CN117863799A - 多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法。所述车辆为每个车轮配置有一个具有轴向伸缩功能的主动执行机构，同时配置有测量车身状态信息的车身状态测量系统和预瞄前方路面信息的前路预瞄系统，所述控制方法首先一站式超前解算预瞄前方路面激励下的车高车姿与车轮载荷被动响应，并以此被动响应为基础规划行驶到预瞄地形时的车高车姿与车轮载荷目标，然后根据车高车姿与车轮载荷规划目标以及被动响应一站式超前解算主动悬架调节量，并据此对行驶系统和主动悬架系统实施同步调节，使行驶中的车辆始终追逐车高车姿与车轮载荷规划目标。本发明可显著提升多轴车辆在极端地形穿越中的通过性、机动性、稳定性、舒适性、以及车辆和货物保全性。

Description

多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法

技术领域

本发明涉及主动悬架技术领域，特别涉及多轴车辆越野机动中的主动悬架控制。

背景技术

多轴车辆在极端路面行驶时，由于路面的起伏不定，车身将发生剧烈的俯仰侧倾、高升低降的姿态变化，甚至使得车辆托底被卡住，难以继续行进。此外，从各车轮支反力上来看，剧烈车身姿态变化的同时往往存在一个或多个车轮发生反复的虚轮或过载，车轮载荷分配十分不理想，进一步加剧车辆行驶过程中的车身姿态振荡、牵引力不足，甚至动力中断的情况。如果引入能实现车高车姿与车轮载荷主动控制的主动悬架系统，当车辆在极端路面行驶时，可以通过规划车高车姿，提高车辆的稳定性、舒适性、以及驾驶员、乘客和货物的保全性；同时通过规划车轮载荷，可以实现车轮载荷的合理分配，从而攀爬难通过的极端地形，优化车辆行进的牵引力，降低对车身姿态的扰动。而二者的综合规划和控制可显著提升多轴车辆在极端地形穿越中的通过性、机动性、稳定性、舒适性、以及车辆和货物保全性。

CN 110901325 A公开了一种主动悬架控制方法及系统，该悬架通过获取前方路面的不平度曲线，并采用滑膜变结构控制输出车辆到达某位置所应保持的车身姿态，自整定RBF神经网络PID算法得出所应保持的车身姿态与车身实际姿态的差值作为PID控制的输入，进而得到悬架姿态调整指令，使得车辆能够适应路面起伏变化。不足之处是该主动悬架控制方法仅仅只对车身姿态进行规划，并没有考虑车辆在极端地形穿越过程中的车轮载荷控制，而车轮载荷的控制对于行驶过程中车辆的牵引力、车身姿态的振荡有很大影响，因此该方法对车辆机动性、驾驶稳定性的提高有限。

综上，现有的主动悬架控制方法在预瞄前方极端地形后的车高车姿与车轮载荷的同步、主动规划，车高车姿与车轮载荷的同步、主动控制方面还存在较大空缺。关键难题在于：①所述规划，以前路预瞄为技术前提，还需要考虑车辆与极端地形之间的复杂的相互作用，且所述规划不只要规划车高车姿，还需规划轮荷分配，才能形成有效的极端地形穿越；②多轴车辆极端地形穿越的车身-悬架-路面系统是一个高次超静定的耦合承载系统，任何一个车轮的主动抬升都会引起全部车轮载荷的重分配并引起车身姿态的扰动，对于这种具有复杂耦合关系的系统进行建模极其困难。

