本文基于横摆率跟踪控制理论,设计了具有良好经济性和可靠性的四轮转向(Four-Wheel Steering,简称4WS)汽车控制系统,进行了汽车操纵稳定性的仿真和分析。首先分析了轮胎稳态侧偏特性的各种理论模型和经验模型,建立起G. Gim轮胎和4WS车辆的侧向动力学仿真模型,介绍了Adams软件的多体动力学建模和应用。提出4WS车辆的H∞优化控制算法。在Matlab环境下,对汽车重心处的侧滑角、横摆率和侧向加速度响应特性进行了时域和频域仿真,分析了前轮转向(Front Wheel Steering,简称FWS)和4WS车辆开环操纵稳定性,研究了汽车操纵稳定性的影响因素。基于“单点最优预瞄”理论,建立起包含驾驶员-汽车-道路的闭环系统。根据典型试验路况的频谱特性,采用双移线道路,进行了FWS和4WS汽车的闭环操纵稳定性仿真,在时域内分析了两种汽车的闭环操纵稳定性。提出以道路作为输入、车辆响应作为输出,在频域内分析闭环系统的动态特性的方法,得到了满意的结论。进一步在不同附着系数的路面和极限行驶条件下对汽车闭环系统的操纵稳定性进行了仿真。结果表明, 4WS汽车在高速时的开环和闭环操纵稳定性得到了明显改善;其操纵稳定性表现出对道路附着系数和轮胎侧偏刚度的良好鲁棒性。