CN108595745B - 一种车辆相平面稳定区域确定方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆相平面稳定区域确定方法及***。所述确定方法包括：获取车辆参数；根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型；根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；获取当前车轮转角；根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度‑质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形。根据本发明所提供的确定方法及***能够精确划分车辆相平面稳定区域，从而提高车辆稳定性的判断精度。

Description

一种车辆相平面稳定区域确定方法及***

技术领域

本发明涉及车辆稳定性判定领域，特别是涉及一种车辆相平面稳定区域确定方法及***。

背景技术

随着技术的发展，人们对于车辆的安全性的要求越来越高，许多技术被用以提升车辆的安全性与稳定性。但是，由于车辆为非线性***，难以确定行驶中的车辆是否仍处在稳定状态内，即不能判定车辆能否自行回到对应的稳定点，相应的稳定性、安全性控制也难以实施。

对于车辆相平面稳定区域判定来说，相平面法对于非线性车辆***的稳定性判断显得十分重要。相平面法能够对于非线性***的稳定性进行分析，而且对于车辆这样的高非线性***无需求解，在某一工况下按照相平面法画出一系列车辆状态初值下车辆***的相轨迹及对应的相图，基于该相图，根据其相轨迹是否回归到稳定点即可以判断出在该工况下，车辆处于在哪些状态时是能够自动回归到稳定点即相应的车辆的稳定区域。

目前，相平面法运用较多的是质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，即以车辆的质心侧偏角速度与质心侧偏角作为车辆稳定性判断的车辆状态依据，建立起车辆在相平面中的相平面稳定区域。对于目前的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图相平面稳定区域确定方法来说，其主要有以下几步：1.根据线性二自由度自行车模型与轮胎模型建立起对应的整车仿真模型，并在matlab-simulink中构建得出相应的车辆动力学模型；2.在某一确定的工况(车速、路面附着系数)输入下，设定一系列不同的车辆状态(质心侧偏角、质心侧偏角速度)仿真初值，将上述工况输入到步骤3中的整车仿真simulink模型，并通过一系列不同的车辆状态仿真初值得到其相对应的相轨迹从而最终构成当前确定工况输入下的相平面。3.根据步骤3中得出的相平面图，按照相轨迹是否回归到稳定点进行相平面稳定区域的划分，并最终以两条关于稳定点中心对称的拟合的直线作为相平面上的稳定区域的边界，从而确定步骤3中的相平面稳定区域。4.改变步骤3中的确定的工况输入并重复步骤2、3，从而得出不同的工况下车辆相应的稳定区域从而建立起车辆的相平面稳定区域库。5.在车辆的稳定区域库建立起来后，对于任意工况下车辆稳定性的判断，只需要判断当前车辆的状态是否属于步骤相平面车辆稳定区域库中对应工况下的相平面区域即可得出当前车辆是否稳定的判断结果。

对于上面的传统的质心侧偏角速度与质心侧偏角速度相图来说，其以两条对称的直线划分出的车辆相平面稳定区域，实际上存在着部分不稳定的区域，如图1所示的某工况下原质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的稳定区域的划分，上述相平面两条直线中间为车辆的稳定区域，该相平面稳定区域是一个开放的区域划分的稳定区域中包含了许多不稳定的相轨迹曲线，相平面轨迹1是回归到稳定点的相轨迹曲线，而相轨迹2及其下方的相轨迹曲线(由于传统质心侧偏角速度-质心侧偏角的对称性其上方也存在相应的非稳定区域)是并未回归到稳定点的因此相轨迹2以下的区域应当是非稳定的，一旦车辆质心侧偏角，质心侧偏角速度状态位于相轨迹2以下(或位于对称的相轨迹以上)的区域时，按照原质心侧偏角速度-质心侧偏角速度法判断车辆当前状态是稳定的，因此会造成车辆的稳定状态的误判，因此会对车辆的安全性造成较大的隐患。