发明内容：

鉴于上述不足，本发明提出了多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法。该控制方法依赖承载与变形联合控制矩阵分别建立了车高车姿与车轮载荷超前解算方程和主动悬架逆向解算方程。然后，在"车高车姿与车轮载荷被动响应一站式超前解算→最优车高车姿与车轮载荷复合规划→悬架补偿一站式逆向解算→行驶系统和主动悬架系统同步控制"的理念下，建立了主动悬架控制方法。依托预瞄地形中的被动响应一站式超前解算、车高车姿与车轮载荷复合规划、悬架补偿一站式逆向解算三方面独有技术，该方法可调用最少的预瞄、计算和控制资源，在极端地形穿越中实现对车高车姿和车轮载荷的精确、快速和同步控制，使其预瞄地形穿越中始终追逐最优车高规划值、最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值，从而显著提升多轴车辆在极端地形穿越中的通过性、机动性、稳定性、舒适性、以及车辆和货物保全性。所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：构造承载与变形联合控制矩阵：将所述车辆置于水平良好路面，驱动第i个所述主动执行机构作动伸长，并由所述位移传感器实时测量，直至产生单位位移，同时保持其他主动执行机构不作动；由所述力传感器测量每个所述主动执行机构的轴向力增量，将其等效为相应车轮载荷的增量，按照从1到n的次序将每个所述车轮载荷的增量依次存放入矩阵第i列的第1到n行{Δf_1i,Δf_2i,…Δf_ni}^T；同时，测量车身的侧倾角和俯仰角增量，按照从上到下的次序将所述增量依此存入所述矩阵第i列的第n+1到n+2行{Δθ_xi,Δθ_yi}^T

步骤2：实际极端地形行驶中，通过将所述力传感器测量的当前时刻各主动执行机构在当前位置的轴向力等效为车轮载荷，构造当前时刻的车轮载荷阵列

步骤3：通过车身状态测量系统中的倾角传感器测量车辆当前时刻在当前位置的侧倾角和俯仰角/>构造当前时刻的车身姿态阵列/>

步骤4：调用所述前路预瞄系统，由激光雷达扫描从第一轴车轮到车辆前方至少一倍车辆长度范围内的路面点云信息；

步骤5：对所述路面点云信息进行处理，提取左右车轮前方未来行驶地形上的点云数据，将所述点云数据网格划分，取每个网格的等效高程点，形成未来各单位时刻下行驶到各位置处时各车轮即将承受的垂向位移激励阵列；

步骤6：超前解算车高车姿与车轮载荷被动响应：基于所述承载与变形联合控制矩阵，以所述当前时刻的车轮载荷阵列{F^c}^T和车身姿态阵列{θ^c}^T作为初始条件，建立车身姿态与车轮载荷超前解算方程如下，一站式超前解算预瞄地形内行驶到各位置处时车身姿态与车轮载荷的被动响应{θ^vm}^T和{F^vm}^T

公式2中，{e^vm}为m个单位时刻后行驶到m位置处时各车轮即将承受的所述垂向位移激励阵列，m＝1,2,…；

然后，根据车辆在所述当前时刻的高度以及所述未来各单位时刻下行驶到各位置处时各车轮即将承受的垂向位移激励阵列，建立车身高度超前解算方程如下，一站式超前解算预瞄地形内行驶到各位置处时车身高度的被动响应/>

公式3中，为m个单位时刻后行驶到m位置处时第i个车轮将承受的垂向位移激励；

步骤7：车高车姿规划：首先利用预瞄地形内的所述车身高度被动响应和侧倾角被动响应对车身两侧形心高度进行首次姿态规划，所述车身两侧形心高度可以通过以下公式得出

公式4中，和/>分别是m个单位时刻后行驶到m位置时车身两侧形心高度，w是车身宽度；对计算得出的各个离散的车身两侧形心高度节点进行曲线拟合，得到两条平滑的车身高度曲线，通过曲线插值即可得到首次规划后任意位置处的车身两侧形心高度规划值；

然后，由所述车身两侧形心高度曲线，确定到达m位置处时车身两侧的前后下止点坐标，遍历车身底面各点(x_i,z_i)与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量，取垂向侵入量的最大值/>分别作为车辆行驶到m位置处时车身两侧需要的初始抬升量；所述车身底面各点(x_i,z_i)与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量由下式确定

