CN114194202A - 基于相平面的车辆稳定状态判断方法、底盘协调控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于相平面的车辆稳定状态判断方法、底盘协调控制方法及系统，首先基于相平面的车辆稳定状态判断方法得到表征车辆稳定状态的稳定域、协同控制域和失稳域，结合质心侧偏角及其导数实现对当前车辆稳定状态进行判断；根据车辆稳定状态将总的附加横摆力矩分配给AFS子系统和DYC子系统，若车辆处于稳定域，由AFS子系统单独工作；若车辆处于失稳域，由DYC子系统单独工作；若车辆处于协同控制域中采用Sigmoid函数进行计算AFS子系统和DYC子系统分配的附加横摆力矩比重，实现底盘协调控制；且本申请还提出了底盘协调控制系统，实现在不同工况下更精准的底盘协调控制。

Description

基于相平面的车辆稳定状态判断方法、底盘协调控制方法及 系统

技术领域

本发明涉及车辆底盘协调控制技术，具体来说涉及基于相平面的车辆稳定状态判断方法、底盘协调控制方法及系统。

背景技术

随着近年来汽车保有量的增加，因汽车而引起的交通事故数量也在日益增长，为了降低在事故中乘员和驾驶员的伤亡，对主动安全技术的应用提出了更高的要求。目前应用在分布式驱动电动汽车上的主动安全技术包括前轮主动转向子系统(AFS)、直接横摆力矩子系统(DYC)、主动防侧倾系统(ARS)。但是各子系统之间耦合机理复杂，不合理的控制策略会削弱整车的控制效果。例如AFS通过利用轮胎侧向力产生额外的横摆力矩，另一方面，DYC的介入会使得轮胎可利用的侧向力减少，削弱AFS的控制效果。而协调控制就是消除各子系统间的影响或者进行多目标优化，使整车性能达到最优。

在底盘的协调控制中需要对车辆的稳定性进行判断从而采取合适的控制策略。目前车辆稳定状态判断的方法包括李雅普诺夫判定法和相平面法。其中李雅普诺夫函数设计的不同会导致控制域的大小不同，对控制系统的设计具有不确定性。而相平面中相轨迹的变化可以反映车辆的稳定状态和平衡位置，根据相轨迹对车辆的稳定域进行划分。目前的研究中对相平面稳定域的划分多采用双直线法，并且边界直线的相关系数也基本是采用常数或者是采用来源于数据的抽象经验公式，并没有明确提出稳定域边界函数的数值计算方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了基于相平面的车辆稳定状态判断方法、底盘协调控制方法及系统，使用模糊控制系统获得不同工况下相平面稳定域边界，并基于稳定域边界划分控制域，设计底盘协调控制系统，实现在不同工况下更精准的底盘协调控制。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，包括如下步骤：

