中文摘要：

多轴转向系统的耦合/匹配设计理论是解决当前多轴转向车辆轮胎非正常磨损和提高转向系统安全性的关键技术和难点。本课题采用理论和试验相结合的方法，在前期研究的基础上，通过引入车轮与转向盘的结构转角比和动态转角比，利用牛顿矢量力学推导基于后轴主动转向的多轴转向车辆耦合动力学模型。研究前后不同转向系统交叉耦合造成的轮胎异常磨损机理，提出并探讨应用质心零侧偏角增益调度法和转向杆系二维耦合优化法等新方法进行转向系统耦合设计的思想。同时，应用"Stiction+coulomb"模型，研究轮胎原地转向阻力矩的形成机理，并从理论和试验两方面分析其影响因素及变化规律。在此基础上，利用空间几何理论和数字样机技术，研究转向液压系统、轮胎原地转向阻力矩和转向杆系匹配设计的理论。本研究不仅为多轴转向车辆交叉耦合转向系统提供科学有效的耦合/匹配设计理论和方法，而且为多轴转向领域与国际最前端技术保持同步起到至关重要的作用。

结论摘要：

多轴转向技术正向采用机械液压助力转向和电控主动转向的双转向系统发展。但国内外关于双转向系统的设计理论还存在空白。为此，本课题展开了多轴转向系统的耦合/匹配设计理论研究。首先，采用试验和理论相结合的方法，根据提出的轮胎归一化变形模型，推导了轮胎原地转向阻力矩的模型，经验证该模型的误差小于10%，从而解决了多轴转向系统设计的根本问题。其次，针对双转向系统的转向耦合干涉问题，提出了双极限目标优化法。通过与固定转向中心的优化结果对比发现双极限目标优化法的最大转角偏差降低30.9%~59.9%，从而使多轴转向系统的研究提高到一个新的层次。第三，针对多轴转向系统耦合匹配优化，采用虚拟样机技术对影响转向杆系受力的因素进行了分析讨论。采用动态空间异面直线距离的矢量模型，推导了转向轴耦合匹配的动力学模型。第四，研究了多轴转向车辆模型跟踪控制、无静差跟踪控制、鲁棒控制、质心零侧偏角调度控制等控制算法。搭建了三轴电液主动转向控制实验台，并开展了硬件在环仿真研究。最后，推导了双转向系统的多轴车辆耦合二自由度普适动力学模型，为开展双转向系统的多轴车辆的稳定性研究奠定了理论基础。本课题研究成果填补了国内外在多轴转向系统设计领域存在的一些基本理论空白，对推动多轴转向技术的发展具有重要的意义。研究结果申报国家发明专利1项，发表论文11篇，其中EI检索3篇，SCI检索1篇。