随着汽车智能化的发展,智能驾驶辅助系统备受人们的欢迎。据统计90%的交通事故是由于驾驶员操作不当和疲劳驾驶导致的,车辆自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)作为智能驾驶辅助系统纵向控制的重要分支,有效减轻驾驶员负担,降低人为因素导致的交通事故。由于行车环境的复杂性,传统的单一控制模式其固定的参数无法对不同的行车环境在线辨识,难以实现不同行车环境下考虑不同的性能指标,因此本文对多模式的ACC系统展开研究。首先,基于分层控制思想设计系统总体方案,并确定驾驶员主动干预优先策略,通过分析上、下层控制器的需求目标,来确定系统的主要控制算法。其次,实现下层控制器,基于设置缓冲区间的方法实现油门/制动切换策略;对于执行系统的强非线性特点,将前馈加自抗扰控制技术应用到系统的加速、制动执行器设计中;并与传统PID控制器仿真对比,结果表明自抗扰控制器具有较强的抗干扰能力。对于上层控制器,为增强ACC车辆对前车运动状态的判断和自适应能力,将ACC系统划分定速巡航、接近前车、稳态跟随、减速接近、强减速和紧急制动6个工作模式,鉴于系统工作过程中具有明显的混杂特性,设计基于混杂自动机原理的模式切换策略;对于模式的控制算法,采用PID控制原理综合考虑道路环境因素实现定速巡航控制模式;基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)原理综合考虑安全性、动态跟踪性、乘坐舒适性、燃油经济性,并对系统约束引入松弛向量以确保滚动优化存在可行解,实现跟车系统;为防止模式切换过程中加速度突变,通过在同一MPC框架下对二次规划优化求解的系统约束参数进行调整,实现跟车系统中的5个工作模式的划分;在跟车过程中,设计跟车权重调整机制以实现跟车权重的在线调整。然后,在Simulink模块搭建控制策略原型和CarSim软件搭建车辆动力学模型,并完成联合仿真平台的搭建。通过将本文的多模式上层控制器与单一模式的普通控制器进行仿真对比分析,并通过典型工况对ACC整体控制策略进行仿真验证,结果表明了本文所设计的控制策略具有较好的控制效果和鲁棒性。最后,通过改装的试验车进行实车平台搭建,选用跟车行驶工况对系统的上层控制器进行实车验证,结果表明了所设计的上层控制策略的准确性。