四轮转向技术能够实现汽车在低速转向行驶时,减小汽车的最小转弯半径;在高速转向行驶时,减小汽车的横摆角速度和侧倾运动,使驾驶员更加容易控制汽车行驶姿态。因此,四轮转向技术具有良好的操纵稳定性和主动安全性,已成为现代汽车重要的新技术之一。本文结合线性轮胎的侧向力与侧偏角之间的关系,建立四轮转向汽车二、三自由度整车的数学模型,应用最优控制规律对四轮转向汽车进行多变量多输出的综合控制分析;同时对高、低速转向工况下汽车的性能进行仿真研究,并与前、后轮转角成比例和只有前轮转向的汽车进行实验对比分析。在此基础上,建立带有转向系统的四自由度四轮转向整车的数学模型。分别进行三、四自由度和不同转向传动比的仿真对比分析,并得出质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、侧倾角、侧倾角速度和侧倾角加速度随时间的变化曲线。本文通过多体动力学仿真软件ADAMS/View建立四轮转向汽车的机械模型,结合魔术公式的轮胎模型,使用最优控制理论与MATLAB/Simulink进行联合仿真实验。本文结果表明,最优控制的四轮转向系统能够保证质心侧偏角为零,低速时可以减小最小转弯半径,高速时减小了横摆角速度的反应时间和超调量,改善了汽车的机动灵活性、操纵稳定性和行驶安全性。