为提高车辆高速行驶时的操纵稳定性,基于分层控制理论,本文提出了一种包含上中下三层结构的新型直接横摆力矩(DYC,Direct Yaw-moment Control)控制方法。在上层控制器中,利用线性二次型调节器理论根据当前质心侧偏角估计值以及横摆角速度预测值计算产生合适的外部横摆力矩。中层控制器通过分析车辆所处转向状态用以确定合适的制动车轮并为它们分配所需的纵向力,在此基础上根据当前轮胎-路面接触情况计算每个制动车轮所应达到的理想纵向滑移率。最后通过下层滑膜控制器产生合适的制动压力使轮胎纵向滑移率跟踪理想值变化。正弦迟滞以及双移线仿真实验结果验证了该方法的有效性,与优先制动单个车轮的传统DYC策略相比,本文提出的新型控制策略不仅可以使轮胎纵向力保持在线性区域内,而且当轮胎-路面接触条件发生突变时还能具有更好的鲁棒性。具体来讲,本文主要研究工作和创新点如下:(1)提出了一种基于卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)算法的质心侧偏角观测方法。与基于扩展卡尔曼或无迹卡尔曼等滤波算法设计的非线性质心侧偏角观测器相比,本文基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊理论将非线性魔术轮胎模型线性化,利用KF算法解决了前轮大转角下车辆质心侧偏角的估计问题,避免了对车辆动力学方程进行Tylor展开或无迹变换等操作;(2)提出了综合工况下魔术轮胎纵向力极限值与车轮载荷以及侧偏角的定量表示方法。对于轮胎纵向力极限值而言,其不仅要受到垂向车轮载荷的影响,同时由于轮胎摩擦椭圆的限制还要受到轮胎侧偏角的影响,因此拟合了轮胎纵向力极限值与车轮垂向载荷以及轮胎侧偏角之间的多项式表达式;(3)提出了一种基于车辆状态观测、预测以及动态制动力分配策略的新型车辆操稳性分层控制方法。其中基于质心侧偏角观测与横摆角速度预测设计的上层控制可以使计算产生的外部横摆力矩在时域上适当超前,从而部分补偿了液压制动等系统的响应滞后。在此基础上提出了单侧双轮动态比例制动策略的中层控制器以充分利用轮胎附着力,最后利用下层滑膜控制器计算所需的制动压力。