专家领衔策划——汽车线控底盘丨JME特邀专辑（下）

专栏导读

底盘是汽车运动的基础，决定了车辆的行驶性能。汽车的电动化带来了底盘的颠覆性变革。以控制技术为核心的线控底盘成为国内外的研发焦点。采用线控底盘的车辆具有可模块化扩展，控制自由度高，便于软件定义与冗余可靠设计等优势。例如，可扩展模块化构型具有更为灵活的转向和丰富的驱/制动模式，能够提升车辆爬坡、机动转向和极端工况下制动能力，有助于全面提升车辆性能；与此同时，新转向、制动模式为车辆提供了更多运动功能。同时，线控底盘也为车辆智能化发展奠定了良好的基础。但线控底盘完全/部分解耦了执行器机械约束，改变了现有车辆底盘构型，系统运动自由度显著增加，车辆动力学耦合机理更复杂，这对新的车辆系统构型设计理论及控制方法提出了挑战。

为此，《机械工程学报》编辑部与客座编辑团队联合策划出版“汽车线控底盘”专辑。本专辑旨在汇聚业界专家学者的最新研究成果，深入探讨汽车线控底盘的理论基础、方法体系、关键技术以及行业应用前景，以期推动我国汽车线控底盘领域的学术研究与实践应用迈向新的高度，为复杂汽车系统的研发与创新提供有力支撑。专辑共收录论文34篇。本期推送后12篇。已于《机械工程学报》2026年8期正式出版。

客座主编：

熊璐，同济大学汽车与能源学院教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。现任同济大学汽车与能源学院院长、新能源汽车及动力系统国家工程研究中心副主任。长期从事汽车底盘控制、分布式驱动电动汽车动力学控制、智能驾驶相关科研工作，主持和参与国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和省部级重大项目20余项，发表 SCI/EI 论文250余篇，授权国内外发明专利100余项，著作6部，主持获得中国汽车工业技术发明一等奖、上海市科技进步一等奖等科研奖励。担任机械工程学报、同济大学学报(自然科学版)、IEEE TVT、VSD等国内外多个期刊的编委和评审专家。担任国际汽车工程师学会（SAE）智能网联汽车学术与技术委员会主席，中国汽车工程学会汽车智能交通分会主任委员、中国汽车工程学会智能底盘分会副主任委员、中国自动化学会车辆控制与智能化专委会委员等学术兼职。

客座编辑：

赵万忠，教育部长江学者特聘教授，现为南京航空航天大学基础科研与人文社科处处长、教授、博士生导师，兼任汽车节能环保国家工程研究中心副主任、江苏省车辆分布式驱动与智能线控技术工程研究中心主任、奇瑞-南航无人系统研究院院长、江苏省汽车工程学会副理事长、车辆工程国家一流专业负责人。主持国家重点研发计划、国防重点项目、国家自然科学基金、江苏省科技重大专项等科研项目70余项。以通讯作者/第一作者发表SCI论文120余篇，其中中科院1区SCI论文65篇，以第一作者在Springer出版社出版专著2部；授权发明专利近300件，国际PCT专利29件（含美国、欧盟、日本、韩国），专利转化经费超1000万元；以第一完成人身份获江苏省科学技术一等奖、中国机械工业科学技术一等奖1项等省部级一等奖3项，获中国产学研合作创新奖、中国国际工业博览会一等奖各1项。以第一指导教师指导全国互联网+创新创业大赛总决赛金奖5项、多次获评教育部全国互联网+创新创业大赛优秀指导教师，以第一完成获江苏省教学成果奖一等奖3项。担任中国科协青年科学家论坛主席，多次担任国际学术会议共同主席和程序委员会主席。

朱冰，吉林大学汽车工程学院教授，博士生导师，青年长江学者，交通运输部科技创新领军人才，吉林省拔尖创新人才，吉林省有突出贡献专家。吉林大学汽车工程学院院长，中国汽车工程学会青年工作委员会主任委员，中国人工智能学会智能驾驶专业委员会副秘书长，中国汽车标准化技术委员会委员、智能网联汽车分技术委员会副秘书长，吉林省委决策咨询委员会委员。

主要从事智能汽车控制与测试评价领域研究，先后主持省部级以上项目24项，包括国家自然科学基金 6 项、国家重点研发计划课题2项；以第一责任作者在IEEE ITS、IEEE TVT、《汽车工程》等国内外行业权威期刊发表高水平学术论文 140 余篇；以第一发明人获授权中国发明专利 80 项、美国专利1项；先后荣获吉林省科技进步奖一等奖2项（均排名第1）、中国汽车工程学会科学技术奖一等奖3项（第1、第2、第3）、吉林省技术发明奖二等奖（第1），以及吉林省青年科技奖、中国汽车工业优秀青年科技人才奖。

