车辆在高速紧急避障、高速转弯行驶和低附着路面转弯行驶等极限工况下,由于受到地面附着力的限制和轮胎纵向力/侧向力之间混合滑移特征限制,轮胎极易进入非线性工作区域。由于轮胎纵向力和侧向力之间的耦合和制约关系,如果由发动机经传动系传递到车轮的驱动力矩过大,轮胎产生的侧向力便很小,以致不足以克服离心力而产生侧滑;如果驾驶员在极限工况下反应过激,将方向盘转角转动了一个不合适的值,那么将加速车辆失稳。因此有必要对车辆转向角和轮胎驱动/制动力矩进行联合控制,使轮胎产生路面附着条件限制下合理的纵向力和侧向力组合,最终驱使车辆顺利过弯。根据对研究现状的分析与总结,本文基于微分平坦理论研究了整体式的车辆驱动/制动和转向集成控制问题。包括研究车辆在不同线形的道路上行驶或行驶速度不同时控制器的介入强度问题。主要内容如下:(1)根据微分平坦理论基础知识,找出车辆系统模型的平坦输出,证明了车辆系统是微分平坦系统。将车辆模型的输入(驱动力矩/制动力矩和前轮转角)用平坦输出乃至车辆状态表达了出来,为控制器的设计与实现提供了理论基础。(2)结合车辆期望状态的研究现状给出本文的期望状态,明确了车辆行驶稳定性指标。期望纵向速度以车辆入弯减速出弯加速为原则进行设计;基于运动学理论,给出了期望横摆角速度随纵向速度和道路曲线半径的变化关系;基于非线性动力学理论,通过求解车辆系统平衡点找出了车辆期望侧向速度和横摆角速度、纵向速度之间的变化关系。(3)确定基于微分平坦的车辆驱动/制动和转向集成控制策略总体方案和结构,设计了控制器,给出了控制策略的实现方式,研究了车辆在不同线形的道路上行驶或行驶速度不同时控制器的介入强度问题。(4)对控制策略进行驾驶员开环输入仿真和闭环输入仿真,进行了不同控制策略下对应的车辆操纵稳定性和轨迹跟踪效果对比;通过改变期望车速、控制器参数等对控制器鲁棒性进行仿真分析。