车辆主动避撞控制系统一直是汽车安全领域的研究热点。当行驶路径前方有障碍物出现时,车辆可以通过自主制动或者主动转向的方式避免碰撞事故,显著提高车辆安全性。针对智能车辆的侧向主动安全避撞问题,本论文以前轮转向的智能汽车为研究对象,采用牛顿分析力学方法,建立整车模型及二自由度非线性预测模型,提出基于模型预测控制原理的分层转向避撞控制策略,通过自主路径规划及路径跟踪控制,解决侧向避撞问题。论文的主要研究内容如下:(1)车辆-系统建模,包含被控车辆模型和预测模型。为解决模型预测控制方法中“预测模型精度和控制算法复杂性”这一矛盾问题,首先基于牛顿力学分析方法建立整车模型,并对整车模型进行适当解耦和简化,解决模型失配问题和动力学预示精度问题。(2)基于模型预测的避撞路径跟踪控制器设计。针对本论文提出的避撞路径跟踪问题,提出基于模型预测控制的避撞路径跟踪控制方法,将非线性系统转换为线性时变系统,推导避撞路径跟踪的模型预测控制算法,针对路径偏差及控制量进行在线优化,以满足适应不同车速及不同路面工况避撞控制需求。(3)控制参数对路径跟踪性能研究。为进一步提升研究路径跟踪控制器性能,结合大量研究结果,提出变采样周期和变预测时域的方式,在保证控制平稳的基础上,减小路径跟踪偏差。(4)针对基于模型预测的转向避撞控制器实用性问题,设计基于路径重规划的分层转向避撞控制器。在避障路径跟踪器的基础上,引入避障惩罚函数,设计基于模型预测的上层路径规划控制器,实现“自主避撞路径规划+路径跟踪”的目标。通过对局部路径规划效果和避障函数的研究和实际避障阶段要求,提出改进的避障函数,提升路径规划控制系统性能。