冷搏，工学博士，博士后，同济大学汽车与能源学院长聘副教授、智能汽车研究所副所长、上海电动汽车工程技术中心副主任，获国家优秀青年第七届中国科协“青年人才托举工程”等项目资助。主要从事车辆动力学与控制、智能汽车运动规划与控制领域研究，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划以及校企合作项目10余项，获中国汽车工业技术发明一等奖、上海市科技进步一等奖等奖励。担任中国汽车工程学会汽车智能交通分会副秘书长兼委员、《机械工程学报》青年编委、Automotive Innovation青年编委等职务。

章新杰，博士，现任吉林大学教授，汽车底盘集成与仿生全国重点实验室副主任，入选SAE Fellow、中国科协青年人才托举工程，获国家自然科学基金优秀青年科学基金项目，研究方向为车辆动力学与控制、智能运载测试与评价、智能汽车安全技术、驾驶人因工程、振动与控制。获SAE Ralph R. Teetor Educational Award；兼任Automotive Innovation 执行副主编和Journal of Vibration and Control 副主编、中国汽车工程学会青委会副主任、中国自动化学会车辆控制与智能化专委会副主任；入选Vehicle System Dynamics 编委、FISITA 智能安全工作组、SAE 智能网联汽车技术委员会；曾获FISITA Manuel Junoy Award、吉林省青年科技奖特别奖和中国汽车工业优秀青年科技人才奖。

贺宜，教授（研究员），博士生导师，国家自然科学基金优秀青年科学基金项目获得者，现任武汉理工大学智能交通系统研究中心副主任，研究方向为车辆动力学控制、自动驾驶技术、多车协同控制等研究。兼任中国汽车工程学会专用车分会副主任委员、中国交通运输协会青科委副秘书长；担任《IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems》《IEEE Transactions on Intelligent Vehicles》期刊副主编、《机械工程学报》《交通运输工程学报》青年编委等。

唐小林，重庆大学教授，长江学者特聘教授，国家优秀青年基金获得者。主要从事新能源汽车优化设计与控制、智能汽车感知与决策控制，主持国家自然科学基金5项，省部级及企业项目20余项。相关研究成果在IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica、机械工程学报等期刊以一作/通讯发表论文100余篇；第一授权发明人32项；牵头获得重庆市自然科学一等奖等奖励；入选重庆市产学研合作促进会常务理事，自动化学会车辆控制与智能化专委会委员等。担任领域内权威SCI期刊IEEE Transactions on Vehicular Technology、Transactions on Transportation Electrification、SCIENCE CHINA Technological Sciences、Chinese Journal of Mechanical Engineering等期刊编委。

张雷，北京理工大学机械与车辆学院长聘教授、博士生导师，长江学者青年长江。主要研究方向为智能电驱动车辆控制理论与技术。主持国家重点研发计划项目2项、国家自然科学基金项目面上及青年基金项目各1项、北京市科技计划课题2项；发表第一/通讯作者SCI论文80余篇；授权国家发明专利40余项；担任《IEEE Open Journal of Vehicular Technology》等期刊副主编，《Chinese Journal of Mechanical Engineering》《Green Energy and Intelligent Transportation》期刊青年编委。获北京市科学技术进步奖一等奖、中国交通运输协会科技进步奖一等奖、中国汽车工程学会技术发明一等奖。入选科睿唯安“全球高被引科学家”、斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”。

01

多轴重载分布式电驱动车辆全轮转向控制研究

引用格式:吴建洋, 王俊业, 杨波, 丁晓林, 刘欣, 张雷. 多轴重载分布式电驱动车辆全轮转向控制研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 317-331.