公式5中d_L(x_i)和d_R(x_i)分别为车身两侧底面与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量，h_L(x_i)和h_R(x_i)分别为在x_i点车身两侧未来行驶地形上的高度值；

按照从小到大的顺序遍历各所述m位置处车身需要的初始抬升量，生成临近位置(m-j,...,m,...,m+j)的抬升量校正死区，j＝1,2,...，所述校正死区以线性比例减小；取各所述临近位置的修正抬升量为所述抬升量校正死区值和所述初始抬升量中的极大值，由此得到为了规避车身底面与所述预瞄地形发生侵入形成的车身两侧形心高度的二次规划值；

再次，按从小到大顺序遍历各所述m位置处车身两侧形心高度的二次规划值根据主动执行机构的行程范围确定各m位置处车身两侧形心的上下限对较低一侧的车身高度进行修正，即取该侧车身高度上限和另一侧车身高度二者中的极小值如下式，由此得到考虑悬架调节行程确定的车身两侧形心高度的三次规划值

公式6中，和/>分别是m个单位时刻后行驶到m位置时车身两侧形心高度需要的三次规划值；

最后，基于所述车身两侧形心高度的三次规划值，再次进行曲线拟合，得到两条平滑的车身两侧形心高度曲线，通过曲线插值得到三次规划后任意m位置处的车身两侧形心高度规划值；对各位置两侧的规划值取平均，得到任意m位置处的最优车高规划值h^*m；对各位置两侧的规划值作差并除以车身宽度，得到任意m位置处的最优侧倾角规划值对各位置下一位置两侧的规划值取平均并除以各位置规划值的平均值，得到任意m位置处的最优俯仰角规划值/>其中所述任意m位置处的最优侧倾角规划值和最优俯仰角规划值构成了任意m位置处的最优车身姿态规划值{θ^*m}^T；

步骤8：车轮载荷规划：定义连续型地形下各车轮的理想车轮载荷为均载G/n，G为车重；设定各车轮载荷的优化空间为0≤F_i≤G；以各车轮载荷与理想车轮载荷偏差的平方和最小为优化目标，建立如下非线性规划方程，求解连续型地形下各车轮的规划最优轮荷

定义突变型地形下需要跨越障碍的车轮的理想载荷为0，其他车轮的理想车轮载荷为G/n-q，q为需要越障车轮的个数；设定各车轮载荷的优化空间为0≤F_i≤G；以所述需要跨越障碍车轮的载荷F_l的平方和最小为优化目标，建立如下非线性规划方程，求解突变型地形下各车轮的规划最优轮荷

公式7和8中的三个等式约束分别为车辆的垂向力平衡约束，及绕x和y轴的力矩平衡约束；l为需要越障的车轮序号，k为其他车轮的序号；

最后，基于所述路面点云信息，依次确定未来各单位时刻下行驶到各位置处的地形类型，调用相应的非线性规划方程求解任意m位置处的最优轮荷规划值{F^*m}^T；

步骤9：逆向解算主动执行机构调节量：基于所述承载与变形联合控制矩阵，步骤6得到的所述车身姿态与车轮载荷的被动响应，步骤7、8得到的最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值，建立主动悬架逆向解算方程如下

求解公式9得到最优车身姿态与最优轮荷规划下的主动悬架初始调节量然后，根据步骤7得到的最优车高规划值h^*m，代入以下公式修正得到主动悬架修正调节量

公式10中h^*(m-1)是位置m-1处的最优车高规划值；按照从小到大的顺序遍历计算各所述m位置处的主动悬架修正调节量，一站式解算得到未来各单位时刻下行驶到各位置处时为了同时达到所述最优车高规划值、最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值各主动执行机构需要的调节量；

步骤10：控制所述多轴车辆于未来各单位时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的地形上，同时控制所述执行机构同步作动，于所述未来各单位时刻同步完成所述主动悬架修正调节量的主动作动，从而完成预瞄地形内行驶系统和主动悬架系统的同步控制。

