现如今,汽车已经成为人们出行必备的交通工具,但其给人们带来方便的同时也可能造成危险,交通事故频频发生,因此汽车碰撞安全问题一直是主被动安全领域的研究焦点。汽车在遭受碰撞后可能产生横摆运动并偏离行轨迹行驶,驾驶员可能会反应不及时或者做出过激的操作,这样会加剧车辆失稳,容易产生二次碰撞或多次碰撞。为了提高汽车碰后的行驶安全性,避免二次碰撞造成更为严重的人员伤亡,本文在模型预测控制框架下进行了车辆碰后控制器设计,可实现提高碰撞后汽车稳定性和调节行驶轨迹的目标,从而降低发生后续碰撞的可能性。为了获取碰撞过程中的碰撞力,根据牛顿第二定律、动量守恒定律以及碰撞领域恢复系数概念搭建了碰撞力计算模型,并与CarSim联合仿真验证了碰撞力计算模型的准确性,结果表明,根据两车碰撞前的状态求解出的碰撞力满足精度要求。搭建了用于控制器设计的线性车辆碰撞模型,并在碰撞工况下对模型的准确性和精度进行了验证,结果表明精度符合控制器设计的要求。车辆遭受碰撞后主要需要考虑两个问题,一是恢复其行驶稳定性;二是控制其行驶轨迹,而对轨迹的控制需要建立在车辆稳定行驶的前提下,所以在线性碰后控制器的设计中采用了稳定性控制器和轨迹控制器进行切换的控制策略,稳定性控制器先通过差动制动和主动前轮转向协同控制碰后车辆的稳定性,待车辆恢复稳定后,切换轨迹控制器进行控制,通过主动前轮转向控制车辆回到原车道或者临近车道行驶。基于模型预测控制算法,选取合适的输出量和控制量,考虑执行机构约束,设计了碰后稳定性控制器和碰后轨迹控制器,并进行多组仿真实验验证控制器的控制效果。随后对控制器的可控范围进行了研究,与不加控制相比,车辆遭受碰撞后可恢复稳定行驶的区域明显扩大。但是在极端碰撞的情况下,出现车辆侧向位移过大,甚至撞到临近车道设置的护栏的情况。为了提高极端工况下汽车碰后控制器的控制效果,搭建了非线性轮胎模型以及非线性碰撞模型,并与线性碰撞模型进行了对比。基于该非线性碰撞模型设计了切换式NMPC(Nonlinear Model Predictive Control)碰后控制器,并将非线性碰后控制器的控制效果与线性碰后控制器的控制效果相对比。考虑到目前传感器感知系统和智能化程度不断提高,能够更早的发现即将到来的危险,所以提出在判断出碰撞无法避免的条件下,对本车施加预转向动作以降低碰撞带来的影响。随后基于预转向控制策略对非线性碰后控制器进行了改进,通过仿真验证了预转向控制方案对碰后车辆的最大侧向偏移的控制效果有着一定的提升。