重型半挂车具有运输量大、运输效率高等诸多优点,因此在公路运输方面应用较为广泛,但是传统重型半挂车由于牵引车与挂车之间通过第五轮耦合连接,在低速转弯时路径跟随性能较差且轮胎磨损严重,在高速行驶时容易发生侧向失稳造成重大交通事故。而多轴转向系统具有拖车轮胎可以转向的特点,不仅能够改善重型半挂车的轮胎磨损,还可以减少转弯时的占道宽度以提高机动性,这也在一定程度上防止了交通拥堵。此外,通过合理的主动控制车轮转角还可以降低后端放大率,提高重型半挂车在高速行驶时的侧向稳定性。基于以上优点,多轴转向系统在重型车辆行业得到广泛关注,如何有效研究多轴转向系统控制策略提高整车转向性能是普遍关心的热点与核心问题。针对重型半挂车在低速行驶时轮胎磨损严重、在高速行驶时侧向稳定性差的问题,本文依托国家自然科学基金项目(51575224)和吉林省科技发展计划项目(20160101275JC),在查阅国内外文献的基础上,深入分析重型半挂车的经济性、机动性和操纵稳定性等性能需求,针对多轴转向系统的特点研究整车多轴转向控制策略,旨在改善挂车单元的路径跟随能力和轮胎磨损,兼顾低速机动性和高速侧向稳定性。为了提高重型半挂车的控制效果,首先运用双模型和稳态值结合的方法对简化车俩模型刚度参数进行辨识;其次利用刚度辨识三维图依据车辆状态实时变化车辆关键参数,提高简化模型的精度;然后以改善路径跟随性能和轮胎磨损为目标,分别提出模糊转向控制策略和变比例转向控制策略;最后以加强高速侧向稳定性为主要目标,采用线性二次调节器控制方法,为了克服传统调节参数方法效率低下的问题,引入遗传算法对控制权重系数进行优化以达到最优控制的效果,本文主要进行如下三个方面的研究工作:(1)建立了适用于车辆非线性特性的重型半挂车简化模型,包括三自由度车辆模型和五自由度车辆模型。考虑到轮胎侧偏刚度与车身侧倾刚度随车辆行驶状态变化的非线性特点,提出两个车辆模型与稳态值法相结合的方法辨识出不同车速和方向盘转角下的刚度辨识三维图。为了验证所建立的车辆简化模型的精度,进行变车速变转向工况在线仿真,与TruckSim车辆模型进行对比结果表明:所建立的简化车辆模型能够精确地反映车辆的动力学特性。(2)提出了两种重型半挂车低速机动性控制策略,分别为模糊转向控制策略和变比例转向控制策略,并进行了对比研究。模糊转向控制策略利用模糊逻辑理论和挂车转向角分配方法确定各轮胎转向角。变比例转向控制策略首先根据多轴转向运动学模型确立挂车各轮胎的转向几何关系,利用轨迹误差确立变比例调节参数和延时转向时间的离线辨识三维图,进而对各个轮胎转角进行精确调节。为了验证两种控制策略的有效性,在定车速变转向角和定转向角变车速工况下进行仿真,与传统重型半挂车进行对比来验证所提出低速控制策略的有效性。(3)针对高速行驶易发生侧向失稳的问题,基于线性二次调节器提出高速侧向稳定性控制策略。为了反映实际道路对驾驶员的影响,引入驾驶员模型实现重型半挂车的闭环仿真。以侧向稳定性相关的车辆状态作为线性二次调节器的性能指标,建立最优性能指标函数求解最优控制量,以轮胎转角几何关系分配挂车单元的各轮胎转向角。为了克服传统经验方法效率低下且非全局最优的问题,引入遗传算法对权重系数进行优化。最后进行高速单移线和双移线运动仿真,验证高速侧向稳定性控制策略的有效性。