本發(fā)明涉及一種車輛主動(dòng)安全控制方法，更加具體的來講，涉及一種基于三步法的車輛橫擺穩(wěn)定性控制方法。

背景技術(shù)：
車輛穩(wěn)定性控制是從國外興起的汽車電子控制技術(shù)，它是在制動(dòng)防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。穩(wěn)定性控制概念的起源于利用上述兩種系統(tǒng)來解決穩(wěn)定性問題的思路，但開始研究人員將精力放在算法上進(jìn)行改進(jìn)，所以只能處理穩(wěn)定性的部分問題。這時(shí)的系統(tǒng)既沒有進(jìn)行深入的理論分析，也沒有配套的硬件設(shè)備，所以并不能稱之為真正意義上的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。到了二十世紀(jì)九十年代之初，研究人員在理論研究上有所突破，提出了針對橫擺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接地控制調(diào)節(jié)(DYC：DirectYawControl)的新想法，它從理論上指明了該領(lǐng)域的研究方向。該思路引入對駕駛者的轉(zhuǎn)向意圖，再針對橫擺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接地控制調(diào)節(jié)，保證汽車行駛在穩(wěn)定區(qū)域。這種新想法代表了穩(wěn)定性控制的概念真正意義上的形成。三步法是一種基于模型的算法流程，主要應(yīng)用在系統(tǒng)的跟蹤控制問題。其設(shè)計(jì)思路源于在工程中經(jīng)常采用的“前饋+PID反饋”的控制結(jié)構(gòu)。三步法的基本結(jié)構(gòu)為“穩(wěn)態(tài)控制-前饋控制-誤差反饋控制”，每一步都有相應(yīng)的控制目的，而且，各個(gè)部分都包含有系統(tǒng)的狀態(tài)信息，或者是工況的信息，每次信息的更新結(jié)果，使得控制器的增益實(shí)現(xiàn)自調(diào)節(jié)的效果，除此之外，控制算法的結(jié)構(gòu)清晰，簡潔，設(shè)計(jì)目的清楚，明白。三步之間步步相關(guān)，而且三步的順序不能顛倒，所以稱之為“三步法”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種基于三步法的車輛橫擺穩(wěn)定性控制方法，采用分層控制的策略，應(yīng)用三步法得到前輪轉(zhuǎn)角和附加橫擺力矩，并選用二次規(guī)劃的優(yōu)化方法對附加橫擺力矩進(jìn)行分配，將附加橫擺力矩分配為四個(gè)車輪上的制動(dòng)力作用于車輛。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：步驟一、建立簡化的車輛動(dòng)力學(xué)模型：用二自由度模型表征車輛的操縱穩(wěn)定性與車輛的側(cè)向運(yùn)動(dòng)和橫擺運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系；步驟二、三步法控制器設(shè)計(jì)：基于步驟一建立的簡化車輛動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)三步法控制器，將期望橫擺角速度信息輸入到三步法控制器，根據(jù)期望橫擺角速度的值以及實(shí)時(shí)反饋的車輛側(cè)向加速度、實(shí)際橫擺角速度、實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角及縱向車速，運(yùn)用三步法算法流程(穩(wěn)態(tài)控制-前饋控制-誤差反饋控制)，決策出附加橫擺力矩及前輪轉(zhuǎn)角；步驟三、基于步驟二設(shè)計(jì)的三步法控制器進(jìn)行車輛橫擺穩(wěn)定性控制：將前輪轉(zhuǎn)角信息和附加橫擺力矩信息輸入附加橫擺力矩分配模塊，該模塊將附加橫擺力矩分配問題轉(zhuǎn)化為帶有約束的二次規(guī)劃優(yōu)化問題，將附加橫擺力矩分配為四個(gè)車輪上的制動(dòng)力并輸出至制動(dòng)系統(tǒng)，并將步驟二中所得前輪轉(zhuǎn)角輸出至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，二者共同作用于車輛系統(tǒng)，使得車輛保持橫擺穩(wěn)定狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果為：1.本發(fā)明的三步法控制器具有標(biāo)準(zhǔn)清晰的結(jié)構(gòu)，每一步都有實(shí)際的設(shè)計(jì)目的，便于工程上的實(shí)際應(yīng)用。2.本發(fā)明將附加橫擺力矩分配模塊轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃方法，并且考慮制動(dòng)力車輪分配的策略和對制動(dòng)力的限幅等約束，從而得到最優(yōu)解。3.本發(fā)明在穩(wěn)定性控制分析上將前輪轉(zhuǎn)角信息和差分制動(dòng)信息都考慮在內(nèi)，使得二者能協(xié)調(diào)穩(wěn)定性控制，避免了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生沖突。附圖說明圖1為車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)框圖；圖2為車輛二自由度模型示意圖；圖3為正弦延遲工況下橫擺角速度結(jié)果圖；圖4為正弦延遲工況下質(zhì)心側(cè)偏角結(jié)果圖；圖5為正弦延遲工況下附加橫擺力矩結(jié)果圖；圖6為正弦延遲工況下前輪轉(zhuǎn)角結(jié)果圖；圖7為正弦延遲工況下左前輪胎制動(dòng)力結(jié)果圖；圖8為正弦延遲工況下右前輪胎制動(dòng)力結(jié)果圖；圖9為正弦延遲工況下左后輪胎制動(dòng)力結(jié)果圖；圖10為正弦延遲工況下左后輪胎制動(dòng)力結(jié)果圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種基于三步法的車輛橫擺穩(wěn)定性控制方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟：步驟一、建立簡化車輛動(dòng)力學(xué)模型，如圖2，用于表征車輛的操縱穩(wěn)定性與車輛的側(cè)向運(yùn)動(dòng)和橫擺運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系?？紤]車輛的橫擺運(yùn)動(dòng)和側(cè)向運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)力學(xué)方程為：其中，F(xiàn)y1、Fy2為前后輪胎的側(cè)偏力,單位N；Mz為附加橫擺力矩，單位Nm；Lf、Lr分別為汽車質(zhì)心到前后軸的距離，單位為m；Iz為汽車?yán)@z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位kg·m2；r為橫擺角速度，單位rad/s；m為汽車質(zhì)量，單位kg；vx為車輛縱向速度，單位m/s；β為質(zhì)心側(cè)偏角，單位rad。由式(1)整理得到車輛的系統(tǒng)方程式(2)如下車輛系統(tǒng)狀態(tài)方程(2)中的Fyf，F(xiàn)yr分別表示輪胎的前后側(cè)偏力，研究車輛的側(cè)向穩(wěn)定性必須考慮輪胎的非線性特性，因此本發(fā)明將輪胎的非線性不穩(wěn)定因素考慮到控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。根據(jù)分式輪胎模型的描述，可知輪胎側(cè)偏力可以表示為：其中，F(xiàn)z是...