随着电驱动技术的发展,独立驱动多轴车辆逐渐成为当今军用轮式车辆的重要型式。军用车辆的应用工况复杂多变,需要具有良好的机动性和操纵稳定性。独立驱动多轴车辆相比于传统车辆而言,其各轮驱动力矩独立可控,使其车辆动力学控制具有更大的发挥空间和转向性能提升潜力;然而由于其结构复杂性的提升,对控制系统的准确性、合理性和有效性也提出了更高的要求,因此有必要针对独立驱动多轴车辆转向控制系统进行深入研究分析。本文以8×8独立驱动多轴车辆为研究对象,基于车辆动力学对转向性能优化控制进行研究,确定了不同输入和车辆运动状态下的相应转向性能优化控制目标,分析了车辆行驶稳定性、低速机动性和高速操稳性的控制特点,并进行相应控制策略研究,通过数学模型仿真、基于状态观测器的联合仿真与实车试验,对控制系统进行了分析验证,为独立驱动车辆的转向性能优化控制提供了整套方案。基于车辆动力学,建立了8×8独立驱动多轴车辆的11自由度整车系统模型,包括车身的纵向、侧向和横摆运动以及8个车轮的回转运动,该模型包含了整车模型、驱动系统模型和驾驶员模型,同时考虑了载荷转移和轮胎非线性特性,建立起“人-车”系统以对车辆的转向性能进行更加全面的研究;同时建立了线性2自由度模型作为车辆运动状态的参考;根据试验样车参数进行仿真验证,证明了模型的准确性与合理性,能够作为后续转向性能优化控制研究的基础。通过分析车辆的转角极限和附着极限确定了车辆的运动状态区域,以此为基础确定了转向性能优化控制中行驶稳定性、高速操稳性和低速机动性的控制目标,并对车辆参考状态量进行了识别和修正;根据不同子目标下车辆运动状态的特点分别进行相应控制策略研究:(1)针对车辆行驶稳定性,分析了影响车辆行驶稳定性的相关因素并确立了控制变量,考虑到车辆行驶时经常处于此线性运动状态,设计了简单快速、可靠性强的控制策略,应用PID控制算法通过分别增减两侧车轮驱动力的大小来改善车辆的行驶稳定性;(2)针对车辆高速操稳性,考虑到此时车辆处于极限运动状态,简单改变车轮驱动力的大小已不能达到很好的控制效果,为了控制的精确性,此时对车辆进行分层控制,分别解决横摆力矩待调节量计算和驱动力矩调节量合理分配的问题,上层控制器基于滑模控制算法对车辆横摆力矩待调节量进行计算,在计算时考虑到横摆角速度和质心侧偏角对车辆运动状态的影响,分别设计了滑模控制器,并确定了选择逻辑,下层控制器在得到横摆力矩待调节量的基础上,将驱动力矩待调节量的合理分配问题转化为有约束条件的优化问题,基于最优控制理论对驱动力矩调节量在不同车轮上进行了分配,在确定误差目标函数的基础上加入了最优目标函数,使得分配结果在提高车辆操稳性的同时也保证了轮胎力的可调节裕度。(3)针对车辆低速机动性,通过对驾驶员的控制输入和车辆运动状态分析,确定了车辆机动性控制的进入条件,在不同驱动力变化量下对车辆的机动性进行了仿真分析,同时考虑到驾驶员对提高车辆机动性的需求和对车辆的驾驶适应性,制定了对车辆机动性控制的开环控制策略,通过仿真试验分析控制策略的合理性和有效性。为进一步研究上述控制系统的有效性进行联合仿真分析。首先根据车辆的实际应用现状,针对目前不易测得的车辆状态信息和路面参数信息,基于无迹卡尔曼滤波算法设计了车辆状态观测器,通过观测器能够得到车辆的纵向速度、侧向速度、质心侧偏角、轮胎动态参数以及路面附着系数等信息,在此基础上,基于Trucksim和Simulink搭建了联合仿真试验平台,在不同工况下,对本文提出的车辆转向性能优化控制系统进行了全面的仿真分析,证明了控制系统的有效性和合理性。最后搭建了8×8独立驱动多轴车辆实车试验平台并进行实车试验研究,对控制系统的实时性可靠性进行验证分析。实施了车辆行驶稳定性试验和低速机动性试验,通过不同工况分析实时控制下车辆的转向性能优化效果,试验结果表明,本文提出的转向性能优化控制系统能够根据驾驶员的输入和车辆状态对车辆进行实时控制,提升了车辆的转向性能。