基于车辆固有参数和运动参数建立车辆的非线性二自由度模型，

确定前轮转角与路面附着系数的论域，并输入非线性二自由度模型中，获得相平面稳定域边界论域；

将前轮转角δ_f和路面附着系数μ作为输入，经过模糊化、模糊推理、清晰化得到当前工况相平面稳定域边界函数；分别表示为：

式中，C₁为两条相平面稳定域边界函数的斜率，C₂和C₃分别是左右两条稳定域边界函数在0轴上的交点；

基于当前工况下稳定域边界函数分别向内外扩展一段距离，得到表征车辆稳定状态的三个控制域，分别是稳定域、协同控制域和失稳域；并结合质心侧偏角β及其导数

实现对当前车辆稳定状态进行判断；稳定域的区间表示为如下形式：

协同控制域的区间表示成如下形式：

失稳域的区间表示成如下形式：

式中，C_2i、C_3i分别代表扩展后两个协同控制域的内边界函数在0轴上的交点；C_2o、C_3o分别代表扩展后两个协同控制域的外边界函数在0轴上的交点。

进一步，C_2i、C_3i、C_2o、C_3o分别表示为：

C_2i＝C₂*C_i，C_2o＝C₂*C_o，C_3i＝C₃*C_i，C_3o＝C₃*C_o

其中，C_i为车辆当前状态下稳定域边界内扩展系数；C_o为车辆当前状态下稳定域边界外扩展系数；分别表示为：

C_i＝C_imax*κ

C_o＝C_omax*κ

式中，C_imax代表两条稳定域边界之间距离最大时的内扩展系数，C_omax代表两条稳定域边界之间距离最大时的外扩展系数；所述稳定域边界函数在0轴上的交点之间的最大距离为|C₂C₃|_max＝|C_3max|+|C_2min|，C_2min、C_3max分别是C₂和C₃对应的最小值和最大值；κ为当前工况下的车辆稳定裕度。

进一步，车辆稳定裕度表示为：

进一步，设置路面附着系数的论域为(0.1,1)，前轮转角的论域为(-30°，30°)，将相平面稳定域边界在0轴上的交点C₂和C₃的论域分别设为(C_2min，C_2max)和(C_3min，C_3max)。

一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制方法，根据当前车辆横摆角速度、期望横摆角速度、质心侧偏角和期望质心侧偏角计算总的附加横摆力矩；所述总的附加横摆力矩M_z是由基于横摆角速度获得的附加横摆力矩M₁和基于质心侧偏角获得的附加横摆力矩M₂构成的，表示为：M_z＝(1-τ)M₁+τM₂；

根据车辆稳定状态将所述总的附加横摆力矩分配给AFS子系统和DYC子系统，表示为：

M_AFS＝(1-ε)M_z

M_DYC＝εM_z

其中，M_AFS是分配给AFS子系统的附加横摆力矩，M_DYC是分配给DYC子系统的附加横摆力矩，ε是权重系数。

进一步，若车辆处于稳定域中ε取0，由AFS子系统单独工作；若车辆处于失稳域中ε取1，即AFS子系统已经失效，由DYC子系统单独工作；若车辆处于协同控制域中权重系数ε采用Sigmoid函数进行计算。

进一步，权重系数ε在协同控制域中采用Sigmoid函数进行计算，表示为：

将当前车辆状态距稳定域内边界的距离作为自变量，结合稳定域边界的边界函数，可得到权重系数ε的计算公式:

其中，自变量x即权重系数ε。

进一步，通过构建自适应滑模控制器获得附加横摆力矩M₁，过程如下：

根据述车辆实际横摆角速度和期望横摆角速度设计横摆角速度自适应滑模控制器,具体包括：

定义e₁＝(ω_r-ω_d)

定义滑模面如下：

S＝e₁+c∫e₁dt

其中，e₁代表横摆角速度与期望横摆角速度的偏差，c为加权系数，t为时间变量；

令

设计自适应的趋近律为：

式中，k为正数，η为自适应系数；

为了进一步抑制滑模抖振，将传统滑模控制器中的符号函数替换为软符号函数，软符号函数形式为：

其中，χ为正数，数值大小决定了平滑区间的宽度，当χ→+∞，软符号函数退化为符号函数；

滑模控制器的输出表示为：

其中，

为横摆角速度的导数，

为期望横摆角速度的导数；C_f、C_r分别代表前后轮轮胎侧偏刚度；l_f和l_r分别为前后轴轴距，I_z为转动惯量，V_x为质心处纵向速度，δ_f为前轮转角。

进一步，通过构建PI控制器获得附加横摆力矩控制器M₂，过程如下：

根据所述车辆实际质心侧偏角和所述期望质心侧偏角设计PI控制器计算附加横摆力矩M₂，包括：

定义e₂＝(β-β_d)

M₂＝K_pe₂+K_i∫e₂dt

式中，K_p为比例系数，K_i为积分系数。

一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制系统，包括车辆观测器、模糊系统、相平面划分模块、附加横摆力矩计算模块、下层控制器模块和稳定状态判断模块。