本发明的有益效果如下：

1.依赖承载与变形联合控制矩阵建立的车身姿态与车轮载荷超前解算方程，一站式超前解算预瞄地形内车辆的车高车姿与车轮载荷的被动响应，进而分别对车高车姿和车轮载荷进行最优规划。对于车高车姿规划，综合考虑了车高车姿行驶平顺性、车身底面与地形侵入、悬架有限调节行程等复杂因素，得到了机动性、舒适性最优的规划状态。对于车轮载荷规划，考虑了突变型地形下主动抬轮避免车轮冲击等关键问题。合并二者，构成了车高车姿与车轮载荷的复合规划方法。

2.依赖承载与变形联合控制矩阵建立的主动悬架逆向解算方程，一站式超前解算追逐所述车高车姿与车轮载荷复合规划的主动执行机构调节量，进而以控制行驶系统和主动悬架系统同步执行的方式优化多轴车辆穿越极端地形时的车高车姿与车轮载荷。理想情况下，任意轴数车辆在极端地形穿越中依托该方法可调用最少的预瞄、计算和控制资源实现对车高车姿和车轮载荷的精确、快速和同步控制，使其始终追逐最优车高规划值、最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值，从而显著提升多轴车辆在极端地形穿越中的通过性、机动性、稳定性、舒适性、以及车辆和货物保全性。

附图说明：

图1为本发明多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法的流程图；

图2为本发明多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法的车辆结构示意图；

图3为本发明多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法的垂向位移激励识别示意图；

图4为本发明多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法的车高车姿规划示意图；

图5为本发明多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法的车高车姿规划的设置抬升量校正死区的示意图；

图6为本发明多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法的车轮载荷规划示意图，其中车辆右前轮迈上凸台。

图中：1、倾角传感器；2、激光雷达；3、主动执行机构；4、力传感器；5、位移传感器；6、减震器；7、车轮。

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仅用以解释本发明。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法，所述车辆可具有两轴或两轴以上任意轴数，并配置有主动悬架系统和传感系统；如图2所示，所述主动悬架系统为每个车轮7配置一个具有轴向伸缩功能的主动执行机构3，主动执行机构3与减震器6相连，并配置有力传感器4与位移传感器5；每个车轮7及其对应的主动执行机构3和减震器6被赋予序号i，i＝1,2,…n，n为车轮7的数量；所述传感系统包括前路预瞄系统，预瞄前方路面至少一倍车长范围内的路面信息，车身状态测量系统，测量车身俯仰角、侧倾角、车辆行驶车速以及各主动执行机构3的轴向位移和轴向力，所述传感系统与主动悬架系统分别作为控制系统的输入端与输出端；设置原点与路面重合的坐标系，x轴重合与水平地面指向车辆行进方向，y轴重合于水平地面指向驾驶员左侧，z轴垂直向上，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101：构造承载与变形联合控制矩阵：将所述车辆置于水平良好路面，驱动第i个所述主动执行机构3作动伸长，并由所述位移传感器5实时测量，直至产生单位位移，同时保持其他主动执行机构3不作动；由所述力传感器4测量每个所述主动执行机构3的轴向力增量，将其等效为相应车轮载荷的增量，按照从1到n的次序将每个所述车轮载荷的增量依次存放入矩阵第i列的第1到n行{Δf_1i,Δf_2i,…Δf_ni}^T；同时，测量车身的侧倾角和俯仰角增量，按照从上到下的次序将所述增量依此存入所述矩阵第i列的第n+1到n+2行{Δθ_xi,Δθ_yi}^T

步骤102：实际极端地形行驶中，通过将所述力传感器4测量的当前时刻各主动执行机构3在当前位置的轴向力等效为车轮载荷，构造当前时刻的车轮载荷阵列

步骤103：通过车身状态测量系统中的倾角传感器1测量车辆当前时刻在当前位置的侧倾角和俯仰角/>构造当前时刻的车身姿态阵列/>

步骤104：调用所述前路预瞄系统，由激光雷达2扫描从第一轴车轮7到车辆前方至少一倍车辆长度范围内的路面点云信息；

步骤105：对所述路面点云信息进行处理，提取左右车轮7前方未来行驶地形上的点云数据，将所述点云数据网格划分，取每个网格的等效高程点，形成未来各单位时刻下行驶到各位置处时各车轮7即将承受的垂向位移激励阵列，如图3所示；

