汽车的操纵稳定性一直是车辆主动安全领域里的研究热点,随着AFS、ESP等底盘电控产品的实车配置,电控产品的集成化是未来发展趋势。本文在总结借鉴国内外研究成果的基础上,对主动前轮转向(AFS)和电子稳定系统(ESP)进行联合控制,围绕操纵稳定性控制原理进行车辆动力学控制研究。主要工作内容如下:　　 (1)车辆控制模型建模。建立包含纵向运动、侧向运动、横摆运动、侧倾运动以及四个车轮圆周运动在内的八自由度车辆模型作为控制仿真的基础；考虑轮胎非线性因素的影响,采用Dugoff非线性轮胎模型计算轮胎受力。　　 (2)主动前轮转向(AFS)子系统建模。采用抗干扰,鲁棒性较强的滑模变结构控制方法设计主动转向前轮控制器。控制策略上采用横摆角速度单独控制的方法,针对滑模变结构系统具有的抖动问题,采用饱和函数替代切换函数,并利用边界层的方法,削弱抖动。　　 (3)电子稳定系统(ESP)子系统建模。采用鲁棒性较强的模糊控制方法设计电子稳定系统(ESP)模糊控制器。本节主要内容是设计横摆力矩模糊控制器及对制动力进行分配。采用质心侧偏角和横摆角速度联合控制的方法,以车辆横摆角速度和质心侧偏角实际值和理想值的偏差,作为模糊控制器的输入,输出为纠偏力矩,然后制定制动力的分配规则,通过分析车辆转弯时的运行状态,判断车辆是处于过度转向还是不足转向,并结合方向盘转角信息来建立控制规则,选择控制制动力加于哪一个车轮,从而纠正车辆的过度或不足转向,实现对车辆的操纵稳定性控制。　　 (4)协调控制器的设计及对各系统的仿真实验验证。采用相平面法进行协调控制设计,在β-β相平面划分车辆的协调区域,不同的区域采取不同的控制策略,在稳定域内AFS独立进行工作,在非稳定域ESP独立进行工作,在过渡区域AFS和ESP协调工作。　　 最后,通过三个典型工况:前轮转角正弦输入工况、侧向风干扰工况和分离系数路面制动工况,来对主动前轮转向系统(AFS)、电子稳定系统(ESP)、协调控制系统进行仿真,采用操纵性、稳定性、轨迹保持能力、纵向动力学性能4项指标对系统性能进行评判。通过仿真验证,三种系统都能在一定程度上改善车辆的驾驶性能,其中协调控制系统在三种不同工况下均能兼顾车辆的操纵性、稳定性、轨迹保持能力和纵向动力学性能,因此是最佳的控制方式,从而验证了协调控制的必要性和优越性。