车辆观测器接收车辆模型输出的侧向加速度和前轮转角δ_f；且车辆观测器分别向稳定状态判断模块输入β和

向模糊系统输入μ，向附加横摆力矩计算模块输入β和横摆角速度γ，其中横摆角速度γ是由横摆角速度传感器获得；

模糊系统内置模糊控制规则，将车辆观测器观测到的路面附着系数和参考车辆模型输入的车辆实际前轮转角作为输入，经过模糊化、模糊推理、清晰化可得到当前输入下相平面的稳定域边界函数在0轴上的交点C₂、C₃；并将C₂、C₃输入相平面划分模块；

相平面划分模块根据C₂、C₃得到表征车辆稳定状态的三个控制域，分别是稳定域、协同控制域和失稳域；

稳定状态判断模块根据车辆观测器观测到的β和

判断当前车辆所处的控制域；并将判断结果输入附加横摆力矩计算模块；

附加横摆力矩计算模块根据车辆观测器观测到的β、横摆角速度γ以及稳定状态判断模块的判断结果，计算出总的附加横摆力矩；并将总的附加横摆力矩输入至下层控制器模块；

下层控制器模块包括附加横摆力矩分配单元以及AFS子系统和DYC子系统；附加横摆力矩分配单元跟车辆所处的控制域，对总的附加横摆力矩进行分配；由AFS子系统和DYC子系统执行相应动作。

本发明的有益效果：

1、本申请使用模糊控制系统获得不同工况下相平面稳定域边界，优点是考虑路面附着系数和前轮转角变化对稳定域边界的变化，能在不同工况下得到更精准的相平面稳定域边界函数。

2、在相平面的基础上根据车辆当前稳定裕度对控制域进行划分，当车辆稳定裕度较小时，协同控制域区间快速减小，直接横摆力矩子系统可以快速介入，充分利用轮胎纵向力，改善车辆稳定性。

3、基于自适应滑模控制算法计算附加横摆力矩，采用软符号函数代替符号函数，有效削弱滑模运动中的抖振现象。

4、基于相平面划分的控制域,设计直接横摆力矩子系统和前轮主动转向子系统集成控制策略和力矩分配方法，更充分利用四轮驱动可独立操控的能力，提高分布式驱动车辆横向稳定性。

附图说明

图1是本发明协调控制方法流程图；

图2是本发明基于相平面判断车辆稳定状态的系统结构图；

图3是本发明考虑车辆稳定状态的底盘协调控制结构图；

图4是本发明相平面控制域的划分情况示意图；

图5是车辆二自由度模型示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的目的是提供一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，并基于车辆稳定状态设计AFS和DYC的底盘协调控制方法及系统。

图1为本发明考虑轮胎非线性特性的相平面稳定域边界论域确定方法流程图，如图1所示，本实例提供的一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，包括以下步骤。

步骤101：获取车辆固有参数和运动参数；所述车辆固有参数包括车辆质量、前后轴距、绕Z轴转动惯量等。所述车辆运动参数包括实际车辆纵向车速、前轮转角、横摆角速度等。

步骤102：引入非线性轮胎模型与线性二自由度模型联立获得非线性二自由度模型；具体如下：

根据所述车辆固有参数建立简化的非线性轮胎模型(杜高夫轮胎模型)，可以表示为如下形式：

其中，F_yi为前轮或者后轮轮胎侧偏力，C_i为前轮或者后轮轮胎侧偏刚度，α_i为前轮或者后轮侧偏角，f(λ)为分段函数，λ为表述轮胎的非线性特性的边界值；F_zi为前轴或者后轴垂向载荷，i＝f,r分别表示前轴、后轴；μ为当前路面附着系数。

将非线性轮胎模型与图5的线性二自由度模型结合获得非线性二自由度模型，并以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量，可表示为如下形式：

