四轮独立驱动汽车是一种由轮毂电机提供驱动力的电动汽车,与传统内燃机汽车相比,其各轮毂电机均可独立控制,且电动机的响应时间比传统内燃机短得多。因此,四轮独立驱动汽车的动力学性能更为灵活,且在控制器设计方面更有优势,是未来的一个重要发展方向。而对于现代汽车来说,安全性能是其最重要的特性之一,保持车辆行驶时的横向稳定性可以有效防止车辆出现侧滑、翻滚等危险情况。因此,本文以四轮独立驱动汽车为研究对象,针对其动力系统设计了能够提高车辆横向稳定性和操纵性能的控制器。基于单独可控的轮毂电机,设计了分层控制结构。具体工作如下:首先,分析了四轮独立驱动汽车的动力学特性,建立了描述车辆动力学性能的七自由度整车模型,并基于车辆运行条件做出了一些简化,得到了面向控制器设计的二自由度车辆模型。其次,考虑多种实际情况,设计了上层控制器部分。考虑车辆的纵向速度为系统不确定参数以及执行器饱和,利用齐次多项式参数依赖方法设计了基于状态反馈的多目标控制器;考虑车辆质心侧偏角难以测量,设计了静态输出反馈控制器,并利用一种两步启发式算法来求解控制器增益;考虑时变的纵向车速,降低了用于表示不确定参数的多胞体面积,并考虑控制器增益扰动,设计了非脆弱多目标线性时变参数控制器。通过仿真验证了所设计控制器的效果。最后,设计了下层用于分配横摆力矩的最优化算法。考虑从上层至下层的分配误差以及轮胎的工作载荷,通过最小化它们的值来优化分配结果,最终求解出了每个轮毂电机应该输出的力矩。多种转向工况下的仿真结果都表明,所设计的控制器能够有效将车辆的质心侧偏角和横摆角速度控制在一个合理范围,且接近它们的参考值。同时,所设计的控制力矩分配算法保证了较小的分配误差和较低的轮胎利用率。基于本文所设计的控制策略,车辆的横向稳定性和操纵性能可以得到有效的提升。