在交通环境日趋复杂的今天,对车辆底盘灵活性要求越来越高,应社会发展需求,随着电控系统技术的迅速提升,基于分布式底盘的全线控电动汽车将会成为解决复杂交通环境问题的主要交通工具。全线控电动汽车具有四轮独立驱动/制动/转向的独特结构,结合控制手段可以实现更加灵活、高效的轨迹跟踪,为智能驾驶技术发展带来了许多新的可能。目前针对全线控电动汽车轨迹跟踪控制的研究中多将其视为期望运动实现的基础平台,结合传统底盘车辆控制思想实现其轨迹跟踪控制方法的设计,难以充分发挥全线控电动汽车的优势。因此,本论文依托国家自然科学基金资助项目“分布式全线控电动汽车可重构集成控制策略研究”(项目编号:51505178)及吉林省“十三五”教育厅科学技术项目“基于线控底盘的分布式电动汽车动力学建模与协同控制”(项目编号:JJKH20200963KJ),从全线控电动汽车灵活机动特性出发,考虑其动力学特性,研究了不同行驶模式的全线控电动汽车轨迹跟踪控制方法,具体研究内容可总结为如下几个部分:1)对全线控电动汽车运动状态估算方法进行了研究:针对驱动系统轮毂电机力矩突变以及车辆模型不确定性等原因所造成的车辆运动状态观测不准确问题,提出一种双结构强跟踪滤波(Double Strong Tracking Filter,DSTF)运动状态观测器。采用强跟踪滤波(Strong Tracking Filter,STF)方法分别对基于轮毂电机的驱动系统状态及整车运动状态进行观测,并利用两个滤波器之间的数据共享,结合强跟踪滤波方法对模型不确定性的鲁棒性以及对信号变化的强跟踪能力,快速、精确地获取整车运动状态信息。通过仿真对比验证了所设计的全线控电动汽车DSTF观测器可以在无信号突变情况下准确获取整车运动状态;当驱动系统轮毂电机状态信号发生突变造成整车运动状态变化时,所提出的观测器仍然具有快速、准确的信号处理与估算能力,相比于现有的全线控电动汽车运动状态观测器,提高了对整车运动状态的观测能力。2)针对紧急工况,为满足严格轨迹跟踪精度需求以保证无人驾驶安全性,利用全线控电动汽车灵活特性优势,研究一种不同行驶模式融合的轨迹跟踪控制方法。首先基于分层式集成控制架构结合模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法对四轮独立驱动/制动/转向底盘的轨迹跟踪控制器进行设计,其中结合人工势场法在MPC轨迹跟踪控制优化目标中引入避障势场函数,实现动态避障功能。其次基于线性化摩擦圆约束结合二次规划方法,对期望车体广义力/力矩进行分配,结合引入轮胎逆模型的执行器执行层,实现期望轨迹跟踪运动。在上述基础上,摒弃传统通过驾驶员在低速工况中对不同转向模式进行手动选择与严格切换的方法,首先以车辆跟踪轨迹时姿态为特征将车辆行驶模式划分为传统与非传统行驶模式,并设计一种自动融合不同行驶模式的全线控电动汽车轨迹跟踪控制方法,其中在MPC轨迹跟踪器中引入可变的优化控制目标,设计变权重调整器结合MPC框架对车辆动力学的约束能力,通过控制传统与非传统行驶模式不同程度的融合,实现更加灵活与精确的轨迹跟踪控制;仿真结果表明了提出的全线控电动汽车不同行驶模式融合轨迹跟踪控制方法可以有效提高轨迹跟踪精度。3)在轨迹跟踪精度要求低的工况中,为适应长期基于传统架构底盘形成的驾驶习惯,提高乘坐舒适性,针对全线控电动汽车传统行驶模式,研究了一种兼顾不同动力学稳定性需求的自适应MPC轨迹跟踪控制方法。首先结合传统行驶模式对控制架构进行重组以改善预测控制实时性能,并利用(质心侧偏角-质心侧偏角速度,β-(?))相平面对车辆稳定性较强的表征能力对动力学稳定性进行判断与量化,结合稳定性量化指标与给定阈值,根据MPC控制器中预测域对全线控电动汽车动力学稳定性的影响对其进行在线调节;针对自适应MPC轨迹跟踪控制中存在的数学问题,在目标函数中引入递减指数权重,解决系统“病态”导致的预测域切换过程中扰动问题,同时降低了控制系统对干扰的敏感性;设置长的控制域对处于动力学稳定状态中的车辆轨迹与横摆跟踪能力进行优化,通过引入Laguerre函数序列对控制域中的控制序列进行拟合,将优化变量从多个控制增量转化为少量的拟合参数,从而在不增加优化求解计算复杂度的基础上提高了动力学稳定状态下对参考轨迹与期望横摆的跟踪精度。通过仿真结果得出,针对符合传统驾驶与乘车习惯的全线控电动汽车传统行驶模式,所提出的自适应MPC轨迹跟踪控制方法与传统MPC轨迹跟踪控制方法相比在跟踪精度上有大幅度提升,并通过优化进一步提升了动力学稳定状态下的轨迹跟踪精度,验证了提出方法的有效性。4)针对本论文所提出的方法进行试验验证。首先利用全线控电动汽车采集并合成模拟轮毂电机故障与试验噪声的试验数据,对提出DSTF运动状态观测器进行验证;基于驾驶模拟器,搭建不同行驶模式融合的全线控电动汽车轨迹跟踪控制器及传统行驶模式下的自适应MPC轨迹跟踪控制器,并对相应方法进行实时性优化,在中高速工况中引入执行器延迟,对提出方法进行模型在环验证。试验结果表明针对不同工况需求的轨迹跟踪控制方法均可以获得良好的轨迹跟踪控制效果,验证了方法的有效性。