其中，β为质心侧偏角，

为β的一阶导数；f₁(*)、f₂(*)分别为基于β和ω_r的非线性函数；ω_r为横摆角；

为ω_r的一阶导数，即横摆角速度。

步骤103：确定前轮转角与路面附着系数的论域，输入非线性二自由度模型中，获得相平面稳定域边界论域；

设置路面附着系数的论域为(0.1,1)，前轮转角的论域为(-30°，30°)，将相平面稳定域边界在0轴上的交点C₂和C₃的论域分别设为(C_2min，C_2max)和(C_3min，C_3max)，其中，C_2min，C_3min分别为C₂和C₃的最小值，C_2max,C_3max分别是C₂和C₃的最大值。

步骤104：将前轮转角δ_f和路面附着系数作为输入，经过模糊化、模糊推理、清晰化得到当前工况相平面稳定域边界函数。

步骤1041：在对所述输入量δ_f和μ进行模糊量化后，根据相应的模糊规则库进行模糊推理，即根据模糊输入量推理出系统的控制参量模，糊规则库的建立是基于长期调试系统所得到的经验。

将输入与输出的模糊子集均设为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},分别代表负大NB、负中NM、负小NS、零Z、正小PS、正中PM、正大PB这七个量化等级；

所述输入量的隶属度函数设置为高斯型隶属度函数，所述输出量的隶属度函数设置为三角型隶属度函数；本实施例中的输出量即获得C₂'和C₃'。

步骤1042：对模糊控制器的输出量经模糊规则推理后，需要采用重心法对C₂'和C₃'进行清晰化获得精确的控制量C₂和C₃，得到当前输入下两条相平面稳定域边界函数；分别表示为：

式中，C₁为两条相平面稳定域边界函数的斜率，C₂和C₃分别是左右两条稳定域边界函数在0轴上的交点。

步骤105：基于当前工况下稳定域边界函数将相平面划分为三个控制域，由观测器获得的质心侧偏角β及其导数

判断当前车辆状态。以模糊系统得到的当前工况下稳定域边界函数分别向内外扩展一定的距离便可以得到表征车辆稳定状态的三个控制域，分别是稳定域、协同控制域和失稳域。

稳定域的区间可表示为如下形式：

协同控制域的区间可以表达成如下形式：

失稳域的区间可表达成如下形式：

式中C_2i、C_3i分别代表扩展后两个协同控制域的内边界函数在0轴上的交点；C_2o、C_3o分别代表扩展后两个协同控制域的外边界函数在0轴上的交点；

C_2i＝C₂*C_i，C_2o＝C₂*C_o，C_3i＝C₃*C_i，C_3o＝C₃*C_o

其中，C_i为车辆当前状态下稳定域边界内扩展系数；C_o为车辆当前状态下稳定域边界外扩展系数；

C_i＝C_imax*κ

C_o＝C_omax*κ

式中，C_imax代表两条稳定域边界之间距离最大时的内扩展系数，C_omax代表两条稳定域边界之间距离最大时的外扩展系数，C_imax和C_omax由经验获得；所述稳定域边界函数在0轴上的交点之间的最大距离为|C₂C₃|_max＝|C_3max|+|C_2min|，C_2min、C_3max分别是C₂和C₃对应的最小值和最大值；κ为当前工况下的车辆稳定裕度。

如图4所示即为所述工况下相平面控制域的划分情况，且当前工况下的稳定域边界内外扩展系数结合当前工况下的车辆稳定裕度κ对控制域进行划分。

为了使DYC子系统在车辆处于低附着、大转角工况下快速介入，定义车辆稳定裕度为如下形式：

基于上述一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法的车辆稳定状态判断结果，本申请还提出了一种底盘协调控制方法，根据当前车辆横摆角速度、期望横摆角速度、质心侧偏角和期望质心侧偏角计算总的附加横摆力矩；并根据车辆稳定状态将总的附加横摆力矩分配给AFS和DYC子系统；具体过程如下：

