融合了无人驾驶技术和车用无线通信技术的智能网联汽车被认为是极具潜力的发展方向,对于缓解交通拥堵、减少交通事故、节约能源消耗等问题提供了重要解决方案。作为智能网联汽车的重要组成,基于车间通信技术（Vehicle-to-Vehicle communication,V2V）的无人车辆编队系统具备了共享感知、共享决策、协同避障等多种优势,对于行驶安全性、道路通行效率、能源利用率都有着积极作用,这些作用在车辆编队高速行驶状态下尤其重要。考虑到无人驾驶车辆的完全普及存在一定的过渡阶段,并且实际道路情况相对复杂多变,无人驾驶车辆编队在较长时间内都要面临着共享路权、复杂交通等严苛的运行环境问题,保障车辆行驶稳定性、安全实现编队避障行为是无人驾驶车辆全面普及的必要条件,因此,进行车辆编队避障行为稳定性分析是非常有必要的。本文将行驶在快速路、高速公路的无人车辆编队作为研究对象,重点研究V2V无人车辆编队避障行为的稳定性分析与控制。本文的研究工作主要分为以下几个方面:（1）建立了基于虚拟弹簧-阻尼系统的“一字型”排列的V2V无人车辆编队数学模型。针对编队行驶状态下的无人车辆,使用了虚拟结构的看待方法,在车辆编队数学模型中添加了具备物理意义的虚拟弹簧-阻尼系统,该模型实现了从编队质点模型的角度对前后车辆之间的运动学、动力学特性进行描述,建立了不同车辆之间运动学与动力学耦合关系。基于虚拟弹簧-阻尼系统的车辆编队质点模型与传统单一车辆模型相结合,提出了车辆编队系统数学模型,以一种全新的视角描述了V2V无人车辆编队在系统层面与单车层面的动力学联系。（2）根据车辆编队避障行为的实现方式,提出了主动制动、主动转向两种避障策略,并从纵、横向两个角度分别进行了研究,进一步提出了车辆编队全局、局部稳定性的判定方法。主动制动避障行为通过多目标协同主动制动,实现在障碍前制动直至停止的效果;主动转向避障行为则是通过控制车辆的转向系统,实现多车协同换道,绕过障碍后再换回原车道继续行驶。针对车速扰动、通信时滞下的编队稳定性问题,使用了基于特征根的李雅普诺夫稳定性方法分析单一车辆节点的局部稳定性,利用基于传递函数幅频响应的弦稳定性方法分析编队全局稳定性,分别用来研究主动制动、主动转向两种避障行为的稳定性问题。（3）针对主动制动、主动转向两种避障行为,分别建立了V2V车辆编队纵、横向稳定性控制系统。纵向稳定性控制系统通过分析纵向稳定性相平面图,选取合理的纵向虚拟弹簧-阻尼系统参数,求解出主动制动避障行为下的制动力。横向稳定性控制系统通过横向稳定性相平面分析,选取满足横向稳定性的横向虚拟弹簧-阻尼系统参数,进而求解出编队中跟驰车辆的侧向加速度期望值。在满足自身动力学限制、车辆编队稳定性要求的情况下,设计基于模型预测控制的侧向加速度跟踪器,通过控制转向系统使跟驰车辆侧向加速度与期望值一致,实现车辆编队主动转向的横向稳定性控制。（4）在Car Sim＆MATLAB/Simulink和仿真环境下,搭建了基于虚拟弹簧-阻尼系统的V2V车辆编队虚拟样机模型,并针对主动制动、主动转向分别设计了车辆编队稳定性控制仿真实验。通过车辆编队稳定性、单一车辆稳定性判定方法分别对其进行了探讨,仿真结果表明,本文提出的控制系统很好地保障了V2V无人车辆编队避障行为的稳定性。（5）搭建了具备自主驾驶能力的微缩实验平台,分别进行了主动制动、主动转向避障行为的实车实验。实验结果表明,车辆编队中纵、横向位置误差向编队后方传播过程中逐渐收敛,车辆编队中跟驰车辆的纵向车距误差小于5%,横向位置误差小于8%,进一步验证了本文提出的纵、横向稳定性控制的有效性。