随着汽车工业与人工智能技术的进步,汽车给人们通行带来了极大的便利,但也同样带来了很多安全隐患,给人们造成了不同程度的损失。虽然人们对自动驾驶汽车的憧憬正逐渐变为现实,但是现阶段的自动驾驶技术还不成熟,当自动驾驶汽车离开实验室进入到公共交通时,必须具备处理紧急情况的能力,避免交通事故的发生。本文研究针对紧急避撞这一典型危险工况,提出了自动驾驶汽车紧急避撞系统的设计方案,对运动控制中所涉及的重要基础理论和关键技术问题开展了研究。首先,在考虑系统不确定性、非线性及未知外界干扰的条件下,并结合反演控制机制、变结构控制理论完成自动驾驶汽车转向控制器的设计,同时采用分层控制构架的方案,设计了制动横摆力矩控制器,使汽车在紧急转向的同时能够通过对汽车单个车轮进行主动增压以弥补车辆不足或过多转向特性。其次,使用分层控制方法设计了底层压力控制器。最后,使用CarSim软件搭建了整车模型和道路模型,采用MATLAB/Simulink软件搭建了上层仿真控制器,并且用路径跟踪联合仿真验证了本文所设计控制系统的控制效果。解决了车辆在极限行驶工况下难以操控的问题,提高了闭环系统的鲁棒性和稳定性。其次,基于五次多项式的轨迹规划方法获得避撞轨迹的基本表达式,并从运动学的角度,利用避撞轨迹方程推导出了理想的车辆横摆角速度公式,再通过全局最优求解得出理想横摆角速度的等效最大值表达式。同时,从动力学的角度,利用路面附着约束条件推导出了汽车横摆角速度极限值表达式。再通过对车辆横向避撞位移和轨迹终点坐标的合理设计,使得汽车在紧急避撞过程能够跟踪期望避撞轨迹,沿最优路径避撞。并且推导出了能够同时考虑车辆碰撞因素与车辆动力学失稳因素的风险评估模型,解决了自动驾驶车辆在紧急情况下风险量化并有效评估的问题。最后,利用联合仿真平台和基于线控执行器的硬件在环平台,分别对本文所提出的主动避撞方案进行了仿真分析和试验研究。结果表明,本文所设计的控制系统不仅能够在仿真中有效地控制自动驾驶汽车执行紧急避撞功能,而且在控制真实的执行器时同样能够出色地完成避撞任务。