汽车工业是围绕安全、环保、节能三个永恒的主题向前发展的。随着众多的新兴技术被应用于汽车上,现代汽车逐步向着智能化、网联化和电动化发展。与此同时,各种交通问题日渐突出,所以运用各种先进技术来解决交通问题的思想便应运而生。本文以自动化公路系统中的车辆编队控制为主题,研究解决现存交通问题的车辆编队方法。结合轮胎“魔术公式”建立了七自由度车辆模型,作为编队控制中的车辆运动状态求解器。建立了基于车间距误差的车辆纵向队列模型,采用双向—领航者跟随法和前车—领航者跟随法设计了车辆纵向跟随滑模控制器。根据车辆横向预瞄方法,设计了车辆车道保持滑模控制器。采用三角函数方法规划了车辆换道轨迹,设计了车辆换道滑模控制器。采用Lyapunov稳定性分析方法验证了设计的滑模控制器的稳定性。通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型,验证了设计的滑模控制方法的可行性。结合自动化公路系统的工作原理,提出了车辆出入队和车队拆分合并的编队控制策略。针对车辆队列行驶和车队整体换道两种基础的车辆编队动作,设计了车队纵向跟随与车道保持耦合控制器、车队纵向跟随与车辆换道耦合控制器。通过MATLAB/Simulink仿真,证明了设计的车队纵向跟随与车道保持耦合控制器能够在维持车队中车辆期望间距的情况下使车辆行驶在车道中心线上;证明了设计的车队纵向跟随与车辆换道控制器能够使车队中的车辆在追随领航车速度的同时按照预定的换道轨迹进行车道的变换。根据车辆纵向跟随、车道保持和车辆换道三个基本的车辆纵横向控制方法,设计了车辆编队耦合控制器。分三种不同的情况,提出了车辆编队过程中车辆换道所需要的安全距离。运用CarSim中的车辆模型作为车队中车辆状态的求解器,在MATLAB/Simulink中搭建了车辆出入队和车队拆分合并的仿真模型。通过与CarSim进行联合仿真,验证了设计的车辆编队耦合控制器能够使车辆完成复杂编队动作。