S1、总的附加横摆力矩是由两部分构成，分别是基于横摆角速度获得的附加横摆力矩M₁和基于质心侧偏角获得的附加横摆力矩M₂；表示如下：

M_z＝(1-τ)M₁+τM₂

M₂＝K_pe₂+K_i∫e₂dt

其中，τ是附加横摆力矩的权重，τ由当前车辆状态及所述实际质心侧偏角的大小决定；C_f、C_r分别代表前后轮轮胎侧偏刚度；l_f和l_r分别为前后轴轴距，I_z为转动惯量，V_x为质心处纵向速度，δ_f为前轮转角，ω_d为期望横摆角速度，

为横摆角速度的导数，k为正数，η为自适应系数；S为滑模面；K_p为比例系数，K_i为积分系数；e₂是实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值；c为加权系数。

在本实施例中，通过构建自适应滑模控制器获得附加横摆力矩M₁，具体过程如下：

根据述车辆实际横摆角速度和期望横摆角速度设计横摆角速度自适应滑模控制器,具体包括：

定义e₁＝(ω_r-ω_d)

定义滑模面如下：

S＝e₁+c∫e₁dt

其中，e₁代表横摆角速度偏差，c为加权系数，用于限制稳态误差；

令

结合上述子式可得,

设计自适应的趋近律为：

式中，k为正数，η为自适应系数；

为了进一步抑制滑模抖振，将传统滑模控制器中的符号函数替换为软符号函数，软符号函数形式为：

其中，χ为正数，数值大小决定了平滑区间的宽度，当χ→+∞，软符号函数退化为符号函数。

滑模控制器的输出可表示为：

在本实施例中，通过构建PI控制器获得附加横摆力矩控制器M₂，具体过程如下：

根据所述车辆实际质心侧偏角和所述期望质心侧偏角设计PI控制器计算附加横摆力矩M₂，具体包括：

定义e₂＝(β-β_d)

M₂＝K_pe₂+K_i∫e₂dt

式中，K_p为比例系数，K_i为积分系数；

最终，根据所述自适应滑模控制器得到的附加横摆力矩M₁和所述PI控制器得到的附加横摆力矩控制器M₂计算总的附加横摆力矩M_z。

S2、根据车辆稳定状态将所述总的附加横摆力矩分配给AFS和DYC子系统，具体包括：

M_AFS＝(1-ε)M_z

M_DYC＝εM_z

所述权重系数ε大小由车辆当前所处控制域决定，即车辆稳定状态，稳定域中ε取0，失稳域中ε取1。

当车辆处于稳定域时，AFS子系统单独工作，通过输出一个附加的前轮转角产生一个附加横摆力矩，提高车辆横向稳定性；

当车辆处于协同控制域中，轮胎逐渐进入饱和区，AFS可利用的侧向力减少，DYC子系统开始介入；

当车辆状态处于失稳域中，车辆已经失稳，AFS子系统已经失效，DYC子系统单独工作，通过改变各轮纵向力产生附加的横摆力矩控制车辆横向稳定性。

在本实施例中，权重系数ε在协同控制域中采用Sigmoid函数进行计算，具体可表示为：

其中，自变量x即权重系数ε。

将当前车辆状态距稳定域内边界的距离作为自变量，结合稳定域边界的边界函数，可得到权重系数ε的计算公式:

为了实现上述底盘协调控制方法，本申请设计出了如图2和3所示的底盘协调控制系统；包括车辆观测器、模糊系统、相平面划分模块、附加横摆力矩计算模块、下层控制器模块和稳定状态判断模块。

车辆观测器接收车辆模型输出的侧向加速度(ax和ay)和前轮转角δ_f；且车辆观测器分别向稳定状态判断模块输入β和

向模糊系统输入μ，向附加横摆力矩计算模块输入β和横摆角速度γ(横摆角速度γ是由横摆角速度传感器获得)。

模糊系统内置模糊控制规则，将车辆观测器观测到的路面附着系数和参考车辆模型输入的车辆实际前轮转角作为输入，经过模糊化、模糊推理、清晰化可得到当前输入下相平面的稳定域边界函数在0轴上的交点C₂、C₃；并将C₂、C₃输入相平面划分模块。

