四轮转向(4WS)技术作为提高车辆操纵稳定性和行驶安全性的有效控制方式之一,已经受到越来越多的关注和研究。大量研究和实车测试表明,4WS技术在改善车辆低速转向灵活性,提高高速行驶安全性方面有着显著优越性。基于此,本文以四轮转向车辆为研究对象,旨在研究影响四轮转向车辆操稳性的因素,探寻四轮转向更好的控制策略和控制方法,主要研究内容如下:(1)根据牛顿第二定律和牛顿力学矢量体系,建立二自由度、三自由度四轮转向车辆数学模型,分别对两种模型进行仿真对比分析,仿真结果表明三自由度模型仿真曲线与车辆真实的转向特性更加贴合。其次,基于二自由度车辆模型的横摆角速度增益公式,通过利用Matlab编程,得到了2WS和4WS横摆角速度增益曲线,仿真图像表明四轮转向相比于两轮转向车辆有较好的转向特性。(2)以二自由度四轮转向数学模型为例,建立前后轮比例控制和比例加横摆反馈联合控制两种常用控制方法,分析在该两种控制方法下前轮角阶跃激励对4WS车辆稳态的影响,仿真结果表明这两种控制方法在低速和高速控制时各有优缺点,相比前轮转向均在一定程度上改善了车辆低速时的灵活性及中高速时的转向稳定性。(3)四轮转向后轮控制方法的研究。根据模糊PID控制基本原理,采用比例加横摆角速度反馈的控制策略,一起构成模糊PID控制器,该控制器的输入量是横摆角速度和理想横摆角速度之间的偏差和偏差变化率,输出量是K _p、K _i、K_d三个参数的变化量。同时就粒子群优化模糊PID参数的基本原理做了介绍,分析了基于粒子群寻优模糊PID的实现过程及控制器的优化设计,建立了基于粒子群优化的模糊控制器的仿真模型。(4)通过在Adams/View中建立起包括车辆轮胎、悬架系统、转向系统、制动系统、动力及车身等子系统,设置后轮转角为系统状态变量,然后在Car模块下完成四轮转向整车多体动力学模型装配。利用Car/Control接口导出Adams四轮转向模型,同时设置输入、输出变量,并与Matlab进行联合仿真,分别进行了前轮角阶跃和ISO移线两个试验,验证了前文研究的四轮转向控制方法的有效性。(5)研究时滞对含电动助力转向的四轮转向车辆操稳性的影响。通过分析电动助力转向系统结构和工作原理,推导时滞量产生的机理以及如何定性表达时滞量的大小。建立驾驶员理想模型,并与Car/Control接口导出的Adams四轮转向模型结合组成人-车闭环控制系统,通过联合仿真不断改变时滞量的大小,得到不同的输出响应曲线。仿真结果表明时滞对车辆的质心侧偏角和横摆角速度等有很大影响,将导致车辆稳定性变差甚至失稳。