不断丰富的乘用车类型,以及不断复杂化的汽车动力学控制策略,对车辆状态参数的精度提出了更高的要求。作为车辆状态参数的关键组成,质心侧偏角以及路面峰值附着系数在乘用车平台上不能实时测量,对其进行有效地状态参数估计显得尤为重要。对于质心侧偏角估计,本文运用车辆动力学领域已有的轮胎和车辆模型,设计了一种基于轮胎力的质心侧偏角闭环观测器,这一观测器将线性二自由度车辆模型的运动微分方程作为原系统,将UniTire统一轮胎模型用于构造观测器的状态反馈,两者组合到一起,构成了“车速-滑移率-轮胎力-加速度-车速”的观测器闭环。从试验验证结果看,本文的质心侧偏角观测器可以有效地抑制加速度测量值所携带的噪声以及偏移量,实现对车速以及质心侧偏角的有效估计。对于路面峰值附着系数估计,本文创新性地推导出了“利用附着系数-轮胎刚度”的路面峰值附着系数观测器原系统,并基于这一原系统成功设计出了具有“利用附着系数、滑移率-轮胎刚度-路面峰值附着系数-轮胎力-利用附着系数”闭环特征的路面峰值附着系数观测器。在进行观测器设计时,考虑到车辆以及轮胎在纵滑、侧滑工况下的动力学特性有较大区别,所以本文设计的路面峰值附着系数观测器在面向纵滑、侧滑工况时是不一样的。本文按照状态观测器设计的基本思路,首先设计面向纵滑工况的路面峰值附着系数观测器原系统。之后运用UniTire统一轮胎模型构造状态观测器纵向轮胎力的反馈校正项,使得观测器形成闭环。最后,从实验验证的结果看,本文面向纵滑工况的路面峰值附着系数观测器可以有效识别冰雪路面并给出可靠的路面峰值附着系数状态估计值,达到了预期的效果。为进一步实现对潮湿水泥路面、干燥水泥路面的有效识别,本文开发了面向侧滑工况的路面峰值附着系数观测器。在进行观测器设计时发现,其与质心侧偏角观测器必定形成耦合,例如进行路面峰值附着系数估计则必须要侧向车速输入,而进行质心侧偏角估计则必须要轮胎侧滑刚度输入。为保证所设计观测器的可靠性,本文运用“控制变量”的思想,首先在试验车上安装组合惯导设备,将质心侧偏角以及侧向车速当成已知量,单路设计面向侧滑工况的路面峰值附着系数观测器并进行验证。从验证结果看,在质心侧偏角已知的情况下,本文面向侧滑工况的路面峰值附着系数观测器可以有效识别冰雪路面、潮湿水泥路面以及干燥水泥路面。在此研究基础上,本文继续设计了质心侧偏角与路面峰值附着系数联合状态观测器,在设计状态观测器时并不只是将质心侧偏角观测器、路面峰值附着系数观测器进行简单拼接,还从观测器全局优化的角度,在联合状态观测器的背景下对质心侧偏角估计、路面峰值附着系数估计算法进行了改动。从试验验证的结果看,本文质心侧偏角与路面峰值附着系数联合状态观测器既可以实现对不同路面的识别,还可以有效地进行质心侧偏角估计。由于联合状态观测器只需要乘用车上最基本的信号作为观测器输入,并且有可观的参数估计效果,在讲求“低成本且可靠”的乘用车领域有很好的应用前景。