车辆动力学集成控制(Integrated Vehicle Dynamics Control,简称IVDC)通过协调转向系统、制动/驱动系统以及悬架等子系统来进一步提升车辆的综合性能。随着车辆电控技术的发展,不少企业已对该领域展开了研究,市场上也不断出现了许多相关的产品,车辆动力学集成控制已成为近年来底盘技术研究的重点和难点。本文采用理论推导和仿真分析相结合的方法,重点研究了车辆四轮转向和直接横摆力矩(通过制动系统实现)的集成控制,以及探讨了在车辆动力学控制过程中非常重要的一个状态变量,即车辆质心侧向速度的估计问题。首先,本文建立了一个考虑车辆在水平面内运动及车身侧倾的8自由度整车动力学模型,并将以此推导的车辆系统动力学方程作为本文研究的基础。关于轮胎建模部分,本文综合考虑了轮胎模型在设计过程中对精度和复杂程度的要求,利用CarSim的虚拟轮胎试验,建立了能够反映轮胎非线性特性且形式简洁的Burckhardt轮胎模型。针对在实际应用中车辆的侧向速度难以直接测得的问题,本文以车辆动力学和运动学为基础,采用卡尔曼滤波方法,建立了一个车辆质心侧向速度观测器并进行了研究。仿真研究结果表明,该速度估计效果良好,可以满足车辆动力学滑模控制器的设计要求。以提高车辆的操纵稳定性为目的,本文采用“主环—伺服环”的控制结构设计了一个车辆稳定性控制器。在主环中,采用滑模控制理论计算得到控制过程中所需要的控制力和力矩;而轮胎非线性放到伺服环中处理。为了验证所设计的控制器的有效性,以MATLAB/Simulink和CarSim为联合仿真平台进行了驾驶员开环和闭环仿真。研究结果表明该滑模控制器能够很好地抑制车辆质心侧偏角,并跟踪期望横摆角速度,从而车辆的操纵稳定性得到了提升。