另外，对于原相平面法来说，步骤4中的对于工况的改变是在设定车辆前轮转角为0不变的情况下，判断车速与附着系数的变化对车辆相平面稳定区域的影响；而车辆的前轮转角并不会一直保持不变，且前轮转角会对车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图相平面稳定区域造成较大的影响，因此在实际工况下当前轮转角不为零时，采用原质心侧偏角速度-质心侧偏角相图对于车辆稳定性判断就可能会出现误判的情况。因此，目前对于判断车辆相平面稳定区域的方法的相平面法虽然能够很好地确定车辆的相平面稳定区域，但是现有的相平面法划分得出车辆稳定区域是开放区域，其中包含有部分的不稳定区域，从而导致对车辆稳定性判断存在很大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆相平面稳定区域确定方法及***，以解决现有技术中车辆相平面稳定区域划分不精准，导致车辆稳定性判断误差大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种车辆相平面稳定区域确定方法，包括：

获取车辆参数；所述车辆参数包括车速、附着系数、前轮转角；

根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型；

根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；所述车辆轮胎侧偏力包括前轮轮胎侧偏力以及后轮轮胎侧偏力；

根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型；

获取当前车轮转角；

根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述质心侧偏角速度-质心侧偏角相图包括第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图以及第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形。

可选的，所述根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型，具体包括：

根据公式

建立非线性轮胎模型；

其中，F_y为前轮轮胎侧偏力或者后轮轮胎侧偏力，K为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏刚度，θ为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏角，μ为当前路面附着系数，F_z为前轴垂向载荷或者后轴垂向载荷。

可选的，所述根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型，具体包括：

根据公式

建立线性车辆模型；

其中，a_y为模型的侧向加速度，M_z为车辆的横摆力矩，F_yf为前轮轮胎侧偏力，F_yr为后轮轮胎侧偏力，δ为车辆的前轮转角，m为整车质量，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距。

可选的，所述根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域，具体包括：

判断所述前轮转角是否为0，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述前轮转角为0，获取第一车速以及第一附着系数；

根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的四边形；

若所述第二判断结果表示为所述前轮转角不为0，获取第二车速以及第二附着系数；

根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的三角形。

可选的，所述根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域，具体包括：

根据公式

确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的相平面稳定区域；

其中，a为相平面稳定区域的第一边界与质心侧偏角轴交点的横坐标，b₁为相平面稳定区域的第二边界与质心侧偏角速度轴交点的纵坐标，k为所述第一边界的斜率，β为质心侧偏角，

为质心侧偏角速度。

可选的，所述根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域，具体包括：

根据公式

确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的相平面稳定区域；

其中，a₁为相平面稳定区域的第三边界与质心侧偏角轴的截距，a₂为相平面稳定区域的第四边界与质心侧偏角轴的截距，b₂为相平面稳定区域的第五边界与质心侧偏角速度轴的纵坐标，k₁为所述第三边界的斜率，k₂为所述第四边界的斜率。

一种车辆相平面稳定区域确定***，包括：

车辆参数获取模块，用于获取车辆参数；所述车辆参数包括车速、附着系数、前轮转角；

非线性轮胎模型建立模块，用于根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型；

车辆轮胎侧偏力确定模块，用于根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；所述车辆轮胎侧偏力包括前轮轮胎侧偏力以及后轮轮胎侧偏力；

线性车辆模型建立模块，用于根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型；

当前车轮转角获取模块，用于获取当前车轮转角；

车辆相平面稳定区域确定模块，用于根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述质心侧偏角速度-质心侧偏角相图包括第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图以及第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形。

可选的，所述非线性轮胎模型建立模块具体包括：

非线性轮胎模型建立单元，用于根据公式

建立非线性轮胎模型；

其中，F_y为前轮轮胎侧偏力或者后轮轮胎侧偏力，K为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏刚度，θ为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏角，μ为当前路面附着系数，F_z为前轴垂向载荷或者后轴垂向载荷。

可选的，所述线性车辆模型建立模块具体包括：

线性车辆模型建立单元，用于根据公式

建立线性车辆模型；

其中，a_y为模型的侧向加速度，M_z为车辆的横摆力矩，F_yf为前轮轮胎侧偏力，F_yr为后轮轮胎侧偏力，δ为车辆的前轮转角，m为整车质量，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距。

可选的，所述车辆相平面稳定区域确定模块具体包括：

第一判断单元，用于判断所述前轮转角是否为0，得到第一判断结果；

第一车速及第一附着系数获取单元，用于若所述第一判断结果表示为所述前轮转角为0，获取第一车速以及第一附着系数；

第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域确定单元，用于根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的四边形；

