多车辆协同控制系统是智能交通系统的重要组成部分,它通过控制技术使车辆协同行驶,从而达到增加道路的通行效率和安全性的目的,而多车辆协同换道和合并是实现多车辆完成复杂任务的关键技术,因此,本文针对多车辆的换道和合并问题展开了研究,主要有以下几方面:首先通过建立世界坐标系和车体坐标系来描述车辆的位姿,并从运动学系统和动力学系统两方面建立了数学模型,为多车辆换道和合并控制器的设计奠定了基础。其次,考虑到轨迹规划是实现多车辆换道和合并的必要条件,本文采用多项式的轨迹规划方法,分别针对前方没有障碍车辆和有障碍车辆时的换道轨迹进行规划,并考虑当通信畅通时和通信受限两种状况下设计了两种不同的多车辆换道策略,并完成了多车辆通讯时序设计,及多车辆安全策略与多车辆合并策略。然后,设计了基于Backstepping的滑模轨迹跟踪控制器,实现上述多车辆换道和合并轨迹的跟踪,利用Lyapunov稳定性定理证明了控制器的稳定性,并通过MATLAB仿真跟踪圆轨迹和多车辆换道轨迹对控制器的有效性和合理性进行验证。最后,通过智能交通实物仿真系统的设计与建立,对通讯系统、车道循迹和速度控制进行测试,实现了多车辆的车道换道与合并的轨迹跟踪,验证了该控制器的有效性。