四轮转向是汽车领域的新技术。与二轮转向汽车相比,四轮转向汽车有如下优点:低速转弯时,转向半径小,汽车的灵活性高;高速行驶时,能迅速地改变车道,提高了汽车的操纵稳定性。本文在四轮转向(Four Wheel Steering)、4WS系统的动力学特性和控制研究上进行了一些探索,主要完成了以下工作:首先系统地介绍了4WS的系统组成,并对4WS的转向过程进行了研究,分别分析了4WS在高速和低速下的转向特性,得出了其与普通2WS的区别和优势所在,及其在故障处理方面的优势策略。在对4WS进行研究的基础上,建立了汽车2WS二自由度线性模型、4WS二自由度线性模型、4WS三自由度线性模型。分析了4WS模型中的非线性因素,其中着重研究了轮胎非线性对汽车四轮转向系统的转向特性及行驶稳定性的影响,介绍了一些常见的轮胎模型,并分别对其特点进行了介绍,选择“魔术”公式来表达侧偏力与侧偏角的关系。在对轮胎进行大量实验研究的基础上,拟合出轮胎的侧偏力与侧偏角关系曲线,确定了“魔术”公式的相关参数并建立了4WS二自由度非线性模型。基于4WS二自由度线性模型,设计了PID控制器,并在MATLAB平台中对侧偏角响应、横摆角速度响应进行了仿真,验证了控制结果,得出了4WS系统可以很大程度上改善各响应特性的结论。验证了本文提出的动力学模型的合理性,并基于模拟结果对以后的控制器设计工作提出了一些合理化建议。最后对本文的研究内容和不足进行了分析总结,并对4WS以后的研究和发展方向进行了展望。