相平面划分模块根据C₂、C₃得到表征车辆稳定状态的三个控制域，分别是稳定域、协同控制域和失稳域。

稳定状态判断模块根据车辆观测器观测到的β和

判断当前车辆所处的控制域；并将判断结果输入附加横摆力矩计算模块。

附加横摆力矩计算模块根据车辆观测器观测到的β、横摆角速度γ以及稳定状态判断模块的判断结果，计算出总的附加横摆力矩；并将总的附加横摆力矩输入至下层控制器模块。

下层控制器模块包括附加横摆力矩分配单元以及AFS子系统和DYC子系统；附加横摆力矩分配单元跟车辆所处的控制域，对总的附加横摆力矩进行分配；由AFS子系统和DYC子系统执行相应动作。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于车辆固有参数和运动参数建立车辆的非线性二自由度模型，

确定前轮转角与路面附着系数的论域，并输入非线性二自由度模型中，获得相平面稳定域边界论域；

将前轮转角δ_f和路面附着系数μ作为输入，经过模糊化、模糊推理、清晰化得到当前工况相平面稳定域边界函数；分别表示为：

式中，C₁为两条相平面稳定域边界函数的斜率，C₂和C₃分别是左右两条稳定域边界函数在0轴上的交点，即边界参数；

基于当前工况下稳定域边界函数分别向内外扩展一段距离，得到表征车辆稳定状态的三个控制域，分别是稳定域、协同控制域和失稳域；并结合质心侧偏角β及其导数

实现对当前车辆稳定状态进行判断；稳定域的区间表示为如下形式：

协同控制域的区间表示成如下形式：

失稳域的区间表示成如下形式：

式中，C_2i、C_3i分别代表扩展后两个协同控制域的内边界函数在0轴上的交点；C_2o、C_3o分别代表扩展后两个协同控制域的外边界函数在0轴上的交点。

2.根据权利要求1所述的一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，其特征在于，C_2i、C_3i、C_2o、C_3o分别表示为：

C_2i＝C₂*C_i，C_2o＝C₂*C_o，C_3i＝C₃*C_i，C_3o＝C₃*C_o

其中，C_i为车辆当前状态下稳定域边界内扩展系数；C_o为车辆当前状态下稳定域边界外扩展系数；分别表示为：

C_i＝C_imax*κ

C_o＝C_omax*κ

式中，C_imax代表两条稳定域边界之间距离最大时的内扩展系数，C_omax代表两条稳定域边界之间距离最大时的外扩展系数；所述稳定域边界函数在0轴上的交点之间的最大距离为|C₂C₃|_max＝|C_3max|+|C_2min|，C_2min、C_3max分别是C₂和C₃对应的最小值和最大值；κ为当前工况下的车辆稳定裕度。

3.根据权利要求2所述的一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，其特征在于，车辆稳定裕度表示为：

4.根据权利要求2所述的一种基于相平面的车辆稳定状态判断方法，其特征在于，设置路面附着系数的论域为(0.1,1)，前轮转角的论域为(-30°，30°)，将相平面稳定域边界在0轴上的交点C₂和C₃的论域分别设为(C_2min，C_2max)和(C_3min，C_3max)。

5.一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制方法，其特征在于，根据当前车辆横摆角速度、期望横摆角速度、质心侧偏角和期望质心侧偏角计算总的附加横摆力矩；所述总的附加横摆力矩M_z是由基于横摆角速度获得的附加横摆力矩M₁和基于质心侧偏角获得的附加横摆力矩M₂构成的，表示为：M_z＝(1-τ)M₁+τM₂；

