考虑车辆动力学特性,汽车在一些低摩擦系数,高速,大转角,侧偏纵滑复合工况下等极限条件下,很容易失去稳定。而轮胎作为车辆与地面接触的唯一部件,其力学特性对车辆的性能表现作用巨大。而在实际情况下,受到环境变化、制造工艺误差以及测量技术的局限性等因素影响,各种轮胎参数具有不确定性,轮胎的一些动态性能很难得到精确估计,这对于极限工况下车辆的稳定性分析和控制十分不利。为此,本文目的在于考虑轮胎参数存在的不确定性,建立随机轮胎力学模型用于车辆动力学研究,分析不确定因素影响下车辆稳定性表现,并提出一种横摆力矩控制方法,对于有概率失稳的临界工况下车辆,保持其稳定性。其中,在轮胎参数的随机性表达方面,采用多项式混沌法,表达轮胎摩擦系数与侧偏刚度两个因素的随机分布。在车辆稳定性分析方面,建立考虑不确定性的相平面,通过稳定区域划分,判断不同初始条件下车辆稳定性。在车辆控制方面,提出失稳度的指标用于两个LQR控制器权重分配,使处于临界稳定状态的车辆重新回到稳定状态。本文主要研究内容安排与结论如下:(1)轮胎参数随机性表达:通过轮胎试验模拟不确定因素,分析轮胎与路面间摩擦系数与轮胎侧偏刚度的随机分布,结果表明试验范围内摩擦系数的随机性呈正态分布,侧偏刚度的随机性呈均匀分布;基于多项式混沌原理实现两参数的随机性表达。(2)轮胎随机力学特性建模与整车性能仿真:基于Uni Tire轮胎模型和多项式混沌原理,建立轮胎随机力学模型,仿真可知,轮胎随机力学特性在带状区域内按照一定概率密度分布,且线性区较非线性区分布带窄,更接近确定工况下表现;建立车辆十四自由度模型,仿真得到车辆稳定性指标也呈带状分布,处于临界稳定工况的车辆具有一定概率发生失稳,开始出现失稳时的临界车速与摩擦系数和方向盘转角有关。(3)相平面稳定性分析:将轮胎参数不确定性引入相平面分析,利用随机相平面分析不确定性影响下车辆稳定性。相对于确定条件下相平面,考虑不确定性后,车辆稳定边界变成按照一定概率密度分布的稳定边界带,边界带外沿外部点对应车辆状态失稳,边界带内沿内部点对应车辆状态稳定,边界带中间点对应车辆状态有概率失稳。同一相平面内左右两条边界带的概率分布情况相对于平衡点中心对称。(4)车辆稳定性控制:基于随机相平面稳定边界带提出失稳度的指标用以表达考虑随机性的车辆的失稳概率,设计了基于稳定区域和失稳区域的两个LQR控制器,通过失稳度分配权重。仿真可得,不确定性影响下临界工况下车辆的稳定性得以改善。