良好的操纵稳定性能够使汽车拥有更好的主动安全性能,保障生命财产安全,提高汽车操纵稳定性一直是科技工作者的研究热点。本文以四轮转向汽车为研究对象,通过设计基于模型预测控制的四轮转向汽车稳定性控制器和基于模糊PID控制理论的四轮转向汽车稳定性控制器,来优化系统控制策略;通过优化设计的四轮转向汽车路径跟踪稳定性控制器,来保障行驶稳定性问题,以期提高汽车的操纵稳定性。本文具体研究内容如下:(1)在充分分析了四轮转向汽车操纵稳定性控制国内外研究现状的基础上,首先建立了四轮转向汽车线性二自由度车辆动力学模型,推导状态空间方程,为后续研究准备理论基础。然后基于CarSim车辆动力学软件建立整车动力学模型,并搭建MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台,为后续仿真验证做准备。随后基于四轮转向汽车二自由度车辆动力学模型设计了三种四轮转向汽车角传动比,通过仿真试验证实了四轮转向汽车拥有较好的低速操纵性和高速稳定性。(2)考虑相关系统约束问题和优化问题,设计了基于模型预测控制的四轮转向汽车稳定性控制器;在控制算法中对输入和输出等相关变量进行了合理性的约束,设计了基于控制目标的优化函数,通过对优化问题求解得到能够实现控制目标的后轮转角。同时,考虑系统的不确定性因素,设计了基于模糊PID控制理论的四轮转向汽车稳定性控制器,以控制目标实际值与参考值的偏差及偏差的变化率作为输入,以后轮转角作为输出对汽车进行控制。通过联合仿真平台对两个控制器的性能进行了验证,同时依据对比选优的中心思想,通过对仿真结果的分析从中选出了性能最优的四轮转向汽车稳定性控制器。(3)基于模型预测控制理论,设计了四轮转向汽车路径跟踪稳定性控制器。控制器能够同时控制前后轮角,将汽车稳定性控制目标考虑到路径跟踪算法中,通过对优化问题进行优化求解,得到了能够同时实现路径跟踪和提升稳定性的前后轮转角。通过联合仿真平台在高低附着路面下进行了参考路径跟踪性能仿真试验,结果表明所设计的控制器能够有效地对参考路径进行跟踪,同时其在跟踪过程中的行驶稳定性要明显高于前轮转向汽车。