作为工程机械的重要组成部分,铰接式转向车辆(简称为铰接车)以良好的机动性、广泛的适应性、较高的生产率、较低的运营成本等优点,广泛应用于农业、建筑、林业和采矿等行业。然而由于缺乏自动回正力矩、驾驶员视野随转向而动、以及全液压转向自身缺陷等一系列问题,导致铰接车的可操纵性变差、行驶稳定性降低,造成了一定的驾驶员操作负担、影响了车辆的行驶安全。为解决上述问题,本文立足于搭建准确的铰接车数学模型并实现可视化仿真,深度研究铰接车横摆稳定性的影响因素,并从驾驶操纵和车身稳定性两个层面对铰接车的姿态进行控制。针对目前铰接车模型在准确性、仿真实时性、可视化显示等方面不能兼顾的问题,推导、搭建了耦合全液压转向系统在内的铰接车非线性系统数学模型,并分别以实车场地试验和多体动力学模型对数学模型在低速和高速时的准确性进行了验证。开发了基于虚拟现实的铰接车可视化仿真模型,使铰接车模型同时具备了较高的仿真精度、较快的仿真速度、以及更好的视觉效果。通过外接方向盘和踏板组件的方式,实现了铰接车的驾驶员在环仿真。基于铰接车2-DOF和3-DOF模型,分析了轮胎侧偏刚度、整车质心位置、液压转向系统等效扭转刚度等对铰接车稳定性的影响。讨论了两种线性模型的优缺点,给出了适合铰接车稳定性控制的参考模型。基于实车试验结果分析了铰接车方向盘转角与折腰角之间的非线性对应问题,并通过对非线性车辆模型的仿真分析找出了造成铰接车方向盘与折腰角不能同时回正的原因。分析了铰接车横摆稳定性的影响因素,给出了铰接车稳定性参考Map图。为解决铰接车可操纵性差以及行驶环境影响驾驶员安全的问题,提出了一种基于动态虚拟地形场的铰接车路径跟踪控制策略。设计了基于主动安全的车速控制器;建立了虚拟地形场的截面函数,给出了直接侧偏角控制和虚拟道路侧倾控制两种方法纠正侧偏的影响;根据相关参数的可变性,将虚拟地形场函数划分为基本地形和动态地形;结合铰接车动力学模型与虚拟地形场下车辆侧倾产生的轮胎侧向力,得出主要折腰角,与补偿角叠加共同组成目标折腰角;针对方向盘与折腰角不能同时回正的问题,提出了固定传动比与PID反馈控制相结合的铰接车转角控制方法。在MATLAB/Simulink环境中建立了铰接车无人驾驶路径跟踪控制器,分别在环形道路、双移线道路、蛇形道路等工况下进行了路径跟踪控制仿真,并将结果与驾驶员在环仿真控制结果进行了对比。结果表明,无人驾驶路径跟踪控制以较小的误差和较平稳的转向操作,显示出对驾驶员控制的绝对优势,验证了铰接车无人驾驶路径跟踪控制算法的有效性。针对铰接车相对横摆稳定性差、容易受到多种因素影响的问题,设计了两种铰接车的横摆稳定性改进办法。首先通过改进液压转向系统的结构方案、对液压转向缸进行补油压力控制改善铰接车的横摆稳定性,并通过仿真分析确定了适合35t铰接车的补油压力参考值。之后设计了基于LQR的铰接车横摆稳定性控制器,以及基于最优轮胎利用率的车轮驱动力分配控制器,并设计了车轮防滑控制器。最后通过仿真验证了铰接车横摆稳定性控制器的有效性和鲁棒性。