步骤106：超前解算车高车姿与车轮载荷被动响应：基于所述承载与变形联合控制矩阵，以所述当前时刻的车轮载荷阵列{F^c}^T和车身姿态阵列{θ^c}^T作为初始条件，建立车身姿态与车轮载荷超前解算方程如下，一站式超前解算预瞄地形内行驶到各位置处时车身姿态与车轮载荷的被动响应{θ^vm}^T和{F^vm}^T

公式2中，{e^vm}为m个单位时刻后行驶到m位置处时各车轮7即将承受的所述垂向位移激励阵列，m＝1,2,…；

然后，根据车辆在所述当前时刻的高度以及所述未来各单位时刻下行驶到各位置处时各车轮7即将承受的垂向位移激励阵列，建立车身高度超前解算方程如下，一站式超前解算预瞄地形内行驶到各位置处时车身高度的被动响应/>

公式3中，为m个单位时刻后行驶到m位置处时第i个车轮7将承受的垂向位移激励；

步骤107：车高车姿规划：首先利用预瞄地形内的所述车身高度被动响应和侧倾角被动响应对车身两侧形心高度进行首次姿态规划，所述车身两侧形心高度可以通过以下公式得出

公式4中，和/>分别是m个单位时刻后行驶到m位置时车身两侧形心高度，w是车身宽度；对计算得出的各个离散的车身两侧形心高度节点进行曲线拟合，得到两条平滑的车身高度曲线，通过曲线插值即可得到首次规划后任意位置处的车身两侧形心高度规划值，参照图4(a)；

然后，由所述车身两侧形心高度曲线，确定到达m位置处时车身两侧的前后下止点坐标，遍历车身底面各点(x_i,z_i)与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量，取垂向侵入量的最大值/>分别作为车辆行驶到m位置处时车身两侧需要的初始抬升量；所述车身底面各点(x_i,z_i)与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量由下式确定

公式5中d_L(x_i)和d_R(x_i)分别为车身两侧底面与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量，h_L(x_i)和h_R(x_i)分别为在x_i点车身两侧未来行驶地形上的高度值；

按照从小到大的顺序遍历各所述m位置处车身需要的初始抬升量，生成临近位置(m-j,...,m,...,m+j)的抬升量校正死区，j＝1,2,...，所述校正死区以线性比例减小；取各所述临近位置的修正抬升量为所述抬升量校正死区值和所述初始抬升量中的极大值，由此得到为了规避车身底面与所述预瞄地形发生侵入形成的车身两侧形心高度的二次规划值，参照图4(b)。

以图5所示为例，按从小到大的顺序遍历各所述m位置处车身需要的初始抬升量生成所述m位置处的初始抬升量/>在临近位置(m-q,...,m,...,m+q)的抬升量校正死区值/>所述校正死区以线性比例减小。取各所述临近位置的修正抬升量为所述抬升量校正死区值和所述初始抬升量中的极大值。因此在m-q位置处的修正抬升量满足

公式6中，L为所述网格的大小，α为车辆的接近角。由此得到为了规避车身底面与所述预瞄地形发生侵入形成的车身两侧形心高度的二次规划值。

再次，按从小到大顺序遍历各所述m位置处车身两侧形心高度的二次规划值根据主动执行机构3的行程范围确定各m位置处车身两侧形心的上下限

对较低一侧的车身高度进行修正，即取该侧车身高度上限和另一侧车身高度二者中的极小值如下式，由此得到考虑悬架调节行程确定的车身两侧形心高度的三次规划值

公式7中，和/>分别是m个单位时刻后行驶到m位置时车身两侧形心高度需要的三次规划值；

参照图4(c)所示，此时二次规划的右侧形心高度高于左侧形心高度，当左侧形心高度超出上限值时，用上限值来进行修正以满足主动悬架调节行程，当左侧形心高度没有超出上限值时，通过提高较低侧车身形心高度来追逐车身的最小侧倾角。

