随着汽车“智能化”与“电动化”的发展,对汽车主动安全技术提出了更高的要求,车辆侧向运动控制系统作为主动安全系统中的重要系统,对于保证车辆的侧向运动稳定性及安全性至关重要,研究车辆侧向运动控制系统,最终归于对转向系统的控制研究,因此,本文对前轮转向系统和四轮转向车辆的侧向运动控制进行研究与对比分析。本文在国家自然科学基金项目“基于驾驶员特性的新型线控转向系统控制机理和评价方法研究”(编号:51575223)的支持下,对前轮转向和四轮转向车辆的侧向运动稳定性及路径跟踪性能进行研究与对比分析,以汽车转向时的横向预瞄偏差和汽车质心侧偏角为被控参数,设计耦合与非耦合的滑模控制器以提高车辆的路径跟踪能力和稳定性;在此基础上,针对车辆状态参数变化或者存在扰动时车辆抵抗干扰的鲁棒性保守的问题,设计滑模自适应控制器进行控制。通过CarSim与MATLAB/Simulink进行联合仿真试验对控制策略进行验证。主要研究内容如下:1.基于MATLAB/Simulink建立汽车动力学模型及横向预瞄偏差模型。首先对车辆动力学模型和轮胎模型进行研究,然后建立“魔术公式”轮胎模型并分析轮胎特性,再然后分别建立前轮转向车辆与四轮转向车辆二自由度模型,根据道路中心线的切线与车辆纵轴线间的夹角、预瞄偏差、车辆质心至道路中心线的距离偏差等参数建立横向预瞄偏差模型。并对建立的车辆动力学模型进行可靠性的验证。2.车辆转向控制策略研究。对前轮转向系统和四轮转向系统的控制策略进行研究。首先对传统转向系统在前轮转角反馈控制策略、橫摆角速度反馈控制策略、橫摆角速度和前轮转角综合控制策略下进行试验仿真,对比分析三种控制策略的控制效果,在此基础上对线控四轮转向系统进行前轮转角前馈、橫摆角速度反馈控制的仿真;对传统转向系统的三种控制策略和线控四轮转向系统的控制策略进行驾驶模拟器试验,在此基础上,并分别对比两系统的侧向运动控制的轨迹跟踪性能及操纵稳定性。3.车辆侧向运动控制算法研究。在对传统转向系统及四轮转向系统进行了仿真对比分析的基础上,为了同时保证车辆侧向运动控制的稳定性、路径跟踪能力,以横向预瞄偏差和质心侧偏角为被控目标,设计耦合与非耦合滑模控制器;因为上述的控制策略并没有考虑到车辆实际行驶过程中车辆状态参数或者外界环境因素变化的影响,因此为了改善被控车辆抵抗干扰的鲁棒性保守问题,设计滑模自适应控制器,利用李雅普诺夫稳定性分析理论对设计的控制器进行稳定性分析。4.通过MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台,对滑模控制、滑模自适应控制方法设计的控制器进行多工况的仿真对比分析;为了验证控制方法的稳定鲁棒性与性能鲁棒性,进行了基于不同纵向车速变化的参数摄动和不同附着系数的外部扰动的道路仿真试验。试验结果表明本文所提出的控制方法能够有效提高被控车辆的侧向运动稳定性,具有较好的路径跟踪能力,并且对纵向车速及外界扰动具有良好的鲁棒性。