随着汽车行业的发展,提高汽车操纵稳定性和安全性已经成为汽车技术发展的重要热点之一,转向工况下的操稳性和安全性要求也更高。而传统前轮转向车辆低速时转弯半径大,机动性差;高速时易发生侧翻,安全性差,作为车辆主动安全之一的四轮转向（4WS）逐渐进入人们视野。4WS系统即汽车在转向时,后轮会根据车速和前轮转角以一定的系数产生转角参与转向。而由于车辆转向系统是较为复杂的非线性系统,传统的机械控制和液压控制存在精度不高和响应时间长等问题,所以设计出优秀的控制策略成为研究重点。本文以改进传统二自由度车辆模型为基础,以提高操稳性和安全性为目标,对4WS系统的控制算法进行深入研究,并进行仿真试验验证。传统二自由度线性模型存在表达车辆运动状态时缺乏真实性、高速或大转角工况下转向特性失真等问题,对其进行优化。在二自由度模型基础上,考虑侧倾因素搭建三自由度线性车辆模型。考虑轮胎非线性特性,选用魔术公式搭建轮胎模型。继而结合车辆模型和轮胎模型搭建三自由4WS非线性车辆模型。对二自由度线性模型和三自由度非线性模型在阶跃输入下进行仿真对比分析,验证模型的正确性。在此基础上对4WS汽车进行转向特性分析和操纵稳定性分析,得出临界车速和理想横摆角速度,为4WS的控制策略研究打下基础。以质心侧偏角为零为控制目标,改进传统的模糊PID控制器,在其基础上搭建整车仿真模型,进行仿真分析。分析可知:该控制器能够改善车辆的操稳性,但存在质心侧偏角较大和响应速度慢的问题。针对问题,提出分数阶PID控制器,设计分数阶PID控制器数学模型,采用极点阶数搜索法和近似求解法整定分数阶PID控制器的参数,以达到控制系统的要求,进而搭建分数阶PID控制整车仿真模型。为验证控制器有效性,在角阶跃输入、正弦信号输入和脉冲信号输入下分别对改进的模糊PID控制器、分数阶PID控制和前轮转向进行仿真试验对比分析,得出结果。进一步验证了分数阶PID控制器的优越性。