随着家用轿车的日益普及,车辆行车安全问题受到人们越来越多的重视。汽车的主动安全控制依赖于准确实时地获取车辆的运行状态,特别是车辆质心侧偏角和横摆角速度。然而直接量测质心侧偏角的仪器价格昂贵,加上受到安装上物理的限制,普通汽车上目前主要还是通过间接测量方法获得质心侧偏角。观测器设计是一种重要的软测量技术,其借助车辆动力学模型,可以重构车辆状态。目前应用广泛的观测器主要有扩展的全维Luenberger观测器和Kalman滤波器,且一般假设车辆动力学模型的非线性部分满足Lipschitz条件。现有的车辆状态观测器设计一般仅适用于Lipschitz常数较小的非线性系统,因而存在较大的保守性。针对车辆系统的耦合性和非线性强的特点,本文引入单边Lipschitz条件,并提出利用降维指数观测器来估计车辆质心侧偏角。主要研究内容及创新点如下:(1)研究了单边Lipschitz非线性系统的全维和降维指数观测器设计,建立了易于求解的线性矩阵不等式型指数收敛观测器综合条件。将输出观测误差映射到观测器的非线性项,并去掉了二次内部有界等限制性条件,扩大了观测器设计的自由度,降低了设计的保守性。新的设计包括单边P-Lipschitz系统的Luenberger型状态观测器作为特例,更具一般性。数值仿真验证了设计的有效性。(2)在单边Lipschitz非线性系统观测器设计的基础上,针对简化的二自由度车辆动力学模型,提出了其基于降维观测器的车辆质心侧偏角和横摆角速度的估计方法,并在SCILAB和MATLAB软件仿真平台上进行了验证。仿真研究表明,利用降维观测器估计车辆状态,具有收敛速度快,系统结构设计简单,计算复杂度低等特点,同时实时性较强,因而有望提高车辆质心侧偏角估计的实时性和估计精确度。