最后，基于所述车身两侧形心高度的三次规划值，再次进行曲线拟合，得到两条平滑的车身两侧形心高度曲线，通过曲线插值得到三次规划后任意m位置处的车身两侧形心高度规划值；对各位置两侧的规划值取平均，得到任意m位置处的最优车高规划值h^*m；对各位置两侧的规划值作差并除以车身宽度，得到任意m位置处的最优侧倾角规划值对各位置下一位置两侧的规划值取平均并除以各位置规划值的平均值，得到任意m位置处的最优俯仰角规划值/>其中所述任意m位置处的最优侧倾角规划值和最优俯仰角规划值构成了任意m位置处的最优车身姿态规划值{θ^*m}^T；

步骤108：车轮载荷规划：定义连续型地形下各车轮7的理想车轮载荷为均载G/n，G为车重；设定各车轮载荷的优化空间为0≤F_i≤G；以各车轮载荷与理想车轮载荷偏差的平方和最小为优化目标，建立如下非线性规划方程，求解连续型地形下各车轮7的规划最优轮荷

定义突变型地形下需要跨越障碍的车轮7的理想载荷为0，其他车轮7的理想车轮载荷为G/n-q，q为需要越障车轮7的个数；设定各车轮载荷的优化空间为0≤F_i≤G；以所述需要跨越障碍车轮7的载荷F_l的平方和最小为优化目标，建立如下非线性规划方程，求解突变型地形下各车轮7的规划最优轮荷

公式8和9中的三个等式约束分别为车辆的垂向力平衡约束，及绕x和y轴的力矩平衡约束；l为需要越障的车轮7序号，k为其他车轮7的序号；

最后，基于所述路面点云信息，依次确定未来各单位时刻下行驶到各位置处的地形类型，调用相应的非线性规划方程求解任意m位置处的最优轮荷规划值{F^*m}^T；参照图6为车辆右前轮跨越凸台过程中，最优车轮载荷规划的示意图；

步骤109：逆向解算主动执行机构3调节量：基于所述承载与变形联合控制矩阵，步骤6得到的所述车身姿态与车轮载荷的被动响应，步骤7、8得到的最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值，建立主动悬架逆向解算方程如下

求解公式10得到最优车身姿态与最优轮荷规划下的主动悬架初始调节量然后，根据步骤7得到的最优车高规划值h^*m，代入以下公式修正得到主动悬架修正调节量

公式11中h^*(m-1)是位置m-1处的最优车高规划值；按照从小到大的顺序遍历计算各所述m位置处的主动悬架修正调节量，一站式解算得到未来各单位时刻下行驶到各位置处时为了同时达到所述最优车高规划值、最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值各主动执行机构3需要的调节量；

步骤110：控制所述多轴车辆于未来各单位时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的地形上，同时控制所述执行机构同步作动，于所述未来各单位时刻同步完成所述主动悬架修正调节量的主动作动，从而完成预瞄地形内行驶系统和主动悬架系统的同步控制。

Claims (1)