根据车辆稳定状态将所述总的附加横摆力矩分配给AFS子系统和DYC子系统，表示为：

M_AFS＝(1-ε)M_z

M_DYC＝εM_z

其中，M_AFS是分配给AFS子系统的附加横摆力矩，M_DYC是分配给DYC子系统的附加横摆力矩，ε是权重系数。

6.根据权利要求5所述的一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制方法，其特征在于，若车辆处于稳定域中ε取0，由AFS子系统单独工作；若车辆处于失稳域中ε取1，即AFS子系统已经失效，由DYC子系统单独工作；若车辆处于协同控制域中权重系数ε采用Sigmoid函数进行计算。

7.根据权利要求6所述的一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制方法，其特征在于，权重系数ε在协同控制域中采用Sigmoid函数进行计算，表示为：

将当前车辆状态距稳定域内边界的距离作为自变量，结合稳定域边界的边界函数，可得到权重系数ε的计算公式:

其中，自变量x即权重系数ε。

8.根据权利要求5所述的一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制方法，其特征在于，通过构建自适应滑模控制器获得附加横摆力矩M₁，过程如下：

根据述车辆实际横摆角速度和期望横摆角速度设计横摆角速度自适应滑模控制器,具体包括：

定义e₁＝(ω_r-ω_d)

定义滑模面如下：

S＝e₁+c∫e₁dt

其中，e₁代表横摆角速度与期望横摆角速度的偏差，c为加权系数，t为时间变量；

令

设计自适应的趋近律为：

式中，k为正数，η为自适应系数；

为了进一步抑制滑模抖振，将传统滑模控制器中的符号函数替换为软符号函数，软符号函数形式为：

其中，χ为正数，数值大小决定了平滑区间的宽度，当χ→+∞，软符号函数退化为符号函数；

滑模控制器的输出表示为：

其中，

为横摆角速度的导数，

为期望横摆角速度的导数；C_f、C_r分别代表前后轮轮胎侧偏刚度；l_f和l_r分别为前后轴轴距，I_z为转动惯量，V_x为质心处纵向速度，δ_f为前轮转角。

9.根据权利要求5所述的一种基于车辆稳定状态的底盘协调控制方法，其特征在于，通过构建PI控制器获得附加横摆力矩控制器M₂，过程如下：

根据所述车辆实际质心侧偏角和所述期望质心侧偏角设计PI控制器计算附加横摆力矩M₂，包括：

定义e₂＝(β-β_d)

M₂＝K_pe₂+K_i∫e₂dt

式中，K_p为比例系数，K_i为积分系数。

10.一种车辆稳定状态的底盘协调控制系统，包括车辆观测器、模糊系统、相平面划分模块、附加横摆力矩计算模块、下层控制器模块和稳定状态判断模块。

车辆观测器接收车辆模型输出的侧向加速度和前轮转角δ_f；且车辆观测器分别向稳定状态判断模块输入β和

向模糊系统输入μ，向附加横摆力矩计算模块输入β和横摆角速度γ，其中横摆角速度γ是由横摆角速度传感器获得；

模糊系统内置模糊控制规则，将车辆观测器观测到的路面附着系数和参考车辆模型输入的车辆实际前轮转角作为输入，经过模糊化、模糊推理、清晰化可得到当前输入下相平面的稳定域边界函数在0轴上的交点C₂、C₃；并将C₂、C₃输入相平面划分模块；

相平面划分模块根据C₂、C₃得到表征车辆稳定状态的三个控制域，分别是稳定域、协同控制域和失稳域；

稳定状态判断模块根据车辆观测器观测到的β和

判断当前车辆所处的控制域；并将判断结果输入附加横摆力矩计算模块；

附加横摆力矩计算模块根据车辆观测器观测到的β、横摆角速度γ以及稳定状态判断模块的判断结果，计算出总的附加横摆力矩；并将总的附加横摆力矩输入至下层控制器模块；

下层控制器模块包括附加横摆力矩分配单元以及AFS子系统和DYC子系统；附加横摆力矩分配单元跟车辆所处的控制域，对总的附加横摆力矩进行分配；由AFS子系统和DYC子系统执行相应动作。

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