轮毂驱动汽车通过将驱动电机直接安装在轮毂内,实现了电机到车轮的直接驱动,是一种新构型的车轮独立驱动系统,具有结构紧凑、传动效率高、传动链短、易于布置的优点,得到了广泛的关注,是电动汽车一种重要的发展方向。其驱动车轮的驱动扭矩可独立调节,可分别处于驱动状态和制动状态(电机再生制动),因而在车辆动态调节与控制上具有更大的自由度和灵活性,能够使汽车具有更好的安全性和操控性。本文针对轮毂驱动汽车的牵引力控制和横摆稳定控制问题,研究控制算法,并对控制算法进行仿真分析。本文的工作兼具理论意义和工程实际意义。为了对轮毂电机动力学特性进行全面分析,本文首先分析了轮毂驱动汽车车身、车轮和轮胎的非线性特性,在此基础上,基于Matlab/Simulink建立了轮毂驱动汽车动力学特性的仿真模型。基于此模型对轮毂驱动汽车在不同附着系数路面上进行了直线加速、转向工况仿真。在直线加速仿真中,在中、低附着系数路面上,车轮滑移率较大,超过轮胎最佳滑移率值。在转向工况中,在中、低附着系数路面上,汽车横摆率不能跟踪驾驶员期望横摆率,汽车转向失去稳定性。通过上述仿真,提出了本文的控制问题。针对在中、低附着系数路面上,驱动工况中,车轮滑移率较大的问题,设计了牵引力控制算法。所用的控制模型为非线性车轮动力学模型,为了使车轮滑移率跟踪最佳滑移率,以车轮滑移率为状态,驱动电机扭矩为控制输入。为了保证系统的稳定性和鲁棒性,采用滑模控制算法。通过轮毂驱动汽车的加速工况仿真,验证了所设计的控制算法能够保证车轮滑移率不超出最佳滑模率,并且在汽车受到横向扰动时,车身的横摆率、横向偏移较小。为了提高汽车转向操控性,使汽车横摆率跟踪驾驶员期望横摆率,本文设计了横摆稳定控制算法。所用的控制模型为7Do F非线性模型,包括三个车轮运动状态和四个车轮转向速度,并且还包括非线性轮胎模型,以四个驱动电机的扭矩为控制输入。考虑到控制对象为多输入多输出系统,且控制输入具有物理约束,采用了非线性预测控制方法设计横摆稳定控制器。通过仿真,可以看出所设计的控制器使横摆率跟踪驾驶员期望横摆率,侧偏角被控制在较小的范围,提高了汽车的操控性。