汽车稳定性控制是通过车载控制系统实时调整车辆的运行状态,使车辆能够按照驾驶员的意图行驶,并防止车辆失稳的汽车主动安全装置,是当前国际上汽车主动安全领域的研究热点。随着控制技术的发展和系统成本的降低,将很有可能全面替代ABS成为现代汽车的标准装备。在国外,最近几年汽车稳定性控制得到了快速地发展,已经开始在中、高级轿车上大量装备;而我国在此领域的研究刚刚起步,开展这项研究具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本文围绕着自主开发汽车稳定性控制系统这一主题,在借鉴国外研究成果的基础上,就汽车稳定性控制系统建模、汽车稳定性控制的力学原理分析、控制算法设计以及控制效果评价等方面进行了详细论述。首先,论文在分析H.B.Pacejka教授提出的魔术公式基础上,进一步完善了全工况轮胎力学模型,并建立了轮胎附着极限下汽车稳定性控制的数学模型,为控制系统的仿真研究奠定了模型基础。其次,说明了直接横摆力偶矩控制法提高极限工况下弯道加速(或制动)行驶能力,从而改善汽车操纵稳定性的机理,为汽车稳定性控制提供了理论基础。最后,运用滑模变结构控制理论,基于质心侧偏角和横摆角速度这两个控制变量分别提出三种具有针对性的控制策略,在Simulink仿真平台上,对带有汽车稳定性控制器和不带汽车稳定性控制器的车辆模型进行了仿真研究;对不同工况下汽车稳定性控制策略的具体应用及车速、转向特性和控制参数等因素对控制品质的影响进行了研究。仿真结果证明了该汽车稳定性控制算法的有效性和鲁棒性。对仿真结果的比较分析表明:在低附着路面上应以β控制为主,以控制过大的质心侧偏角;在高附着路面上应以γ控制为主,从而抑制较大的侧向加速度;而在中等附着路面上,应根据实际车辆响应参数来决定到底应该采用何种控制策略。由于联合控制策略综合考虑了质心侧偏角和横摆角速度之间相互耦合的关系,克服了单独横摆角速度控制时质心侧偏角过大,以及单独质心侧偏角控制时对理想横摆角速度跟踪不好的缺点,因而优势明显,联合控制策略下的车辆具有最佳的操纵稳定性。本文的研究工作为进一步发展车辆稳定性控制系统提供了可借鉴的控制策略,同时也对研究车辆运动分析及其仿真实验有一定的帮助。