辅助驾驶系统依赖于如车辆转向稳定等车辆主动控制的可靠性。主动控制系统设计的基本思想是保持轮胎在驾驶员熟悉的线性特性区域内工作,从而保证车辆横向运动的稳定。同时,车辆操纵性能的可靠性、稳定性和舒适性很大程度上取决于对车辆纵向速度、横向速度和轮胎-路面附着系数等状态量的精确估计。因此,基于一些低成本车载传感器采集的信息实时估计车辆状态对于实现良好的车辆驾驶控制是十分必要的。基于此,本文从以下几点展开研究:(1)车辆动力学建模:本文建立了轮胎侧向摩擦力模型、车身动力学模型和车轮动力学模型,用以描述车辆在转弯过程中的动力特性。考虑到模型的复杂性和计算精度,本文研究中提出了忽略道路坡度和倾斜角等假设。(2)车辆状态级联观测器的设计:基于轮胎纵向力估计方法和轮胎侧向摩擦力模型,提出了一种新的非线性车辆速度估计方法。与已有相关研究相比,所提出的观测器设计提供了对车辆的纵向速度、侧向速度和轮胎-路面附着系数的同时估计。特别地,针对系统强非线性、强耦合性特点,将车轮侧向力总和视作整体估计,解决了单轮侧向力无法直接计算的问题。基于李雅普诺夫方法对观测器的稳定性进行了分析,证明提出的状态观测系统是输入状态稳定的。(3)转向稳定控制器设计:针对车辆转向的横摆角速度跟踪问题,设计滑模控制和最优分配双层控制器。级联控制器的上层为一个滑模控制器,特别地,对控制过程轮胎刚度变化带来的模型参数不确定问题,在滑模控制算法中引入参数自适应控制律;下层的最优分配策略针对带约束的非线性优化问题,分配每个车轮驱动/制动力矩,保障轮胎工作在线性区。不同路况下的仿真结果表明了所提出的控制方法的有效性。