近年来我国公路运输行业正处于快速发展阶段,与此同时也带来了一系列问题。公路运输效率低下、道路负荷较大、通行效率较低以及运输成本高等问题急需寻求解决办法。重型商用车队列行驶不但能提高高速公路通行能力,提高队列整体燃油经济性,还能提升商用车运输的安全性等。本文通过采用模型预测控制来建立队列控制器,以高速行驶工况下的重型商用车为研究对象,通过联合仿真软件对搭建的重型商用车队列稳定性和有效性进行分析,并通过智能小车平台进行实验验证。首先,利用相关理论对卡车系统建模。根据对卡车纵向行驶过程进行受力分析,从而建立其纵向动力学模型和逆纵向动力学模型以及模型的驱动制动切换逻辑模块,并对逆纵向动力学模型中的逆发动机模型进行优化。利用仿真软件Matlab/simulink与Trucksim建立联合仿真模型对模型的有效性进行验证,并将该车辆模型作为后续商用车队列联合仿真实验中的车辆模型。然后,对商用车队列行驶控制系统进行设计。对商用车队列采用分层控制的方法,上层为期望加速度决策层,下层为车辆机械驱动制动控制层。将商用车队列中的前后车的车辆间距,前车速度、后车速度、加速度等相关参数作为控制器的状态量进行输入,通过模型预测控制算法决策出跟随车辆所需的车辆加速度,从而驱动后车进行跟随行驶。根据相关理论,在队列控制器中考虑前车对后车的加速度干扰,将前车加速度考虑进控制器的输入状态量中。在后文中将所设计的优化后的队列控制器与一般控制器的控制效果进行对比,以验证在考虑前车加速度干扰的情况下控制器对队列的稳定性和有效性的提升效果。最后,对搭建的队列控制器进行联合仿真验证和智能小车实验验证。利用仿真软件Trucksim与Matlab/simulink将上述卡车车辆模型和设计的控制器模型进行联合仿真验证。选取典型行驶工况分别对优化和一般控制器进行对比验证,以分析优化后控制器的控制效果。并对优化后的控制器进行另外四种复杂工况下的联合仿真验证,分析其在各个工况下的控制效果。同时搭建智能小车实验平台,将设计的优化控制器进行多工况下的半实车实验,分析其在实物上的实验效果。通过对仿真实验和智能小车平台实验结果分析,表明优化后的队列控制器比一般控制器效果更好,具有较好的跟车效果,对队列稳定性和有效性都有较大的提升。而在智能小车平台上也具有良好的控制效果,证明了该控制器在实物平台上的有效性。