针对四轮转向汽车传统线性控制策略的局限性以及控制效果和稳定性差的缺点,在四轮转向系统二自由度模型基础上考虑车身的侧倾和轮胎的非线性特性,建立4WS三自由度非线性模型。在此基础上,利用模糊理论结合PID控制策略设计模糊PID控制器,并在角阶跃输入条件下,与传统的前轮转向汽车和比例控制下的四轮转向汽车进行了操纵稳定性仿真对比分析。仿真结果表明模糊PID控制器很好的弥补了线性控制器的缺点,提高了汽车的操纵稳定性和行驶安全性。

针对某轿车操纵稳定性较差的问题,利用ADAMS/Car据实车参数建立整车多体动力学模型,并利用相同工况下模型仿真与实车试验结果进行对比验证,确定模型的精确性。在此基础上对多个参数进行操纵稳定性对比分析,经分析发现前轮定位参数和悬架弹簧刚度等参数对汽车的操纵稳定性影响较大,以此为设计变量,采用响应面法结合统一目标法对汽车的操纵稳定性进行多目标优化,以此来提高该轿车的操纵稳定性。结果表明,该方法对汽车的操纵稳定性优化效果显著。

针对四轮转向汽车传统模糊PID控制算法控制效果及稳定性差等缺点,在四轮转向二自由度模型基础上考虑车身的侧倾及轮胎的非线性特性,建立三自由度非线性模型。在此基础上,利用最优控制理论设计了基于车辆状态反馈的最优控制器,并在阶跃、脉冲和蛇形等典型试验工况下,与传统的前轮转向汽车和模糊PID控制下的四轮转向汽车进行操纵稳定性仿真对比分析。仿真结果表明最优控制器能很好地跟踪理想模型,提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性。