1.多轴车辆极端地形穿越中的主动悬架控制方法，所述车辆可具有两轴或两轴以上任意轴数，并配置有主动悬架系统和传感系统；所述主动悬架系统为每个车轮配置一个具有轴向伸缩功能的主动执行机构，主动执行机构与减震器相连，并配置有力传感器与位移传感器；每个车轮及其对应的主动执行机构和减震器被赋予序号i，i＝1,2,…n，n为车轮数量；所述传感系统包括前路预瞄系统，预瞄前方路面至少一倍车长范围内的路面信息，车身状态测量系统，测量车身俯仰角、侧倾角、车辆行驶车速以及各主动执行机构的轴向位移和轴向力，所述传感系统与主动悬架系统分别作为控制系统的输入端与输出端；设置原点与路面重合的坐标系，x轴重合与水平地面指向车辆行进方向，y轴重合于水平地面指向驾驶员左侧，z轴垂直向上，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构造承载与变形联合控制矩阵：将所述车辆置于水平良好路面，驱动第i个所述主动执行机构作动伸长，并由所述位移传感器实时测量，直至产生单位位移，同时保持其他主动执行机构不作动；由所述力传感器测量每个所述主动执行机构的轴向力增量，将其等效为相应车轮载荷的增量，按照从1到n的次序将每个所述车轮载荷的增量依次存放入矩阵第i列的第1到n行{Δf_1i,Δf_2i,…Δf_ni}^T；同时，测量车身的侧倾角和俯仰角增量，按照从上到下的次序将所述增量依此存入所述矩阵第i列的第n+1到n+2行{Δθ_xi,Δθ_yi}^T

步骤2：实际极端地形行驶中，通过将所述力传感器测量的当前时刻各主动执行机构在当前位置的轴向力等效为车轮载荷，构造当前时刻的车轮载荷阵列

步骤3：通过车身状态测量系统中的倾角传感器测量车辆当前时刻在当前位置的侧倾角和俯仰角/>构造当前时刻的车身姿态阵列/>

步骤4：调用所述前路预瞄系统，由激光雷达扫描从第一轴车轮到车辆前方至少一倍车辆长度范围内的路面点云信息；

步骤5：对所述路面点云信息进行处理，提取左右车轮前方未来行驶地形上的点云数据，将所述点云数据网格划分，取每个网格的等效高程点，形成未来各单位时刻下行驶到各位置处时各车轮即将承受的垂向位移激励阵列；

步骤6：超前解算车高车姿与车轮载荷被动响应：基于所述承载与变形联合控制矩阵，以所述当前时刻的车轮载荷阵列{F^c}^T和车身姿态阵列{θ^c}^T作为初始条件，建立车身姿态与车轮载荷超前解算方程如下，一站式超前解算预瞄地形内行驶到各位置处时车身姿态与车轮载荷的被动响应{θ^vm}^T和{F^vm}^T

公式2中，{e^vm}为m个单位时刻后行驶到m位置处时各车轮即将承受的所述垂向位移激励阵列，m＝1,2,…；

然后，根据车辆在所述当前时刻的高度以及所述未来各单位时刻下行驶到各位置处时各车轮即将承受的垂向位移激励阵列，建立车身高度超前解算方程如下，一站式超前解算预瞄地形内行驶到各位置处时车身高度的被动响应/>

公式3中，为m个单位时刻后行驶到m位置处时第i个车轮将承受的垂向位移激励；

步骤7：车高车姿规划：首先利用预瞄地形内的所述车身高度被动响应和侧倾角被动响应对车身两侧形心高度进行首次姿态规划，所述车身两侧形心高度可以通过以下公式得出

公式4中，和/>分别是m个单位时刻后行驶到m位置时车身两侧形心高度，w是车身宽度；对计算得出的各个离散的车身两侧形心高度节点进行曲线拟合，得到两条平滑的车身高度曲线，通过曲线插值即可得到首次规划后任意位置处的车身两侧形心高度规划值；

然后，由所述车身两侧形心高度曲线，确定到达m位置处时车身两侧的前后下止点坐标，其中第一个下标L和R分别指左右侧，第二个下标F和R分别指车身前后；遍历车身底面各点(x_i,z_i)与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量，取垂向侵入量的最大值/>分别作为车辆行驶到m位置处时车身两侧需要的初始抬升量；所述车身底面各点(x_i,z_i)与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量由下式确定

