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近年来随着汽车行业的发展，车辆在各行各业得到了广泛应用。越野车因为其良好的通过性也被应用到更多的场景，越野车的主要工作环境为非铺装路面等恶劣工况。在越野车中，多轴车辆的通过性较好，一般车轴在三轴及以上车辆被称为多轴车辆。多轴车辆具有轴距长、质量大、质心高等特点。这就会导致车辆存在低速转向时转向半径大、灵活性差、轮胎磨损严重等问题。基于多轴车辆存在的问题，全轮转向技术应运而生。全轮转向即车辆所有车轮均参与转向，为保证更佳的转向性能其一般拥有多种转向模式。分布式的线控全轮转向系统（6WS）能够实现六个车轮独立转向，使全轮转向的功能变得更丰富，本文针对6轮独立全轮转向车辆的几种特殊转向功能进行简要分析。
车辆通过常规转向模式能够完成绝大多数的转向或掉头任务，但是在实际道路的曲率半径小于车辆最小转弯半径时，由于物理运动限制，车辆无法完成这类转向任务。原地掉头模式能够使车辆在某些道路的宽度仅支持车辆单向行驶，且该宽度必须大于前后轮轴距的道路上进行掉头转向动作。此模式下，保持左前轮与右后轮转角为-45°，右前轮与左后轮转角为45°，中轴两轮保持零转角，通过控制系统控制每个车轮的扭矩，使得左侧车轮的转向与右侧车轮的转速相等，转向相反，以此实现车辆的原地掉头。图1是该模式下车辆的运动简图。
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图1原地掉头控制原理
汽车实现原地掉头的机理在于对左、右两侧车轮的速度控制，控制目标是保证左、右轮轮速大小相等，方向相反。控制方法是采用![]()
控制器对每个车轮进行转速控制，进而计算出每个轮对应的扭矩控制量，单个计算周期内的扭矩计算如下：![]()
其中，![]()
、![]()
、![]()
是![]()
控制参数，![]()
是车轮实际速度，![]()
是车轮参考速度，且由油门踏板开度与方向盘转角共同决定或由智驾系统决定，规定油门开度![]()
从0到1时，每个车轮的参考速度与油门开度![]()
（范围0-1）的关系用如下S曲线计算：
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其中，Vmax是允许的最大车速或安全车速。
对于掉头时的转动方向控制，采用方向盘输入的方式来确定车辆的旋转方向，方向盘逆时针旋转为正，考虑车辆中心区与死区以防止转向太过敏感，对方向盘的输入有效角度规定![]()
，其中，δm是定义的一个特征车速，以解决转向的中心区问题。当方向盘输入转角较小且不满足上述最小角度限制时，系统不会响应。另外，为了解决速度在临界点突变问题，定义一个函数：![]()
则最终的参考速度为：
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车辆通过常规转向模式能够完成绝大多数的转向或掉头任务，但是在实际道路的曲率半径小于车辆最小转弯半径时，由于物理运动限制，车辆无法完成这类转向任务。坦克掉头模式能够使车辆在某些道路的宽度仅支持车辆单向行驶，且该宽度必须大于前后轮轴距的道路上进行掉头转向动作。此模式下，保持每个轮的转角为零，通过控制系统控制每个车轮的扭矩，使得左侧车轮的转向与右侧车轮的转速相等，转向相反，以此实现车辆的原地掉头。图2是该模式下车辆的运动简图。![]()
图2坦克掉头控制原理
汽车实现坦克掉头的机理在于对左、右两侧车轮的速度控制，控制目标是保证左、右轮轮速大小相等，方向相反。控制方法是采用![]()
控制器对每个车轮进行转速控制，进而计算出每个轮对应的扭矩控制量，单个计算周期内的扭矩计算如下：![]()
其中![]()
、![]()
、![]()
是![]()
控制参数，![]()
是车轮实际速度，![]()
是车轮参考速度。车辆的参考速度![]()
由油门踏板开度与方向盘转角决定，计算方法与原地掉头模式相同。图3是单个电机的扭矩控制原理图。
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图3电机扭矩控制原理
此模式下，每个轴的转角方向和大小完全相同，以完成斜向的直线运动，这种转向模式一般在车辆低速时侧向空间比较小，不方便进行转弯运动但又需要进行侧向移动的工况下选择使用，图4是汽车在该种转向模式下的运动简图。![]()
图4蟹行转向原理
蟹行转向模式不同于其他常规转向模式，在该模式下，车身与行驶方向往往成一定角度，车轮此时沿行驶方向的几何分布并不对称，这使得车辆在这种模式下不能以过高的速度行驶。考虑车辆动力学，车辆的横向加速度可以表示为：![]()
横向加速度受轮胎与路面之间的附着系数约束，需满足如下关系：
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其中，![]()
是安全系数。当质心侧偏角和质心侧偏角速度很小近似为零时，横摆角速度的近似约束条件为：
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由于横摆角速度与纵向车速以及转弯半径有如下关系：
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在各转角比例系数确定的情况下，每个前轮转角都对应一个转弯半径，由车辆运动的几何关系可得知转弯半径与前轮转角有如下关系：
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可得：
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此模式下为了简化公式推导，将式中![]()
视做一个标定常数![]()
，则：
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规定单个车轮的转角范围为-45°至45°，Lc取作轴距d1+d2，则上述三种特殊的转向模式下的最大安全车速可简化为
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因此，在高附工况下，可简化为Vmax=5m/s。
