随着无人驾驶车辆技术的飞速发展,越来越多的国内外学者对其关键技术开展了广泛的研究。一方面,研究无人驾驶车辆技术顺应了汽车技术的发展方向,能够有效地缓解当前日益拥挤的交通环境并减少交通事故的发生,另一方面也能够将人们从较为复杂的驾驶环境下解放出来,为智能交通驾驶系统的开发奠定切实可用的理论和技术。无人驾驶车辆的关键技术包含了行驶规划、环境感知和行驶控制三个方面。其中,行驶控制中的重要内容之一就是实现对无人驾驶车辆的横纵向运动控制,其目的是保证汽车可以实现诸如轨迹跟踪等功能。如何能够完成精确的轨迹跟踪成为了国内外工业界和学术界一直致力于解决的热点问题。本文旨在设计一种能够在较快时间内稳定而又准确地完成无人驾驶车辆轨迹跟踪的控制器,主要的研究内容如下:（1）根据无人驾驶车辆的运动学原理和动力学原理分别建立汽车自行车运动学模型以及汽车单轨动力学模型。（2）对本文所使用的控制方法,即模型预测控制的原理进行论述,并基于二自由度自行车汽车运动学模型构建模型预测控制器。首先,基于运动学模型构建汽车轨迹跟踪系统的误差模型,并对模型进行前向欧拉离散后进行进一步的矩阵处理,最终得到系统的预测输出方程;然后再将之转换成一个线性二次规划问题。基于CarSim-Simulink联合仿真平台对所建立的控制器有效性进行验证。（3）为了改进无人驾驶车辆在较高车速时的轨迹跟踪效果,需要构建考虑汽车动力学模型的轨迹跟踪控制器。首先将简化后的动力学模型进行进一步变换后得到系统的预测模型,在完成目标函数的设计与约束条件的建立后构建车辆轨迹跟踪模型预测控制器。随后基于CarSim-Simulink联合仿真平台在不同路面条件下,对所建立的控制器有效性进行验证。（4）考虑到动态环境对正在完成轨迹跟踪的无人驾驶车辆的影响,在已有动力学控制器的基础上,构建了加入规划层的模型预测控制器。保证无人驾驶车辆在轨迹跟踪过程中在面临道路中的障碍物的情况下,整个系统能够应对更加复杂的仿真工况并能够完成较为精准的轨迹跟踪。最后,搭建考虑避障规划功能的轨迹跟踪控制器的CarSim-Simulink联合仿真平台完成仿真实验,以验证该控制器的有效性。