛,其中,多轴转向性能好坏直接影响整车的操纵稳定性、主动安全性和使用经济性,如何提高车辆的转向性能是重型多轴车辆的重要技术攻关项目之一。目前,国外公开发表的关于多轴转向技术方面的文献很少,国内关于多轴转向技术的研究又主要集中在车辆转向杆系几何尺寸、布置位置的优化上,只有极少部分侧重于多轴转向的控制策略研究,这些文献往往把多轴车辆简化成一线性模型作为被控对象,且忽略驾驶员的主观反馈作用,综合考虑以上因素,本文对重型车辆转向控制策略做了进一步研究。重型车辆转向控制策略的有效性直接依赖于车辆动力学模型的精确性,本文分别从二自由度模型到三自由度模型、从线性模型到非线性模型、从开环车辆模型到驾驶员—车辆闭环模型来研究多轴车辆的转向控制策略。论文首先在已有的理论基础上,利用拉格朗日方程推导出多轴车辆线性三自由度动力学模型,通过输出反馈最优控制理论设计多轮横摆联合最优控制器,基于simulink对某三轴车辆在多轮横摆联合最优控制、比例控制以及前轮转向三种不同控制方法下的运动特性进行仿真分析。结果表明,多轮横摆联合最优控制要优于另外两种控制方法,并且在调整加权系数的过程中,发现质心侧偏角与侧倾角两个性能指标是相互制约的：当质心趋于零,侧倾角绝对值较大；反之侧倾角绝对值较小,质心又较大。因此最优控制实际上是取二者折中效果,以保证综合性能最优。多轴车辆线性模型仅适用于车辆受平衡状态附近的小扰动行驶工况,当车辆在高速、低附着路面等极限情况下行驶,轮胎侧偏特性不再呈线性特性,而具有强烈的非线性,多轴车辆线性模型已不能准确描述实际车辆的动力学特性,那么基于线性模型设计的控制器自然也随之失效。为此,本文推导出多轴车辆非线性二自由度动力学模型,该模型具有两大特点：一是引入魔术公式轮胎模型；二是考虑垂直载荷载左右车轮上的重新分配。通过在不同工况下仿真对比线性模型与非线性模型的阶跃响应特性,验证了该非线性模型具有可行性。针对该非线性模型,本文提出基于理想模型跟踪的非线性多轴车辆控制,对多轮转向直接横摆力矩联合控制、零质心控制以及前轮转向三种不同控制方法进行仿真比较,结果表明多轮转向直接横摆力矩在极限工况下能有效控制车辆的运动,使车辆具有较好的操纵稳定性。考虑到车辆本身是一个复杂的系统,前面所建立的被控对象模型都是实际车辆系统的不精确的表示,因此需要设计一鲁棒控制器,使得控制器与所有可能车辆模型组成的闭环系统均内部稳定且能满足预期的性能指标。本文引入能克服系统不确定性的结构奇异值u理论,利用线性分式变换把系统转化成适合用u分析与综合的统一框架结构,提出二自由度鲁棒控制器设计方法,一方面增加控制系统设计自由度；另一方面降低了控制器设计的难度。仿真结果表明,本文设计的前馈控制器对车速变化能进行独立补偿,反馈控制器对路面附着系数变化、轮胎侧偏刚度变化等引起的摄动具有很好的抑制性能,较好的实现了零质心侧偏角和横摆角速度跟踪控制目标,使系统具有良好的跟踪性能和鲁棒性。然而,车辆的操纵稳定性不光取决于车辆本身的固有特性,还与驾驶员的操纵行为紧密相连,为了更深入研究多轴车辆的操纵稳定性,本文推导出车辆—驾驶员闭环系统动力学模型,对闭环系统中参数如前视时间以及校正环节中系数进行分析计算：运用特征值判据以及稳定裕度判据对闭环系统进行稳定性判断,并讨论不同前视时间以及不同速度对闭环系统稳定性的影响；最后通过双移线试验以及蛇行试验两种典型工况模拟仿真,分析零质心控制以及前轮转向下闭环系统的运动特性。