第二车速及第二附着系数获取单元，用于若所述第二判断结果表示为所述前轮转角不为0，获取第二车速以及第二附着系数；

第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域确定单元，用于根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的三角形。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种车辆相平面稳定区域确定方法及***，通过根据车辆参数建立非线性轮胎模型以及线性车辆模型，根据上述两个模型所确定的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的车辆相平面稳定区域是封闭式的，因此，相对于开放区域的车辆相平面稳定区域来说，本发明所确定的封闭式车辆相平面稳定区域的划分更加准确，大大降低了非稳定性区域，使得车辆稳定性的判断更加准确，从而使得车辆的稳定性控制更加可靠；

其次，本发明所提供的车辆相平面稳定区域确定方法及***，不止考虑前轮转角为0的情况，而是直接获取当前车轮转角，全面考虑了前轮转角对相平面稳定区域的影响，从而使得车辆稳定性的判断更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的原相平面法确定的稳定区域示意图；

图2为本发明所提供的仿真模型的构成以及相平面分析流程图；

图3为本发明所提供的车辆相平面稳定区域确定方法流程图；

图4为本发明所提供的车辆二自由度车辆模型受力图；

图5为本发明所提供的当前轮转角为0时的车辆相平面稳定区域示意图；

图6为本发明所提供的当前轮转角不为0时的车辆相平面稳定区域示意图；

图7为本发明所提供的两种相平面稳定区域划分类型流程图；

图8为本发明所提供的车辆相平面稳定区域确定***结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种车辆相平面稳定区域确定方法及***，能够提高车辆的相平面稳定区域划分的精确度，从而确定车辆是否处于稳定状态时更加准确。

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。

为了得出后面的车辆的相平面稳定区域，首先需要建立起相应的整车仿真模型。该模型主要由两部分组成：分别为线性的车辆模型与非线性的轮胎模型组成，整车仿真模型的非线性由轮胎模型体现。用于相平面分析的整车仿真模型的构成以及相应的分析流程，如下图2所示。

图3为本发明所提供的车辆相平面稳定区域确定方法流程图，如图3所示，一种车辆相平面稳定区域确定方法，包括：

步骤301：获取车辆参数；所述车辆参数包括车速、附着系数、前轮转角。

步骤302：根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型。

对于建立起来的整车仿真模型来说该模型的非线性就体现在轮胎模型的选择上，为此本发明选择杜高夫轮胎公式来建立相应的轮胎模型，根据该模型轮胎侧偏力产生如下所示：

其中，F_y为前轮轮胎侧偏力或者后轮轮胎侧偏力，K为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏刚度，θ为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏角，μ为当前路面附着系数，F_z为前轴垂向载荷或者后轴垂向载荷。

由上述公式可知，只要有轮胎的侧偏角输入就能够得出相应的轮胎侧偏力，因此根据图2中的运动学关系得出前后轮胎的侧偏角如下所示，

其中，a_f为车辆的侧向加速度，a_r为车辆的纵向加速度，v_x为车辆的纵向速度，v_y为车辆的侧向速度，w为车辆的横摆角速度，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距，β为质心侧偏角。

在实际应用中，非线性轮胎模型还可以由其他经验模型或者其他的相应的理论推导模型来代替，如魔术公式轮胎模型，从而建立相同的相平面分析模型。

步骤303：根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；所述车辆轮胎侧偏力包括前轮轮胎侧偏力以及后轮轮胎侧偏力。

步骤304：根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型。

假设为车辆纵向加速度为0，车辆的纵向速度保持不变。根据线性二自由度自行车模型，由于纵加速度为零，故不考虑纵向力，对线性二自由度自行车模型的纵向与横摆建立相应的运动学公式如下所示：

其中，M_z为车辆的横摆力矩，I_z为车辆的转动惯量。另外由于车辆的质心侧偏角为车辆侧向速度与纵向速度之比，又因为当前模型的纵向速度为定值，则

根据图4所示的二自由度模型的侧向受力情况，因此，a_y以及M_z如下所示：

M_z＝F_yfcosδ·L_f-F_yr·L_r，

其中，a_y为模型的侧向加速度，M_z为车辆的横摆力矩，F_yf为前轮轮胎侧偏力，F_yr为后轮轮胎侧偏力，δ为车辆的前轮转角，m为整车质量，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距。