论文摘要：

多轮转向控制是提升多轴重载车辆机动性、减少轮胎磨损的关键。针对多轴重载分布式电驱动重载车辆，提出一种多目标分层全轮转向控制策略。首先，在上层控制器中建立考虑侧倾特性的线性二自由度多轴车辆转向模型，以实现阿克曼转向为目标，初步计算出各轮转角；下层控制器以最小化、均匀化轮胎磨损为目标，修正上层初分配的各轮转角；协调控制层构建了基于线性二次最优的理想横摆角速度和质心侧偏角协调跟踪控制器：当横摆角速度偏差小于预设阈值时，以轮胎磨损最小为目标实现转角控制；当横摆角速度偏差大于等于预设阈值时，以车辆操稳性为目标进行转角控制。硬件在环测试结果表明，所提出的全轮转向控制策略能有效跟踪理想横摆角速度和质心侧偏角。在低速工况下，可提高车辆转向灵活性，降低轮胎磨损；在高速工况下，车辆质心侧偏角保持在0.5°±0.3°范围内，有效改善车辆操纵稳定性。

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02

基于瞬时转向中心的四轮独立转向车辆协同控制策略

引用格式:徐飞翔, 黄振华, 王亚飞, 冯仕咏, 周晨. 基于瞬时转向中心的四轮独立转向车辆协同控制策略[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 332-348.

论文摘要：

传统四轮独立转向车辆转向控制策略在车轮受不确定性干扰时,各独立调控的车轮转角无法保证运动学约束从而影响车辆运动协调性。为此，提出一种基于瞬时转向中心的四轮独立转向车辆协同控制策略。首先，建立车辆动力学模型、转向机构模型和整车能耗模型。其次，选取费马点作为车轮转轴不交汇时的瞬时转向中心，构建不确定性干扰下各车轮转角之间的虚拟连接机制，获得各车轮实时的运动学约束转角。然后，结合目标瞬时转向中心和基于费马点的车轮转角虚拟连接机制，构建四轮独立转向车辆复合协同控制策略，其中目标控制环通过目标转角误差控制车轮转角收敛回目标值，瞬时控制环通过瞬时转角误差控制车轮跟踪瞬时转向中心保证运动学约束，两种控制环协同作用保证车辆运动协调性与控制系统鲁棒性。最后，选取车轮转向角、轮胎侧偏角、车辆动能、转向机构总能耗和轮胎滑移损耗作为评价指标，基于Matlab/Simulink仿真平台和自主研制的四轮独立转向电动叉车，在不同干扰下与其他协同控制策略进行对比分析，验证所提出的协同控制策略的有效性。在对单个车轮施加干扰的仿真工况下，相比于位置控制策略，所提出的协同控制策略能使车辆平均最大轮胎侧偏角下降68.38%，轮胎滑移损耗降低22.26%。仿真和整车试验结果表明所提出的协同控制策略能在不确定性干扰下协同调整四个独立车轮，降低车辆侧偏角与轮胎滑移损耗，提高车辆运动协调性。

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03

高速低附着工况下四轮独立多模转向系统多模式切换稳定性控制方法

引用格式:栾众楷, 时锋, 赵万忠, 王春燕. 高速低附着工况下四轮独立多模转向系统多模式切换稳定性控制方法[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 349-364.

论文摘要：

四轮独立多模转向系统融合了四轮转向与轮毂电机差动转向功能，具备前轮转向、四轮协同转向及差动复合转向等多种工作模式，可依据不同行驶工况实现转向模式的动态重构，显著提升车辆在复杂行驶条件下的动态稳定性。针对高速行驶、低附着路面等复杂工况下，不同转向模式在车辆稳定性控制能力上存在显著差异、且模式切换判据不明等问题，提出一种基于分层控制架构的多模式切换稳定性控制方法。上层构建多转向模式下的稳定边界定量描述方法，明确不同工况下的稳定域范围和转向模式切换判据；下层将系统建模为含三子系统的切换系统，基于相平面稳定边界构建模式切换逻辑，并结合多Lyapunov函数与最小驻留时间约束设计切换控制器，以保障模式切换下的渐近稳定性。通过Carsim与Matlab/Simulink联合仿真进行验证，结果表明，所提出的多模式切换稳定性控制方法能够根据工况变化自适应选择最优转向模式，有效抑制高速、低附条件下的质心侧偏角和横摆角速度波动，显著提升车辆在极限工况下的行驶稳定性。

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04

基于多智能体理论的分布式驱动车辆ESC-TVC鲁棒协同控制策略研究

引用格式: 张年华, 张永康, 陈继成, 李朋涛, 李焱, 张辉. 基于多智能体理论的分布式驱动车辆ESC-TVC鲁棒协同控制策略研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 365-381.

