随着科技的发展和人民生活水平的提高,汽车保有量也在不断增大。截止至2018年12月,公安部数据显示,我国的汽车保有量已达到2.4亿辆,且数据还处于上升趋势。随之带来的是交通事故发生率的提高,因此寻求一种更为安全的交通出行方式迫在眉睫。中国大学生方程式赛车作为国内各大高校对汽车技术研究的成果展示,代表着我国对汽车新技术的最高水平。第一届全国大学生无人驾驶方程式赛车于2017年12月在湖北襄阳举行,其中包括北京理工大学等7支队伍参赛。无人驾驶技术作为汽车领域的前沿技术,运动控制是对其研究的基本问题。本文的研究对象是横纵向综合控制系统。首先,对FSAC赛车平台的设计。根据FSAC赛事规则和赛车设计手册,设计了整车架构以及各传感器的选型和布置方式;以广东工业大学E05电动方程式赛车为研究平台,设计了FSAC赛车的加速、制动及转向机构,并确定了其主要参数。其次,从需求模型出发,构建二自由度横纵向运动学的Matlab/Simulink仿真模型,研究理论基础包括PID控制、模糊控制以及模型预测控制。然后,基于研究理论,分别设计了分层式纵向控制器和基于MPC算法的横向控制器,包括增量式PID加速控制器、模糊PID制动控制器以及油门/制动切换装置,通过对所设计的横向和纵向控制器进行Carsim和Matlab/Simulink仿真试验。得出的结论是,所设计的控制器均具有很好的鲁棒性和可靠性。最后,本文设计了一套横纵向综合控制系统,并对其进行Carsim和Matlab/Simulink仿真试验,选择双移线作为仿真工况。得出的结论是,本文设计的横纵向综合控制系统鲁棒性好,能满足赛事使用要求。本文对横纵向综合控制系统的研究,不仅是对解耦横向或纵向控制研究的知识补充,而且也为我校打造第一辆FSAC赛车提供理论指导,同时解决了无人赛车运动执行机构以及控制算法的设计问题。