随着汽车的普及,交通安全问题逐年凸显,人们对汽车主动安全技术也越发重视。在汽车智能化背景下,紧急避障系统便应运而生。目前,紧急避障策略以制动避障和转向避障为主。制动避障策略以充分利用路面附着为目标,控制轮胎达到最佳滑移率以提高避障性能。转向避障策略则通过控制轮胎转角控制汽车的侧向运动,它能够应对更小碰撞时间的避障场景。然而两种避障策略均存在一定的局限性:制动避障受限于最小制动距离,转向避障对车速削减作用不显著。为最大化避障性能,本文以后轮转向汽车为被控对象,集成路面附着估计、加速度夹角优化、轮胎力分配提出一种纵侧向协同避障策略。本文首先建立了后轮转向汽车的三自由度运动学模型和轮胎力模型,便于后文控制器设计。考虑到汽车在高速行驶时风阻不可忽略,拟合出车速与空气阻力的曲线,对运动学方程进行修正。针对纯纵滑工况和纵滑-侧偏联合工况,选用不同的轮胎力模型,同时兼顾计算效率和建模精度。考虑到路面附着会影响汽车的避障约束,设计了一种路面附着系数估计算法。为提高估计算法的实用性,在纯纵滑工况下,利用轮胎的μ-λ特性,并结合在线插值的方式进行路面附着系数辨识;在联合工况下,充分利用汽车加速度和横摆角速度,提出一种基于模型响应的估计方法。本文采用分层控制策略,上层控制器基于质点模型优化出汽车加速度夹角,下层控制器则控制前后轮转角以及四轮的制动力矩,实现侧偏角跟踪和滑移率跟踪,进而控制汽车的纵侧向运动。针对滑移率跟踪问题,采用基于指数趋近律的滑模控制器,并使用PSO算法优化参数,进一步提高跟踪性能。采用模糊PID控制器实现侧偏角跟踪,提高系统抗干扰能力。经验证,下层控制器能够较好地跟踪给定值。上层控制器则负责输出侧偏角期望值和滑移率期望值。本文提出紧急避障性能指标,将紧急避障问题转换为最优控制问题。为更好应对汽车行驶过程的不确定性,抽象出归一化坐标系,使得优化问题具有滚动优化特性。根据优化得到的加速度夹角反算出轮胎期望力夹角,最终基于最大轮胎力分配策略得到联合工况下的最佳滑移率和最佳侧偏角。在下层控制器的联合控制下,实现期望路径的跟踪,完成最优避障。仿真验证工况分为高附着和低附着路面。经验证,本文提出的纵侧向协同避障策略能够应对不同路面附着工况下的紧急避障问题,对期望路径的跟踪具有较小的误差,具有一定的应用价值和工程实践意义。