论文摘要：

随着新能源汽车技术的高速发展，分布式驱动架构展现出巨大的性能潜力，推动了扭矩矢量控制（Torque vector control,TVC）、电子稳定性控制（Electronic stability control,ESC）等关键技术的研究。不同于传统车辆，分布式驱动车辆的核心优势，是同时具备高精度动力学控制能力与高效的稳定性调控能力。与之对应的，TVC精准调控动力性能以及ESC保障车身横摆稳定，迫切需要功能融合与协同调控，以响应分布式驱动车辆横摆操纵性与横向稳定性两大核心需求。针对前述功能协同需求，考虑了TVC与ESC的耦合控制架构，并基于多智能体理论进行控制系统建模；然后，基于H∞控制理论，提出了鲁棒协同控制器设计方法，保障了驾驶员转角输入、TVC差扭驱动、ESC差分制动共同作用下，车辆横摆控制系统的稳定性；其次，通过相平面稳定域分析优化了ESC介入机制，并引入动态衰减因子与权重函数实现了操纵性与稳定性的平衡，降低了极限工况下，传统协同控制策略以稳定域为界，进行0-1切换的保守性；最后，通过AVL VSM/Simulink联合仿真，验证了所提出的协同控制策略在双移线、阶跃转向、正弦迟滞等典型工况下的有效性。经过对比分析，所提出的多智能体协同控制策略在非极限工况下，显著减少了不必要的ESC介入，将横摆角速度增益、纵向车速都维持在接近TVC水平；在极限工况下，能够调用ESC稳定车身横摆，保障行车安全。

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05

角模块架构电动汽车单轮跨越障碍底盘协同控制

引用格式:刘帅帅, 张利鹏, 马浩然, 王兴宇, 张俊达, 赵明慧, 甄龙信. 角模块架构电动汽车单轮跨越障碍底盘协同控制[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 382-397.

论文摘要：

角模块架构电动汽车在恶劣路况下较常规车辆可具备更好的通过性和稳定性。为解决车辆行驶时任意车轮遇到无法绕行的路面低矮障碍而带来的难以通行问题，设计了一种基于底盘协同的单轮跨越障碍行驶稳定性控制策略。首先，建立了用于模拟单轮悬空三轮行驶工况的变自由度动力学模型；其次，通过质心转移保证三轮行驶稳定性，悬空车轮对角车轮的垂向载荷较小，整车重量主要由其余两轮承受；再次，三轮行驶时各车轮垂向载荷变化，这不仅导致滑动率变化引起纵向力改变，还会导致侧偏刚度改变进而影响转向特性，两者均会导致路径偏离；随后，设计了基于主动悬架的变自由度控制器、避免驱动轮滑动率过大的牵引力控制系统和保证行驶方向稳定性的路径跟踪控制器，并基于上述控制器集成设计底盘协同控制器；最后，进行了变自由度控制的实车验证和相应路况的仿真验证，结果表明：所设计的主动悬架控制器能够可靠地实现实车的变自由度操作，并保持稳定；该底盘协同控制器能有效保障车辆安全跨越高度200 mm、宽度300 mm的低矮障碍，同时保持了良好的路径跟踪性能，最大偏差仅为64 mm，显著提升了车辆的通过性和行驶稳定性。

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06

多模式混合动力汽车扭矩分配及切换品质优化控制研究

引用格式:金智林, 高峥恒. 多模式混合动力汽车扭矩分配及切换品质优化控制研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 398-409.

论文摘要：

为改进混合动力汽车(Hybrid electric vehicle,HEV)多模式驱动的切换品质，提出基于扭矩分配的多模式切换品质优化控制策略。考虑离合器滑磨因素影响建立HEV多模式驱动系统动力学模型及模式切换品质评价指标。分析HEV多模式驱动切换条件，理论计算各驱动模式及切换过程目标扭矩。基于切换过程目标扭矩设计离合器分层油压模糊控制策略，上层模糊算法规划离合器的理想油压，下层模糊PID控制离合器的实际油压。融合各驱动模式的目标扭矩研究电机动态扭矩补偿策略，补偿离合器滑磨及发动机滞后扭矩。设计驱动模式切换品质多目标模糊优化方法输出最优离合器油压。选取四种标准测试工况进行实例仿真，结果表明提出的控制策略可保障HEV良好动力性和平顺性，有效抑制驱动模式切换的冲击度、减轻离合器滑磨，提高驱动模式切换品质。

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07

非结构化狭窄环境下4WIS车辆动态轨迹优化

引用格式: 姜小龙, 李洋, 滕景佳, 黄文杰, 秦洪懋, 胡满江, 李国法, 边有钢. 非结构化狭窄环境下4WIS车辆动态轨迹优化[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 410-431.

