针对资源勘探、军事打击、灾后搜救与灭火消防等领域的实际需求,传统被动悬架系统车辆在复杂地形行驶时,难以保持车身姿态稳定,影响野外作业精度,甚至会发生严重侧翻事故。而搭载主动悬架系统的车辆,能够实时根据地形信息对整车姿态进行控制,提升车辆的稳定性与安全性。串联式主动悬架作为有限带宽主动悬架中的一种,它的执行器与减振器串联布置,相较于并联式与混联式的主动悬架结构更简单、设计成本更低、姿态调节范围更大,其性能不亚于全主动悬架。基于以上分析,本文结合国家自然科学基金与吉林省科技发展计划项目,以改善串联式主动悬架在非结构地形情况下的姿态控制能力与提升整车平顺性为目标,整合设计了一款搭载串联式主动悬架并具备姿态控制功能的全地形车（All-Terrain Vehicle,ATV）,并开展了以下的研究。由于实车难以获取、仿真测试不够真实,进行全地形车样车设计,首先确定具备姿态控制的全地形车的总体布置,设计基于串联式主动悬架的姿态控制系统的结构,分析电动伺服作动器和减振器的性能,阐述基于电动伺服作动器的串联式主动悬架进行姿态控制的原理;其次,设计行驶系统,以满足全地形车前进、倒退、差速转向以及驻车制动的要求;之后,设计电控系统,分析和确定控制系统方案对后续设计的算法进行实时计算,研究传感器系统来感知整车状态,利用CAN总线实现整车信息通讯。最后,试验分析标定整车参数,搭建非结构地形,为后续姿态控制研究验证打下基础。为了对其进行姿态控制,对全地形车建立动力学模型。首先分析全地形车各机构间的运动学与动力学关系,依次建立运动方程,引入二阶低通滤波,在传统主动悬架力控制的基础上研究串联式主动悬架的电动伺服作动器速度控制的建模方法,联合集成搭建整车动力学模型;其次,建立用于验证姿态控制器性能的三种路面:凸包路面、正弦波形路面、随机路面;之后,设计一种基于全地形车动力学模型与传感器融合的地形估计算法以实时估计路面高程信息;最后,设计适用于姿态调节的LQR控制器,以全地形车的车身垂向加速度、车身垂向位移、俯仰角和侧倾角为性能指标进行仿真,并进行实车试验,初步验证搭建的动力学模型与地形估计模型的准确性以及姿态控制算法的有效性。对于模型精度不够以及作动器存在约束的问题,分析模型预测控制关于模型描述与约束控制的机理,基于ATV整车动力学模型推导预测方程,建立优化目标函数,添加约束条件,求解二次规划问题,设计基于串联式主动悬架的MPC姿态控制器;并且,为了摆脱数学模型搭建复杂的问题,分析模糊控制原理,研究车身姿态解耦,结合PID算法,对系统输出姿态与PID参数进行模糊,利用模糊规则进行模糊推理,设计应用于全地形车多输入多输出的模糊PID姿态控制器。最终,通过仿真与试验验证在解决了模型建模精度与作动器约束的问题后,所设计的两种控制策略均能够明显提升全地形车姿态稳定性和平顺性。