步骤305：获取当前车轮转角。

步骤306：根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述质心侧偏角速度-质心侧偏角相图包括第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图以及第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形。

在仿真平台(MATLAB/Simulink)中搭建出相应的相平面分析的整车仿真模型，并进行相应的M函数的编写，通过上述搭建的Simulink仿真模型绘制出某一工况输入下，下一系列不同的车辆状态初值

对应的车辆相轨迹组成的车辆相平面图。本发明中，工况输入主要是由对于车辆稳定区域影响最大的前轮转角、车速、路面附着系数组成。而对于相应的相平面稳定区域的划分来说，按照前轮转角是否为0可以将相平面稳定区域划分为四边形稳定区域与三角形稳定区域，优选的，所述四边形稳定区域可以为平行四边形；另外本发明中的稳定区域的划分将不计算负前轮转角下的稳定区域的，该情况下的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图可以由对应正前轮转角中心对称而来。因此根据前轮转角是否为0可以将相应的相平面稳定区域划分分为两类：

一、前轮转角为0时车辆的相平面稳定区域划分

对于工况中剩余的车速、附着系数按照10m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s和0.2、0.4、0.6、0.8、1.0进行设定。对于上述工况的某一组合下，依据前面的simulink模型可以得出在该工况下车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图如图5所示。

由图5可知，在前轮转角为0时，车辆的的相平面稳定区域为四条直线，所围成的平行四边形，上述四条直线为划分相平面中回归到稳定点的稳定流型与不稳定流型的稳定区域边界，但是由于车辆相平面各相轨迹的对称性，因此车辆稳定性边界只需要确定两条直线L₁与L₂即可。又因为L₂为斜率为零的直线，因此最终只需要确定直线L₁与质心侧偏角轴交点横坐标a、直线L₁斜率k、直线L₂与质心侧偏角速度轴交点的纵坐标b₁这三个数据量即可。其中，直线L₁与L₂位于相平面中的稳定流型与不稳定流型之间，a和b可以由图中直接读出，直线L₁的斜率k可由直线上某一特征点A(x,y)和a取得:

至此可以得出在该工况下车辆的相平面稳定区域满足如下公式：

其中，a为相平面稳定区域的第一边界与质心侧偏角轴交点的横坐标，b₁为相平面稳定区域的第二边界与质心侧偏角速度轴交点的纵坐标，k为所述第一边界的斜率，β为质心侧偏角，

为质心侧偏角的平均值。

进行其他工况组合下的车辆相平面稳定区域的划分，从而得出前轮转角为0时，上述车速与附着系数组合而成的60个涵盖大部分实际工况输入下的车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面的稳定区域。从而建立起相应的车辆相平面稳定区域库。

二、前轮转角不为零时的车辆相平面稳定区域划分

前轮转角设定为2°、4°、6°、8°，车速与路面附着系数按照第一类中的设定，完成相应的工况设定。

在上述某一工况组合下，依据前面的相平面分析的simulink模型，可以得出在该工况下的车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，如6所示。

由图6可知，在车辆前轮转角不为零时其车辆的稳定区域为三条直线围成的三角形区域，上述三条直线为划分相平面中回归到稳定点的稳定流型与不稳定流型的稳定区域边界。此时可以看出在前轮转角不为零时其稳定区域会大幅度的变化。而要想确定该工况下的车辆的相平面稳定区域就需要确定图中直线L₁，L₂的斜率k₁，k₂和直线与质心侧偏角轴的截距a₁，a₂，由于直线L₃的斜率为0，因此只需要确定其与质心侧偏角速度轴的交点b₂即可，故对于前轮转角不为零的工况下需要5个数据确定其稳定边界从而确定其稳定区域。对于上述数据的确定的方法与第一类中的直线的相应数据获取方式相同。并由此可以得出该工况下的车辆相平面稳定区域满足如下公式：

其中，a₁为相平面稳定区域的第三边界与质心侧偏角轴的截距，a₂为相平面稳定区域的第四边界与质心侧偏角轴的截距，b₂为相平面稳定区域的第五边界与质心侧偏角速度轴的纵坐标，k₁为所述第三边界的斜率，k₂为所述第四边界的斜率。