论文摘要：

四轮独立转向(Four-wheel independent steering，4WIS)车辆具备卓越的机动性，能够在复杂环境中实现更灵活的运动控制。然而，现有轨迹规划方法尚未充分挖掘4WIS车辆的运动特性，并普遍采用固定数量的圆盘近似车辆轮廓实现避障约束，难以兼顾避障精度与计算效率，且对动态环境的适应能力不足。针对上述问题，提出一种面向非结构化狭窄环境4WIS车辆动态轨迹优化方法。首先，改进混合A*算法，考虑4WIS车辆多种模式运动特性改进算法的节点扩展和代价函数，并设计航向角动态调整策略，提出自适应多圆盘碰撞检测方法，自适应调整碰撞检测模型以适应复杂环境，并提高算法搜索效率。其次，构建4WIS车辆轨迹优化模型，提出基于自适应多圆盘避障约束，基于不同路径点对应的碰撞检测模型构建行车走廊以线性化避障约束，提高算法在复杂环境下的求解成功率和计算效率。然后，针对动态环境轨迹规划问题，提出基于模糊动态窗口法的局部轨迹重规划方法，实现对动态障碍物或新增静态障碍物的避让。仿真试验表明所提算法能生成平滑无碰撞的运动轨迹，在复杂环境下相比传统混合A*算法，成功率提高了11.25%，计算时间减少了27.64 s，显著提高了4WIS车辆在复杂场景中轨迹规划效率与安全性。

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08

基于场景复杂度分类网络与引导点机制的4WIS车辆轨迹规划方法研究

引用格式: 滕景佳, 李洋, 胡满江, 熊善程, 李国法. 基于场景复杂度分类网络与引导点机制的4WIS车辆轨迹规划方法研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 432-449.

论文摘要：

四轮独立转向(Four-wheel independent steering，4WIS)车辆因其优越的机动性而受到广泛关注。然而现有轨迹规划方法对4WIS车辆多种运动模式、场景复杂度以及障碍物的属性考虑不足，难以发挥4WIS车辆在复杂狭窄的空间下的灵活性，导致规划效率低甚至失败。为此，本研究提出一种基于最优控制问题(Optimal control problem,OCP)的4WIS车辆轨迹规划框架。首先，提出一种基于环境图像与车辆状态信息的场景复杂度二分类网络，实现复杂/简单场景的精准识别；其次，设计面向复杂场景的轨迹规划引导策略，基于先验A*路径构建引导点集合，将任务分解为引导点间的局部子任务提升规划效率；然后，构建面向4WIS车辆的Hybrid A*算法，建立融合阿克曼转向、斜向移动及原地转向三种运动模式的节点扩展机制，并设计对应的节点代价函数和模式切换代价函数；最后，建立考虑障碍物属性的轨迹优化OCP框架，构建面向“可压障碍物”的逻辑约束以限制压过障碍物时的速度，提升车辆通过性的同时保障安全。仿真结果表明，在包含密集障碍物、狭窄通道和起终点位置及朝向存在显著差异的典型复杂环境下，所提方法相比传统Hybrid A*算法成功率提高50%、通行效率提升40.26%、计算效率提升44.89%，显著提升4WIS车辆的轨迹规划性能。

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09

瞬时转向中心求解下的角模块车辆路径跟踪预测控制

引用格式: 皮大伟, 李绪航, 张宸硕, 严永俊, 王洪亮, 王显会. 瞬时转向中心求解下的角模块车辆路径跟踪预测控制[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 450-461.

论文摘要：

智能底盘角模块系统实现了线控驱/制动、线控转向、主动悬架的高度集成，车轮角模块取消了机械连接、减少了大量的机械传动部件，支持车辆各动力学单元独立控制，便于软件定义与冗余可靠性设计，是无人驾驶车辆的理想载体，但是过多的转角控制输入增加了整车的控制难度，仅依赖于传统的转向控制方式很容易使车辆进入非线性失稳状态，为了提高车辆路径跟踪的精度和稳定性，提出基于瞬时转向中心(Instantaneous center of rotation,ICR)的模型预测控制(Model predictive control,MPC)方法。搭建角模块整车动力学模型和路径规划模型，利用笛卡儿坐标系与极坐标系的转化，建立车辆运动与ICR的解耦映射，将传统的车轮角度控制转换为ICR控制，基于模型预测控制实现了侧向运动和偏航运动的协调控制，提出一种能够应用于角模块车辆路径跟踪系统的具有较低系统保守性的车轮转角计算方法，结合闭环系统反馈构建了ICR模型预测控制策略，基于联合仿真与硬件在环测试平台验证了所提控制策略的有效性和实时性。仿真结果表明，所提ICR跟踪控制策略有效地保证了路径跟踪的精度和稳定性，对角模块车辆转向控制系统设计具有重要参考价值。

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10

基于动态稳定边界的智能车辆路径跟踪控制方法

引用格式: 张钰, 王成烨, 杜甫, 董明明, 秦也辰, 毛明. 基于动态稳定边界的智能车辆路径跟踪控制方法[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 462-474.

