当前,由于能源危机和环境污染,电动汽车成为了汽车研究领域的热点。分布式电动汽车具有四轮独立可控、电机响应快等优势,对底盘电控系统的开发带来了许多机遇和挑战。底盘电控系统主要是通过对车辆的轮毂电机、悬架、转向电机的控制,全面提升车辆的驱动制动性能、操纵性能和舒适性能。车辆的动力学系统是一个强耦合非线性的系统,车辆在一些极端工况下,由于动力学之间的耦合关系,不能简单的对底盘电控系统进行分散控制,这势必会使执行器子系统之间产生冲突,因此,对车辆底盘控制系统的集成控制是十分必要的。本文基于六自由度车身动力学模型,设计了基于非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)的车身运动控制器,采用粒子群的算法进行MPC优化求解,得到了车辆合力与合力矩,同时考虑了轮胎负荷系数和执行器约束条件等设计了轮胎力分配器,从而将合力与合力矩优化得到合理的轮胎纵向力、侧向力和垂向力。具体工作内容如下:首先介绍了电动汽车的研究背景和研究意义,并且说明底盘控制的重要性。总结归纳了电动汽车纵横向、纵垂向、横垂向和纵横垂向力控制领域的研究现状,通过对底盘电控领域的现状进行分析得出研究底盘集成控制的重要性。其次分析了车辆动力学的耦合关系和轮胎力之间的耦合关系,根据需求建立15自由度车辆动力学仿真模型,轮胎模型和轮毂电机模型,用于对控制器的仿真验证。进而分析了底盘集成控制的控制结构,通过分析采用了分层式的底盘集成控制策略。再次,设计了车辆纵横垂向力集成控制器。首先,对车身运动控制器进行控制需求分析,即车辆需保证操纵性,稳定性和乘坐舒适性,建立2自由度车辆参考模型,确定车辆期望的纵向速度、侧向速度、垂向速度,俯仰角速度、侧倾角速度和横摆角速度进行跟踪,同时考虑执行器的物理特性的约束等。针对这一多目标多约束的控制问题,设计目标函数,制定合适的约束条件,设计了基于NMPC算法的电动汽车车身运动控制器,并采用粒子群优化算法进行优化求解。之后设计了轮胎力分配器,将合力与合力矩分配成12个轮胎力。最后,在Simulink仿真环境下,分别在平坦路面和不平路面条件下,进行了直线加速和变道工况的仿真实验。利用整车模型对运动控制器进行实用性验证。仿真结果表明所设计的集成控制器在保证车辆驱动制动性能、操纵性能、稳定性能的条件下,改善了车辆的乘坐舒适性。