在进行其他工况组合下的车辆相平面稳定区域的划分，从而得出前轮转角为与上述车速与附着系数组合而成的240个涵盖大部分实际工况输入下的车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面的稳定区域。从而建立起相应的车辆相平面稳定区域库，图7为本发明所提供的两种相平面稳定区域划分类型流程图，如图7所示。

关于车辆稳定性判断：

根据上述所建立的车辆相平面稳定区域库后，其车辆稳定性判断步骤如下所示：首先由当前工况前轮转角是否为零进入不同的车辆稳定性区域库；其次再依据当前工况的车速与路面附着系数，根据前面建立起来的相平面稳定区域库进行插值从而得出确定当前车辆工况下车辆稳定区域边界的3个或5个数据；最后根据当前车辆的质心侧偏角速度与质心侧偏角是否位于前面所确定的相平面稳定区域中从而得出车辆是否处于稳定的判断结果。

图8为本发明所提供的车辆相平面稳定区域确定***结构图，如图8所示，一种车辆相平面稳定区域确定***，包括：

车辆参数获取模块801，用于获取车辆参数；所述车辆参数包括车速、附着系数、前轮转角。

非线性轮胎模型建立模块802，用于根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型。

车辆轮胎侧偏力确定模块803，用于根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；所述车辆轮胎侧偏力包括前轮轮胎侧偏力以及后轮轮胎侧偏力。

线性车辆模型建立模块804，用于根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型。

当前车轮转角获取模块805，用于获取当前车轮转角。

车辆相平面稳定区域确定模块806，用于根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述质心侧偏角速度-质心侧偏角相图包括第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图以及第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形。

在实际应用中，所述非线性轮胎模型建立模块802具体包括：

非线性轮胎模型建立单元，用于根据公式

建立非线性轮胎模型；

其中，F_y为前轮轮胎侧偏力或者后轮轮胎侧偏力，K为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏刚度，θ为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏角，μ为当前路面附着系数，F_z为前轴垂向载荷或者后轴垂向载荷。

在实际应用中，所述线性车辆模型建立模块803具体包括：

线性车辆模型建立单元，用于根据公式

建立线性车辆模型；

其中，a_y为模型的侧向加速度，M_z为车辆的横摆力矩，F_yf为前轮轮胎侧偏力，F_yr为后轮轮胎侧偏力，δ为车辆的前轮转角，m为整车质量，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距。

在实际应用中，所述车辆相平面稳定区域确定模块806具体包括：

第一判断单元，用于判断所述前轮转角是否为0，得到第一判断结果；

第一车速及第一附着系数获取单元，用于若所述第一判断结果表示为所述前轮转角为0，获取第一车速以及第一附着系数；

第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域确定单元，用于根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的四边形；

第二车速及第二附着系数获取单元，用于若所述第二判断结果表示为所述前轮转角不为0，获取第二车速以及第二附着系数；

第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域确定单元，用于根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的三角形。

相对于原来的质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面法，本发明还将车辆的前轮转角的影响加入到车辆稳定性区域划分中，从而使建立起的相平面稳定区域库更加准确；本发明考虑了前轮转角对相平面稳定区域的影响，得出了前轮转角不为0时的车辆稳定性区域的划分方法，从而使得相平面法得出的稳定区域更加准确；相对于原来的质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面法所确定的开放的车辆稳定区域，本发明提出了改进的封闭型车辆相平面稳定区域，即本发明中提出的前轮转角为0时，车辆相平面稳定区域为四边形；车辆前轮转角不为0时，车辆相平面稳定区域为三角形。

且由于采用封闭式的车辆相平面稳定区域的划分，使得车辆的相平面稳定区域的划分更加准确，与原来的稳定区域相比其中的非稳定性部分大大减少，使得车辆的稳定性判断更加准确，从而对车辆的稳定性控制更加可靠。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种车辆相平面稳定区域确定方法，其特征在于，包括：

获取车辆参数；所述车辆参数包括车速、附着系数、前轮转角；

根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型；

根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；所述车辆轮胎侧偏力包括前轮轮胎侧偏力以及后轮轮胎侧偏力；