论文摘要：

智能车辆路径跟踪控制是保障车辆行车安全与行驶稳定性的关键与核心。时变车速、路面条件影响车辆状态，现有路径跟踪控制方法结合较为保守的稳定性条件触发制动，维持路径跟踪过程中的车辆横向稳定性，存在着极限工况下路径跟踪性能恶化的问题。针对以上问题，结合椭圆几何模型表征车辆系统动态稳定域，构建了椭圆参数与行驶条件间的映射模型，实现车辆系统动态稳定域的显式表征，进而利用仿射变换设计优化问题所需的约束条件，提出基于动态稳定边界的智能车辆路径跟踪控制方法。基于硬件在环平台对所提方法进行了验证，结果显示，所提方法在保障行驶稳定性前提下，减少了车辆在高速、低附着条件下由于制动介入引起的车辆状态波动，并提升车辆路径跟踪精度达25.5%以上，同时满足实时性要求。

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11

基于分层式MPC的分布式四轮驱动车辆轨迹跟踪控制方法

引用格式: 肖跃, 贺宜, 张鸣. 基于分层式MPC的分布式四轮驱动车辆轨迹跟踪控制方法[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 475-488.

论文摘要：

随着自动驾驶技术向复杂场景延伸，分布式驱动四轮转向车辆因具备显著机动性能，其极限工况下的控制问题成为研究重点，如何在该场景下兼顾路径跟踪精度与行驶稳定性，是当前需要突破的关键方向。提出一种分层结构的模型预测控制+比例积分控制器，旨在提高分布式驱动四轮转向车辆在极限工况下的机动性能。首先，建立基于Frenet坐标系的车辆动力学模型，综合考虑前轴等效转角、后轴等效转角和附加横摆力矩控制量，结合基于相平面法的转角约束，设计一种分层式的控制器，提出基于质心侧偏角预测的减速策略以兼顾车辆的路径跟踪性能和稳定性。其次，在下层控制器中，考虑轮胎力极限和电机极限，基于轮胎利用率最优原则设计扭矩和转角分配策略，从而保证各车轮转角与扭矩的协调性，提升车辆的稳定裕度。最后，基于Matlab/Simulink和CarSim联合仿真平台，在低附着路面场景下对所提出的控制方法进行了验证。仿真结果表明，所提的分层控制结构能够有效提高4WID-4WIS车辆的路径跟踪精度和稳定性，具有良好的动态性能。与传统模型预测控制分层控制方法相比，车辆的横向位移最大误差值减小了29.8%，平均误差降低46.2%，横摆角速度也得到了有效控制，证明了所提出的控制方法的有效性。

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计及转向时延的车辆路径跟踪控制研究

引用格式: 胡奇轩, 徐涛, 徐彬, 孔刘令涵. 计及转向时延的车辆路径跟踪控制研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 489-500.

论文摘要：

路径跟踪是自动驾驶领域的重要技术，但传感器与执行器之间的通信时延和转向系统响应滞后会降低路径跟踪的精确性。针对这一问题，在深入分析转向时延对路径跟踪精度影响的基础上，构建转向时延的等效一阶线性模型，并设计融合目标路径预瞄曲率与转向时延补偿的前馈反馈一体化控制器，从而实现了自动驾驶车辆在不同车速和时延条件下的高精度路径跟踪，并基于Matlab/Simulink和Carsim软件构建融合转向时延特征的自动驾驶车辆联合仿真模型，对比分析不同控制算法下的车辆路径跟踪效果。结果表明，在低速条件下，所提出的一体化控制器的路径跟踪性能指标相较于传统LQR控制器、预瞄前馈控制器、时延补偿反馈控制器和滑模控制器分别提高了97.50%、82.27%、60.71%和95.56%；在中速条件下，性能指标分别提高94.38%、72.31%、48.12%和93.33%；在高速条件下，性能指标分别提高了77.51%、72.13%、75.06%和88.04%，展现出更优的路径跟踪性能。

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责任编辑：杜蔚杰

责任校对：张 强

审 核：张 彤

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