汽车操纵稳定性对于汽车性能品质和安全性有着重要的影响，在实际行驶过程中车辆的运行状态经常处于非线性的状态。在车辆稳定性控制系统设计时相比采用理想车辆模型的方法，采用基于相平面非线性方法设计车辆运行的稳定域边界来实现在稳定域和非稳定域的联合稳定性控制，可以很好地改善整车在极限驾驶工况以及较差行驶道路环境时适应性、鲁棒性，提升汽车性能品质和安全性。本文结合一汽轿车合作项目“冰雪等弱附着地面乘用车通过性评价研究”、吉利汽车研究院“汽车ESP试验评价技术研究”以及一汽技术中心“应用相平面理论分析制动失稳机理研究技术开发”，针对轻型轿车采用相平面方法开展非线性整车稳定性控制系统研究，在完成车辆运行状态参数的估算识别的基础上，分析了各因素对车辆稳定域的影响。采用相平面非线性方法确定了稳定域控制边界，并设计了基于相平面稳定性主环控制器，以车轮运动为研究对象设计了主动制动控制器。在离线仿真试验中进行了算法的初步分析验证。在试验验证时依据代表驾驶员的操作慌忙程度、车辆的稳定性能、车辆轨迹跟踪能力以及侧翻稳定的几个整车稳定性评价指标选取合适的试验工况。在硬件在环试验阶段搭建了快速原型硬件试验台，对稳定性控制算法进行了试验评价研究。本文主要内容包括：1、在总结车辆稳定性控制算法以及系统的开发流程手段后，确定了基于相平面稳定域边界的整车稳定性控制研究的总体方案，首先完成了轻型轿车的车辆运行状态参数的估算识别，采用相平面稳定域边界设计了边界外侧以及边界内侧的稳定性横摆力矩控制算法，最后以车轮运动为对象设计了主动制动控制器控制算法。2、在建立了包含非线性轮胎模型的二自由度车辆模型的基础上，通过相平面分析分析车辆动力学稳定性特性，针对横摆角速度、质心侧偏角以及质心侧偏角速度等状态变量的相平面的分析研究确定了各自的车辆动力学稳定域与稳定域边界函数的计算方法，并对非稳定状态下的车辆不稳定度进行了量化。最后在纵向速度、路面附着系数以及方向盘转角变化时分析了稳定域边界曲线的变化，采用试验数据对稳定域边界进行了设计确定，并在车辆稳定工况和失稳工况下对稳定域边界进行了仿真验证，初步验证了相平面稳定域边界设计的正确性。3、以现有的车辆动力学软件的整车模型为基础，搭建离线仿真试验平台，完成车辆运行状态参数的识别算法，相平面稳定性主环控制器算法以及主动制动控制器算法。依据代表驾驶员的操作慌忙程度、车辆的稳定性能、车辆轨迹跟踪能力以及侧翻稳定等几个整车稳定性评价指标，选取合适的仿真试验工况进行离线仿真试验，初步验证了稳定性控制算法的有效性。通过离线仿真平台的搭建和离线仿真试验，为后续硬件在环试验平台的软件接口设计及稳定性控制算法的硬件在环试验奠定了基础。4、确定硬件在环试验台在硬件和软件两方面的总体方案，并以此为依据选定合适的传感器、执行器以及实时运行系统完成硬件系统搭建，并根据硬件特性完成传感器信号采集处理以及执行器接口的软件平台。将车辆稳定性控制算法原型与硬件在环试验台匹配，选定典型试验工况试验，从硬件实物验证控制策略的有效性，与离线仿真结果一致。