自动驾驶作为交通运输产业发展的新阶段,对其进行安全研究具有十分重要的意义。自动驾驶包含控制、感知、规划等技术层面,自动驾驶控制作为底层执行是实现自动驾驶的基础,对执行控制层的良好控制与否直接影响车辆的可操控稳定性。本文主要聚焦于车辆轨迹跟踪控制时的稳定性,基于模型预测算法开发优化控制器以及进行稳定性分析,完成自动驾驶车辆的安全研究。首先,本文在研究初期进行了车辆横向动力学建模,推导运动特性和姿态位置的动力学方程并对推导方程进行离散化处理,然后介绍了模型预测控制基本原理,给出了增广后的离散状态空间模型,基于Carsim/Simulink联合仿真平台搭建了控制模型,为后续的控制策略设计和改进控制器做了铺垫。其次,基于MPC提出了自适应增益控制策略。将车辆横摆角和轨迹位置的权重比值作为目标对象,对不同速度下的各组权重比值进行仿真后设计出跟随速度自适应变化的输入权重的控制策略。对结合该控制策略后的自适应增益MPC控制器与传统预瞄控制进行对比仿真,验证了所提控制策略在提高车辆稳定性能上的有效性。最后,采用不同于MPC控制器用到的参考路径规划算法以及调整控制结构对LQR控制器进行了改进。改进LQR控制器与MPC控制器在速度工况和路面附着系数工况下进行了对比验证,改进LQR控制器在控制车辆行驶方面表现了更为优异的性能,响应参数反映了车辆稳定的行驶状态。分析仿真数据,建立了横摆角速度-车辆侧偏角相图内的安全包络值域,为未来的车辆安全研究提供了参考判据,接下来会进行利用结合感知层的前沿自动驾驶控制技术研究