根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型；

获取当前车轮转角；

根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述质心侧偏角速度-质心侧偏角相图包括第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图以及第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形；

所述根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域，具体包括：

判断所述前轮转角是否为0，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述前轮转角为0，获取第一车速以及第一附着系数；

根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的四边形；

若所述第一判断结果表示为所述前轮转角不为0，获取第二车速以及第二附着系数；

根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的三角形。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型，具体包括：

根据公式

建立非线性轮胎模型；

其中，F_y为前轮轮胎侧偏力或者后轮轮胎侧偏力，K为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏刚度，θ为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏角，μ为当前路面附着系数，F_z为前轴垂向载荷或者后轴垂向载荷。

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型，具体包括：

根据公式

建立线性车辆模型；

其中，a_y为模型的侧向加速度，M_z为车辆的横摆力矩，F_yf为前轮轮胎侧偏力，F_yr为后轮轮胎侧偏力，δ为车辆的前轮转角，m为整车质量，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距。

4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域，具体包括：

根据公式

确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的相平面稳定区域；

其中，a为相平面稳定区域的第一边界与质心侧偏角轴交点的横坐标，b₁为相平面稳定区域的第二边界与质心侧偏角速度轴交点的纵坐标，k为所述第一边界的斜率，β为质心侧偏角，

为质心侧偏角速度。

5.根据权利要求4所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域，具体包括：

根据公式

确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的相平面稳定区域；

其中，a₁为相平面稳定区域的第三边界与质心侧偏角轴的截距，a₂为相平面稳定区域的第四边界与质心侧偏角轴的截距，b₂为相平面稳定区域的第五边界与质心侧偏角速度轴的纵坐标，k₁为所述第三边界的斜率，k₂为所述第四边界的斜率。

6.一种车辆相平面稳定区域确定***，其特征在于，包括：

车辆参数获取模块，用于获取车辆参数；所述车辆参数包括车速、附着系数、前轮转角；

非线性轮胎模型建立模块，用于根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型；

车辆轮胎侧偏力确定模块，用于根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；所述车辆轮胎侧偏力包括前轮轮胎侧偏力以及后轮轮胎侧偏力；

线性车辆模型建立模块，用于根据所述车辆轮胎侧偏力建立线性车辆模型；

当前车轮转角获取模块，用于获取当前车轮转角；

车辆相平面稳定区域确定模块，用于根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述质心侧偏角速度-质心侧偏角相图包括第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图以及第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形；

所述车辆相平面稳定区域确定模块具体包括：

第一判断单元，用于判断所述前轮转角是否为0，得到第一判断结果；

第一车速及第一附着系数获取单元，用于若所述第一判断结果表示为所述前轮转角为0，获取第一车速以及第一附着系数；

第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域确定单元，用于根据所述第一车速以及所述第一附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的的车辆相平面稳定区域；所述第一质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的四边形；

第二车速及第二附着系数获取单元，用于若所述第一判断结果表示为所述前轮转角不为0，获取第二车速以及第二附着系数；

第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域确定单元，用于根据所述第二车速以及所述第二附着系数，利用所述非线性轮胎模型以及所述线性车辆模型确定第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述第二质心侧偏角速度-质心侧偏角相图内的相平面稳定区域为封闭的三角形。

7.根据权利要求6所述的确定***，其特征在于，所述非线性轮胎模型建立模块具体包括：

非线性轮胎模型建立单元，用于根据公式

建立非线性轮胎模型；

其中，F_y为前轮轮胎侧偏力或者后轮轮胎侧偏力，K为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏刚度，θ为前轮轮胎或者后轮轮胎侧偏角，μ为当前路面附着系数，F_z为前轴垂向载荷或者后轴垂向载荷。

8.根据权利要求6所述的确定***，其特征在于，所述线性车辆模型建立模块具体包括：

线性车辆模型建立单元，用于根据公式

建立线性车辆模型；

其中，a_y为模型的侧向加速度，M_z为车辆的横摆力矩，F_yf为前轮轮胎侧偏力，F_yr为后轮轮胎侧偏力，δ为车辆的前轮转角，m为整车质量，L_f为车辆的前轴距，L_r为车辆的后轴距。

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