越野车被广泛应用于抢险救灾、军民运输、资源勘探等方面，考虑到其经常遇到桥头、断头险路、窄巷、拥挤停车等转向困境，而四轮毂电机驱动系统具备多动力源、输出转矩精准独立可控以及响应迅速的特点，搭载该系统的越野车可实现多种驱动模式，可以极大地提升越野车的转向灵活性，因此，研究四轮毂电机驱动越野车在特殊工况下原地转向具有重要意义，本文将对车辆原地转向的动力学特性与影响因素分析、相关参数估计以及转矩协调优化控制等关键问题展开研究。
针对四轮毂电机驱动越野车原地转向运动机理进行分析。从整车架构与控制特点分析出发，结合台架试验结果表明各轮毂电机系统转矩精准可控且响应迅速，具备原地转向功能实现的条件；其后对运动车轮受力分析，基于稳定转向时的横摆力矩和阻力矩，确定原地转向时的车身稳定域；最后通过理论分析与仿真试验总结车辆自身的结构参数轴距-轮距比、路面附着与地形坡度等条件对原地转向机制的影响规律，明确原地转向的稳定域约束条件及控制目标。
针对原地转向中路面附着系数与坡度难以通过传感器准确获取的问题。首先建立车辆原地转向的七自由度动力学模型，设计一种基于自适应衰减无迹卡尔曼滤波算法的路面附着系数估计方法，并在不同附着路面进行仿真验证，结果表明所设计的估计算法具有收敛速度快、整体波动量小与准确度高的优点；其次将动力学与运动学坡度估计方法相结合，同时基于改进的最小二乘法来提升系统滤波的收敛速度，再设定逻辑门限值，将两者估计坡度值依据噪声频率分布进行融合，从而构建成一种基于逻辑门限触发的多方法融合的坡道估计算法，通过仿真验证可知该算法能够快速准确地识别当前坡度值。
针对原地转向功能在不同路面上的适用性问题，设计了一种以车辆零转向半径为主要控制目标，同时考虑原地横摆转向时的稳定性、响应性以及鲁棒性的多目标协调优化的控制策略。首先基于驾驶员意图、所识别的路面坡度与附着条件决策出当前路面下的期望横摆角速度；其次依据不同模式判断决策出原地转向的起动力矩，并利用模型预测控制算法进行期望横摆角速度跟踪与各轮转矩初步分配；最后为了保证车辆原地转向时的稳定性并减小转向中心的偏移，基于横摆稳定性进行各轮转矩协调优化控制，依据当前车轮滑转率进行驱动转矩调节介入与退出判断，进而采用滑模控制算法将各轮滑转率控制在最优值附近，考虑到车辆在坡道转向运动时造成的轮荷转移，对各轮转矩进行动态矢量调节，以此实时优化各轮胎的附着利用率及滑转率的超调量。
基于前述机理分析和控制策略设计，利用Carsim-Matlab/Simulink联合仿真平台搭建四轮毂电机驱动越野车及相应原地转向控制策略模型，选取高附路面、低附路面与坡道路面工况进行仿真与实车试验，结果表明本文所设计的控制策略能够依据路面坡度与附着差异，自适应决策出期望横摆角速度，自动调节各轮驱动转矩实现期望轨迹的稳定跟随，并在整个原地转向运动中，期望横摆角速度的跟随误差控制在7%以内，车轮滑转率控制在30%附近，转向中心最大偏移量控制在0.5m以内，从而实现车辆在高附路面上提升其横摆响应性、低附与坡道路面提升其横摆稳定性的控制目标。
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