重型多轴转向车辆作为支撑国家基础设施建设领域的重要力量，其运动控制技术是迈向智能化的基础。本书通过剖析现有的研究成果与发展基础，深入探讨重型多轴转向车辆的动力学特性，从车辆动力学建模、系统特性规律分析、轨迹跟踪与稳定性控制策略等多方面系统梳理多轴车辆运动控制的理论研究框架，为提升重型多轴转向车辆的操纵性及复杂工况下的稳定性提供理论支撑，推动重型多轴转向车辆在无人化、智能化技术方面的突破与创新。
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前言
第1章 重型多轴车辆运动控制概论 1
1.1 研究背景 1
1.2 重型多轴车辆控制与理论研究框架 3
1.3 重型多轴车辆模型研究现状 5
1.3.1 重型多轴车辆动力学模型 5
1.3.2 重型多轴车辆动力学模型优化与转向特性 6
1.4 重型多轴车辆横摆稳定性研究现状 8
1.5 车辆轨迹跟踪研究现状 10
1.5.1 车辆轨迹跟踪 10
1.5.2 重型多轴车辆轨迹跟踪 11
1.6 轮胎力分配研究现状 11
1.7 轮胎力观测研究现状 12
1.8 重型多轴车辆构型与转向系统研究现状 14
1.8.1 多轴转向模式与转向轴形式 15
1.8.2 重型多轴车辆动力转向系统 17
1.8.3 车辆转向系统控制 28
参考文献 33
第2章 轮胎力模型 44
2.1 物理模型 44
2.1.1 刷子轮胎模型 47
2.1.2 Dugoff轮胎模型 58
2.1.3 Gim轮胎模型 59
2.2 半经验模型 62
2.3 经验模型 64
2.4 重载工况下的轮胎力模型实例 67
2.4.1 横向马鞍形分布的轮胎力模型 67
2.4.2 原地转向阻力矩模型 78
参考文献 98
第3章 多轴转向车辆动力学模型 101
3.1 整车动力学建模 101
3.1.1 建模方法 101
3.1.2 子系统模型 107
3.1.3 模型的自由度与简化 113
3.2 整车模型分析 125
3.2.1 模型适用工况分析 126
3.2.2 各工况下运动学模型与动力学模型的特征 129
3.3 建模实例 131
3.3.1 Simulink模型 131
3.3.2 TruckSim模型 134
3.3.3 不同建模方法模型对比 137
参考文献 139
第4章 车辆稳定性分析 141
4.1 车辆转向特性分析 141
4.1.1 稳态响应特性 142
4.1.2 不足转向特性条件及影响因素 145
4.1.3 瞬态响应特性 150
4.1.4 基于Simulink的整车响应特性分析 156
4.2 基于相平面的稳定性分析 160
4.2.1 相平面法概述 160
4.2.2 相平面分析 160
4.3 基于李雅普诺夫指数的稳定性分析 173
4.3.1 李雅普诺夫指数的概念及其计算 174
4.3.2 李雅普诺夫指数稳态求解结果分析 177
4.3.3 李雅普诺夫指数瞬态求解结果分析 186
参考文献 202
第5章 多轴转向车辆转角配置方案 204
5.1 控制与模型分析 205
5.1.1 二轴车辆的控制分析 205
5.1.2 多轴转向车辆的控制分析 208
5.1.3 运动学问题与动力学问题分析 210
5.2 零质心侧偏角配置 222
5.2.1 零质心侧偏角控制模型建立 222
5.2.2 零质心侧偏角实施策略 225
5.2.3 零质心侧偏角策略的开环响应 228
5.3 最小轮胎滑移能耗配置 229
5.3.1 轮胎横纵向滑移能耗模型建立 230
5.3.2 最小轮胎滑移能耗的响应 233
5.4 最大稳定裕度配置 234
5.4.1 最大稳定裕度控制模型建立 235
5.4.2 最大稳定裕度实施策略 237
5.5 轮胎力均匀一致性配置 239
5.5.1 轮胎力均匀一致性控制模型建立 240
5.5.2 轮胎力均匀一致性实施策略 241
5.5.3 轮胎力均匀一致性响应 242
5.6 特殊转角配置 246
5.6.1 锁轴转向模式 246
5.6.2 提轴转向模式 249
5.6.3 蟹行转向模式 250
参考文献 251
第6章 多轴转向车辆的轨迹跟踪控制器设计 252
6.1 控制系统架构分析 252
6.2 模型预测控制 254
6.2.1 多轴转向车辆预测模型建立 255
6.2.2 模型预测控制的优化求解 260
6.2.3 转角配置方案 262
6.2.4 模型预测控制实例 265
6.3 模糊自适应PID控制 269
6.3.1 PID控制基础 270
6.3.2 模糊控制基础 271
6.3.3 模糊PID控制设计 272
6.3.4 转角配置方案及模糊PID控制实例 280
6.4 线性二次型调节器控制 284
6.4.1 线性二次型调节器的状态方程 285
6.4.2 线性二次型调节器的最优控制 286
6.4.3 线性二次型调节器的误差模型 288
6.4.4 转角配置方案及线性二次型调节器控制实例 289
6.5 滑模控制 293
6.5.1 滑模控制器控制目标 294
6.5.2 滑模控制器数学模型 295
6.5.3 转角配置方案 296
6.5.4 滑模控制实例 297
6.6 结构奇异值综合鲁棒控制 298
6.6.1 结构奇异值μ定义 299
6.6.2 鲁棒稳定性和鲁棒性能的μ分析方法 299
6.6.3 用于μ综合方法的车辆模型 302
6.6.4 2自由度控制器的设计 304
参考文献 307
第7章 基于轮胎力分配的重型多轴车辆轨迹跟踪实车验证 308
7.1 多轴全轮转向实车试验台搭建 308
7.1.1 控制系统设计 309
7.1.2 执行系统设计 310
7.2 多轴全轮转向实车模型验证 312
7.3 基于轮胎力分配的轨迹跟踪方法硬件在环试验验证 314
7.3.1 试验方案设计 314
7.3.2 试验结果分析 314
7.4 融合轮胎力分配的轨迹跟踪控制方案实车试验验证 317
7.4.1 试验方案设计 317
7.4.2 试验结果分析 318
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