迅速发展的干线物流和高达千万的卡车司机缺口使商用车智能化的需求快速上升。商用车通常沿固定路线或在封闭场地等行驶,在此场景下,无人商用车开始示范运营。商用车具有质心较高且装载前、后结构参数变化较大的特点。随着运行车速的提高,智能商用车如何准确且稳定的沿预定轨迹行驶,成为商业运营必须解决的关键问题之一。本文以实现商用车对车道中心线的稳定跟随为目标,通过研究轮胎与车辆动力学特性,提出了将轮胎力学特性、目标轨迹的曲率作为约束,求解可使车辆保持稳定的车速、转角组合的求解方法,通过对车速与车轮转角的控制。解决了商用车在各种路面条件与载荷条件下对车道中心的稳定跟踪问题。首先,基于线性轮胎模型与“魔术公式”轮胎模型,结合道路曲率约束,推导前轮转角与跟踪速度关系。得到车辆速度、前轮转角可行区间。使行驶速度在满足跟踪精度要求的同时,满足轮胎力的限制。其次,利用分层控制思想,研究了一种车辆纵向系统控制策略,上层控制器采用PID控制,以速度偏差求解期望加速度。下层控制器以逆纵向动力学模型推算节气门开度、制动压力,完成对最大稳定车速的跟踪。为保证切换时的平顺性,设计双门限值切换规则。并验证纵向控制算法的性能。结合动力学模型与轮胎模型得到三自由度非线性车辆系统模型,转换推导线性时变模型预测控制算法,结合约束条件,将最优问题转化为标准二次规划问题,实现对车辆横向运动的控制。针对商用车载荷变化大的特点,利用扩展卡尔曼滤波,对车辆质量参数进行估计,并以质量为基础,结合常见场景对车辆参数转换。最后,通过搭建MATLAB/Simulink与Truck Sim联合仿真平台,验证了极限稳定行驶车速选择的有效性,同时表明控制系统在各种工况下对参考路径有良好的跟踪效果。