交通环境的日渐复杂及传统驾驶方式的局限性促进了车辆自动化程度的提高,尤其推动着自动驾驶技术的快速发展。车辆自动驾驶不仅可以解放驾驶员,而且可以在很大程度上提高行车安全性和交通有序性。轨迹跟踪控制是车辆自动驾驶技术研究的重点之一,也是实现智能交通系统的关键环节。因此,研究车辆的轨迹跟踪控制对车辆实现自动驾驶具有重要的实际意义。本文采用模型预测控制方法,对自动驾驶车辆的轨迹跟踪控制问题进行了研究。首先阐述了在车辆轨迹跟踪控制问题中运用线性时变模型预测控制方法的意义,并针对车辆非线性和多约束等特点,在一定的假设条件下,考虑车辆的横向、纵向和横摆运动,建立了车辆的三自由度动力学模型,并对其进行了线性化及离散化处理;然后以线性时变模型预测控制算法为基础,结合魔术公式轮胎模型,将车辆的动力学模型处理转化为轨迹跟踪控制器所需的预测模型,给出了车辆在运动过程中受到的多种输入输出约束条件,设计了用来优化求解控制量的目标函数,并将目标函数转化成便于求解的二次规划问题,完成了基于模型预测控制的自动驾驶车辆轨迹跟踪控制器的设计;最后对设计的轨迹跟踪控制器,在Matlab/Simulink/Carsim联合仿真的平台上,针对不同路面附着系数及不同车辆行驶速度的多种工况进行了仿真,仿真结果验证了本文所设计的基于模型预测控制方法的轨迹跟踪控制器的有效性。