本文所研究的混合动力半挂列车是在现有普通半挂列车的基础上,为提高燃油消耗率,降低尾气排放和环境污染,在挂车部位增加电驱动来提高车辆运载能力和经济效益的背景下发展起来的。其具有与普通半挂列车一样的大质量、长尺寸、高质心和复杂鞍座耦合关系的结构特点,易导致列车发生折叠和侧翻等失稳情况,在挂车增加了控制不当的动力后,更易失稳。本文在所搭建车辆动力学模型的基础上,通过控制算法,实现合理匹配挂车的驱动/制动力矩,同时保证其具有防侧翻等失稳能力,提高整车稳定性和安全性的目的;其次介于控制算法所需的要一些状态参量无法直接测量获得或测量成本太高,需要结合车辆动力学原理,通过算法估计。因此本文以混合动力半挂列车为研究对象,对车辆状态估计、力矩匹配和稳定性控制展开研究,具体完成以下工作:（1）建立同时考虑牵引车和挂车的纵向、侧向、横摆和侧倾运动,6个轮胎的旋转和转向轮的转向运动,共计14个自由度的车辆数学模型,并与Truck Sim汽车动力学仿真软件联合仿真验证所建模型的可靠性。（2）针对半挂车辆状态估计过程中测量噪声不确定、累计误差影响严重、初值敏感等问题,提出一种适用于半挂列车铰接角、车速等多个状态量估计的双自适应无迹卡尔曼滤波算法（FFUKF）。基于半挂汽车非线性动力学模型,通过测量的轮速与车辆加速度等信息,首先利用模糊控制自适应调整滑移率容差,综合判断每个车轮的稳定状态,通过轮速估算出一种车速;与此同时,模糊控制自适应调整测量噪声,利用无迹卡尔曼算法,估计出铰接角和另一种车速;然后通过卡尔曼滤波算法融合两种方法估计的结果,实现车辆的纵向、侧向速度、横摆角速度和挂车与牵引车铰接角的实时估计。最后在Simulink/Truck Sim联合仿真环境下进行多工况仿真实验,验证所提出的双自适应无迹卡尔曼估计算法（FFUKF）有较强的适应性、稳定性和鲁棒性,其相比普通模糊自适应无迹卡尔曼（FUKF）有更高的估计精度,能有效的克服累计误差,即便在估计初始值不准和有ABS控制输入的情况,仍可以较精确地对车速和铰接角进行实时估计。（3）介绍了两种定量化的侧翻指标和侧翻预警时间的原理与流程;然后在半挂列车动力学模型和FFUKF估计器提供的横摆角速度、侧倾角和纵向铰接力等状态参数的支持下,设计一个既可合理匹配挂车的驱动力矩,又具有稳定性控制功能的控制器。其由稳定性、制动和驱动三个MPC（Model predictive control）子控制器构成,其中横摆MPC通过增加挂车附加差动力矩的方式,分别缩小实际侧倾角/横摆角速度与对应期望值的差,避免车辆侧滑、摆振和侧翻失稳;制动MPC通过增加附加制动力矩的方式防止列车发生折叠失稳;驱动MPC控制挂车增加合适的车轮驱动力矩,提高整车的运输能力。最后通过与Truck Sim联合仿真,验证本控制器不仅可以合理匹配混合动力半挂列车的动力,明确电驱动力矩的边界输入,而且有效的提高了车辆抗侧滑、摆振、侧翻和折叠的能力,具有响应时间短、稳定性控制效果好的优点。