公式5中d_L(x_i)和d_R(x_i)分别为车身两侧底面与所述未来行驶地形之间的垂向侵入量，h_L(x_i)和h_R(x_i)分别为在x_i点车身两侧未来行驶地形上的高度值；

按照从小到大的顺序遍历各所述m位置处车身需要的初始抬升量，生成临近位置(m-j,...,m,...,m+j)的抬升量校正死区，j＝1,2,...，所述校正死区以线性比例减小；取各所述临近位置的修正抬升量为所述抬升量校正死区值和所述初始抬升量中的极大值，由此得到为了规避车身底面与所述预瞄地形发生侵入形成的车身两侧形心高度的二次规划值；

再次，按从小到大顺序遍历各所述m位置处车身两侧形心高度的二次规划值根据主动执行机构的行程范围确定各m位置处车身两侧形心的上下限/>对较低一侧的车身高度进行修正：即取该侧车身高度上限和另一侧车身高度二者中的极小值如下式，由此得到考虑悬架调节行程确定的车身两侧形心高度的三次规划值

公式6中，和/>分别是m个单位时刻后行驶到m位置时车身两侧形心高度需要的三次规划值；

最后，基于所述车身两侧形心高度的三次规划值，再次进行曲线拟合，得到两条平滑的车身两侧形心高度曲线，通过曲线插值得到三次规划后任意m位置处的车身两侧形心高度规划值；对各位置两侧的规划值取平均，得到任意m位置处的最优车高规划值h^*m；对各位置两侧的规划值作差并除以车身宽度，得到任意m位置处的最优侧倾角规划值对各位置下一位置两侧的规划值取平均并除以各位置规划值的平均值，得到任意m位置处的最优俯仰角规划值/>所述任意m位置处的最优侧倾角规划值和最优俯仰角规划值构成了任意m位置处的最优车身姿态规划值{θ^*m}^T；

步骤8：车轮载荷规划：定义连续型地形下各车轮的理想车轮载荷为均载G/n，G为车重；设定各车轮载荷的优化空间为0≤F_i≤G；以各车轮载荷与理想车轮载荷偏差的平方和最小为优化目标，建立如下非线性规划方程，求解连续型地形下各车轮的规划最优轮荷

定义突变型地形下需要跨越障碍的车轮的理想载荷为0，其他车轮的理想车轮载荷为G/n-q，q为需要越障车轮的个数；设定各车轮载荷的优化空间为0≤F_i≤G；以所述需要跨越障碍车轮的载荷F_l的平方和最小为优化目标，建立如下非线性规划方程，求解突变型地形下各车轮的规划最优轮荷

公式7和8中的三个等式约束分别为车辆的垂向力平衡约束，及绕x和y轴的力矩平衡约束；l为需要越障的车轮序号，k为其他车轮的序号；

最后，基于所述路面点云信息，依次确定未来各单位时刻下行驶到各位置处的地形类型，调用相应的非线性规划方程求解任意m位置处的最优轮荷规划值{F^*m}^T；

步骤9：逆向解算主动执行机构调节量：基于所述承载与变形联合控制矩阵，步骤6得到的所述车身姿态与车轮载荷的被动响应，步骤7、8得到的最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值，建立主动悬架逆向解算方程如下

求解公式9得到最优车身姿态与最优轮荷规划下的主动悬架初始调节量然后，根据步骤7得到的最优车高规划值h^*m，代入以下公式修正得到主动悬架修正调节量/>

公式10中h^*(m-1)是位置m-1处的最优车高规划值；按照从小到大的顺序遍历计算各所述m位置处的主动悬架修正调节量，一站式解算得到未来各单位时刻下行驶到各位置处时为了同时达到所述最优车高规划值、最优车身姿态规划值和最优轮荷规划值各主动执行机构需要的调节量；

步骤10：控制所述多轴车辆于未来各单位时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的地形上，同时控制所述执行机构同步作动，于所述未来各单位时刻同步完成所述主动悬架修正调节量的主动作动，从而完成预瞄地形内行驶系统和主动悬架系统的同步控制。