随着世界军事变革的不断深入,全电战斗车辆已经成为各国军用车辆发展的重要方向。本文以“十二五”国防重点预研项目8×8轮毂电机驱动车辆为背景,分析了车辆具有全轮主动转向功能的性能特性,并以此为基础进行车辆操纵稳定性研究。全轮主动转向功能的加入提升了车辆的机动和操稳性能,但执行器数量的增多也增加了控制难度。本文首先从车辆动力学出发,建立了8轮轮毂电机全轮转向车辆非线性22自由度模型,包括车身6自由度以及车轮的旋转和垂向16自由度,并分别对车轮、轮胎、悬架等重要子系统进行了建模,本文同时还搭建了基于预瞄最优侧向加速度理论的驾驶员模型从而构成“驾驶员-车辆-路面”闭环系统。为了分析四轴车辆的操稳特性,本文建立了四轴车辆二自由度车辆参考模型,对车辆在传统双前轴以及全轴转向形式下的方向盘阶跃输入稳态响应进行了对比分析,并针对车辆横摆角速度、质心侧偏角与车辆稳定性之间的关系进行了探讨。针对全轮驱动转向车辆非线性、执行器冗余的特点,本文提出了一种基于分层结构的操纵稳定性控制策略,包含上层车辆运动控制器、下层轮胎力分配控制器以及期望轮胎力跟踪控制器。其中上层控制器采用滑模控制算法重点解决车辆运动状态控制;下层控制器采用最优控制分配方法重点解决约束条件下的轮胎力分配控制,并提出了误差跟踪和性能优化双重目标函数,约束条件下的轮胎力分配采用积极集方法进行求解;期望轮胎力跟踪控制器采用滑模控制算法实现对由逆轮胎模型计算得到的期望滑移率和侧偏角的跟踪,并最终计算得到各执行器的具体输出。文章的最后,对本文提出的具备期望轮胎力跟踪控制的全轮驱动转向分配控制策略8WD8WS+(Eight Wheel Driving and Eight Wheel Steering Plus)进行了高速高附着路面双移线、中速低附着路面双移线、蛇形试验、对开路面制动以及执行机构失效五个工况下的仿真分析,并通过同无期望轮胎力跟踪控制的全轮驱动转向分配控制策略8WD8WS(Eight Wheel Driving and Eight Wheel Steering)和全轮驱动前四轮主动转向分配控制策略8WD4WS(Eight Wheel Driving and Four Wheel Steering)对比,验证了8WD8WS+的有效性。另外对所搭建的8轮轮毂电机全轮转向模型车,本文也做了简要介绍。