本文围绕四轮转向(4WS)汽车操纵稳定性控制中的直接横摆力偶矩控制系统展开研究,着重讨论了汽车稳定性控制系统的滑模变结构控制的控制逻辑与控制算法,并通过仿真分析为实际汽车操纵稳定性控制系统的设计提供了理论依据。本文利用H.B.Pacejka教授提出的魔术公式建立了轮胎力学模型,在此基础上建立了四轮转向汽车的动力学模型,并通过仿真对车辆模型进行了验证,为控制系统的仿真分析奠定了模型基础。分析了直接横摆力偶矩控制方法提高极限工况下弯道加速(或制动)行驶能力,从而改善汽车操纵稳定性的机理,为汽车稳定性控制提供了理论基础。运用滑模变结构控制理论,分别设计了基于质心侧偏角和横摆角速度这两个控制变量的三种具有针对性的控制器——横摆角速度控制、质心侧偏角控制和联合控制策略下的控制。在MATLAB/Simulink仿真平台上,对不同工况下汽车稳定性控制策略及控制参数等因素对控制品质的影响进行了研究。对仿真结果的比较分析表明:在低附着路面上应以质心侧偏角控制为主,从而控制过大的质心侧偏角;在高附着路面上应以横摆角速度控制为主,以抑制较大的侧向加速度;而在中等附着路面上,应根据实际车辆响应参数来决定到底应该采用何种控制策略。模拟考察了在变结构控制方法下,四轮转向汽车模型的瞬态和稳态响应特性,包括横摆角速度和侧向加速度的响应特性,以及其他的动力学特性指标。考虑质心位置,整车质量和后轮主销位置等因素对控制系统的影响,对不同参数下的行驶特性进行了比较。仿真结果表明,四轮转向汽车稳定性控制系统可以改善稳态转向特性、提高极限工况下弯道行驶能力,提高了汽车的安全行驶性能;也表明汽车稳定性控制系统中应用滑模变结构控制理论具有良好的实用价值。