近年来我国灾害事故频发,多轴应急救援车辆作为陆地救援的主要装备,需要在复杂路面行驶条件下具有较高的机动性、平顺性和操纵稳定性。目前,被动悬架是多轴应急救援车辆常采用的结构,但其参数不可随路面不平度和车辆的振动状态实时调节,导致应急救援车辆在低等级路面上的行驶性能较差,严重影响救援作业的效率。主动悬架系统通过控制执行器输出能量来抵消路面冲击作用,能够有效提高车辆在不同等级路面条件下的机动性、平顺性和操纵稳定性,满足应急救援车辆对悬架系统的性能要求。作为主动悬架系统的核心,主动悬架控制策略已成为近年来车辆控制领域的研究热点。另外,整车的机动性、平顺性和操纵稳定性水平不仅取决于悬架系统,还依赖于悬架系统和转向系统的协调工作。目前针对多轴车辆主动悬架和转向系统集成控制的研究还处于探索阶段。本文依托国家重点研发计划课题“高机动性应急救援车辆（含消防车辆）专用底盘及悬挂关键技术研究”（项目编号:2016YFC0802902）,为使多轴应急救援车辆在复杂道路行驶条件下的机动性、平顺性和操纵稳定性得到提高,对主动悬架系统控制策略、主动悬架和转向系统集成控制策略进行系统且深入的研究。具体研究内容包括:（1）采用模块化和分块建模的思想,完成了所研究车辆原有的互联式油气悬架系统的非线性建模,分析了互联式油气弹簧和整车互联式油气悬架系统的刚度特性和阻尼特性,为后续主动悬架系统控制策略的研究提供了对比基准。（2）研究了基于自抗扰技术的主动悬架系统非线性控制策略。充分考虑主动悬架系统中的众多非线性和不确定因素,基于自抗扰控制和有限时间稳定控制的思想,提出了一种基于非线性扩张状态观测器（ESO）的有限时间稳定输出反馈控制策略,驱使车身的振动状态于有限时间内收敛。利用Lyapunov稳定性理论和几何齐次性理论,以车身的垂向运动为例,系统地证明了有限时间稳定输出反馈控制器的稳定性,解决了基于非线性ESO的控制器稳定性证明困难的难题。通过分析剩余子系统的零动态特性,确保了整车主动悬架系统的闭环稳定性和约束性能。仿真结果表明,与被动油气悬架和基于线性ESO的渐进稳定输出反馈控制器相比,所提出的控制策略可以更好地提高三轴应急救援车辆的机动性和平顺性,同时满足操纵稳定性的约束要求。（3）研究了基于位移控制的主动悬架系统控制策略,提出了一种新型的电液伺服作动器位移控制方法。分析了基于位移控制的主动悬架控制器的控制思路,将其分为主环控制和子环控制。主环控制器参考本项目组的发明专利CN110281727A,利用车辆的逆运动学和位姿偏差补偿的思想,解算可提高车辆平顺性的各个作动器的理想位移量。创新性地提出了一种基于非线性采样数据状态观测器（Non-linear Sampled-data ESO,NLSDESO）的子环输出反馈控制器,有效消除了电液伺服作动器系统的复杂非线性、匹配和非匹配扰动以及传感器输出信号离散性对作动器实际控制效果的不利影响,实现对理想位移信号的高性能跟踪控制。同时利用Lyapunov稳定性理论,对NLSDESO的收敛性和电液伺服（离散-连续）混合系统的闭环稳定性进行了系统的证明。Matlab和AMESim联合仿真结果表明,所提出的考虑输出信号离散性的子环控制器是可行的,且可以提高电液伺服作动器的瞬态和稳态位移跟踪精度。（4）研究了多轴车辆主动悬架和全轮转向系统的协调控制策略。分析了主动悬架和转向系统的耦合机理,建立了三轴车辆整车的十一自由度非线性动力学模型和轮胎的非线性“Dugoff”模型。考虑转向系统的非线性和不确定性影响,基于super-twisting滑模控制思想和有限时间分离原理,提出了一种新型的三轴车全轮转向super-twisting滑模控制策略,避免了传统滑模控制中常出现的抖动现象,且可使转向系统状态在有限时间内收敛于理想参考轨迹。三种典型转向工况下的仿真结果表明,相比前轴转向、全轮转向比例控制、不连续切换滑模控制等策略,所提出的全轮转向控制器具有显著的优越性,可以更好地提高三轴应急救援车辆的机动性和操纵稳定性。基于已设计的主动悬架有限时间稳定控制器和全轮转向super-twisting滑模控制器,进一步设计了多轴车辆主动悬架和转向耦合系统上层协调控制器,仿真结果验证了耦合系统协调控制策略可以有效提高整车的综合行驶性能。（5）对整车主动悬架系统进行试验研究。搭建了悬架单元试验平台,在不同控制增益、不同采样周期和不同控制方法下进行多组电液伺服作动器位移跟踪控制试验,验证了考虑输出信号离散性的子环控制器的可行性和高性能位置伺服控制效果。搭建了三轴应急救援车辆整车试验平台,在不同路障工况下进行实车道路试验。试验结果表明,相比互联式油气悬架系统,采用基于位移控制的主动悬架控制策略可将车身的垂向位移、俯仰角和侧倾角均方根值降低30%左右,有效提高了车辆的行驶平顺性。