主动转向作为有效提高车辆操纵稳定性和主动安全性的有效手段,是未来发展的一个趋势。本文主要针对主动后轮转向控制策略以及测试展开研究,主要是瞄准汽车行业的迫切需要,突破国外技术封锁,进一步推广和普及主动后轮转向系统。首先,分别建立了FWS车辆和4WS车辆的线性二自由度动力学模型,并对横摆角速度和侧向加速度的传递函数进行了推导,从理论上分析了4WS车辆的稳态特性,理解了4WS车辆运动的基本性质。然后经过分析,确定系统的控制目标为“质心侧偏角为零”,并通过分析车辆的转向过程,从几何学的角度对该控制目标的特点进行了阐释。同时,提出了基于变权重系数的LQR最优控制方法,设计了仿真实验,将其与FWS车辆和4WS比例转向车辆进行对比。仿真实验结果表明:4WS提高了车辆的稳定性和主动安全性,但同时也存在转向过程中横摆角速度和侧向加速度增益减小的问题。另外结果表明,基于LQR的最优控制方法对目标的控制效果显著,在不同的工况下都能很好的实现控制目标。其次,对常用的估计质心侧偏角的方法进行了研究。然后,基于Uni-Tire轮胎模型和非线性车辆动力学模型,提出了利用非线性全维状态观测器估计质心侧偏角的方法。同时,结合Carsim中提供的轮胎数据,借助Matlab优化工具箱中的“curve fitting”工具,对轮胎模型中的未知参数进行了辨识。最后,通过仿真实验对该估计方法的有效性进行了验证。结果表明:该控制方法具有很高的估计精度,具有实用价值。然后,对系统开发过程中涉及的硬件和软件进行了介绍。后轮转向系统执行器采用的是凯迪拉克CT6同款的后轮转向器。为对执行器进行控制,重新设计了转向器上的行程传感器以及永磁同步电机的控制器,文章围绕设计过程进行了详细的介绍,同时对PCB板的绘制要求进行了说明。其次,介绍了基于单片机循环方式的任务设计方法,并对系统软件的具体架构,以及基于模型的自动代码生成技术和单片机相关的Block开发技术进行了说明。除此之外,对系统开发的整套调试工具链进行了讲解,包括代码生成、程序编译、程序下载、信号监视。另外,设计了转向执行电机的实验台架,开发了三闭环电机位置跟随控制方法,成功的实现了对执行器的控制。同时,在某企业的转向台架上,通过发送正弦位置指令以及给定恒定负载,对电机控制方法的实际效果进行了实验验证。最后,搭建了硬件在环实验台架,并针对实验台架的硬件组成,SCANeR、Carsim、Matlab/Simulink软件联合仿真的设置以及通讯机制进行了说明。以及设计了相关实验工况,对系统控制策略进行了验证,实验结果和仿真实验结果相吻合。由于实验台存在通讯延迟的问题,电机控制并没有进行联合测试。另外,对本文提出的控制策略的优势与不足,以及改进方向做出了解释和说明。