1.一种车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1：建立车辆的非线性模型；

所述车辆的非线性模型由沿y1坐标轴力平衡、绕z1坐标轴力矩平衡、绕x1坐标轴力矩平衡、沿z1坐标轴力平衡、绕y1坐标轴力矩平衡和非簧载质量垂向运动的悬架与转向系统耦合非线性动力学模型组成；

S2：建立车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法：所述分层协同控制方法包括主动悬架行驶平顺性控制模型、主动悬架操纵稳定性控制模型、多轴转向控制模型和上层协同控制模型；

S21：车辆行驶过程中由于悬架作用和路面不平度的影响造成轮胎垂直载荷的变化，以及悬挂系统对车辆操纵稳定性的影响，采用滑模变结构控制方法建立主动悬架行驶平顺性控制模型和主动悬架操纵稳定性控制模型；所述主动悬架行驶平顺性控制模型以车身垂向位移zb、垂向加速度 车身侧倾角θb、侧倾角加速度 车身俯仰角 和俯仰角加速度 为控制目标；所述主动悬架操纵稳定性控制模型以车身侧倾角θb、侧倾角加速度 和轮胎动载荷 为控制目标；所述滑模变结构控制方法具体为：首先计算滑模系数矩阵，然后设计滑动模态控制率，最后获得等效滑模控制力，如下所示：其中：Ukeq为等效滑模控制力；ci为滑膜系数矩阵第i个参数；bi为广义误差方程控制矩阵第i个参数；Ae为广义误差方程系统矩阵；X为状态变量；Fe为外界扰动系数矩阵；W为外界扰动变量；εi为趋近率第i个系数；si为切换函数的第i模态；sign为符号函数；i为模态数，i＝1,2,3；j为误差控制矩阵的个数，j＝1,2，i‑1；

S22：考虑车轮的侧向力矩对车身的俯仰力矩与侧倾力矩对转向系统的行驶平顺性影响，采用双H∞鲁棒控制方法建立多轴转向控制模型；

首先，设计基于质心侧偏角γ的H∞鲁棒控制方法和基于横摆角速度ωd的H∞鲁棒控制方法的推倒过程，结合多轴转向控制模型的状态方程，如下所示：其中：x为多轴转向控制模型的状态变量，为其导数；z为多轴转向控制模型的第一输出变量；y为多轴转向控制模型的第二输出变量；A、C1、C2分别为系统矩阵的第一系数、第二系数和第三系数；B1、D11、D12分别为扰动矩阵的第一系数、第二系数和第三系数；B2、D21、D22分别为控制矩阵的第一系数、第二系数和第三系数；w为多轴转向控制模型的系统扰动；u为六个悬架的主动输出力向量；

然后，设计多轴转向双H∞鲁棒控制模型，得到车辆中轴车轮转角δm和车辆后轴车轮转角δr，构成多轴转向控制模型，如下所示：其中：δm为车辆中轴的车轮转角；δr为车辆后轴的车轮转角；lc为车辆后轴到质心的距离；km为车辆中轴弹簧刚度；lb为车辆中轴到质心的距离；δω为第二多轴转向控制率；δβ为第一多轴转向控制率；kr为车辆后轴弹簧刚度；

S23：基于S21中的主动悬架操纵稳定性控制模型、主动悬架行驶平顺性控制模型和S22中的多轴转向控制模型，根据车辆的行驶状态对主动悬架系统和转向系统进行综合考虑并进行决策，建立车辆上层协同控制模型；

S3：运用分层控制策略进行车辆的协同控制；

所述分层控制策略包括执行层、控制层和协同层；根据执行层的主动悬架与全轮转向操纵稳定性控制模型和主动悬挂平顺性控制模型，结合控制层的操纵稳定性控制模型和行驶平顺性的控制模型，实现车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制。

2.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S1悬架与转向系统耦合非线性动力学模型包括：沿坐标轴y1轴力平衡方程、绕坐标轴z1轴力矩平衡、绕坐标轴x1轴力矩平衡方程、沿坐标轴z1轴力平衡方程和绕坐标轴y1轴力矩平衡方程，组成的方程组具体为：式子：la分别为前轴到质心的距离；mu为轮胎所对应非簧载质量向量；γ为横摆角速度；

为质心侧偏角速度； 为侧倾角加速度；δi,i＝1,2,3,4,5,6为第i个车轮转角；为横摆角加速度；ms为车身簧载质量；hs为侧倾中心到质心的距离；Fyi,i＝1,2,3,4,5,6为六个轮胎所受侧向力；B为同轴两个轮胎之间的距离；ui,i＝1,2,3,4,5,6为六个悬架的主动输出力；Ix为车身绕x1轴侧倾转惯量；Iz为车身绕z1轴横摆转动惯量；Iy为车身绕y1轴俯仰转动惯量；Ixz为绕x1轴和z1轴转动的惯性积； 为车身侧倾角；Fsi,i＝1,2,3,4,5,6为悬架等效力；

为垂向加速度；为俯仰角加速度；g为中立加速度，取g＝9.8m/s；θ为车身俯仰角。

3.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的非簧载质量垂向运动方程，具体为：其中：mui，i＝1，2，3，4，5，6为第i个轮胎所对应非簧载质量； 为第i个轮胎非簧载质量加速度； 为由侧倾引起的轮胎动载荷的变化量；Fti,i＝1,

2,3,4,5,6为第i个轮胎垂直作用力。

4.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S21计算滑模系数矩阵，具体为：建立主动悬架广义误差方程与滑模切换面方程，如下所示：

其中： 为滑模控制模型矢量误差一阶导数；E为滑模控制模型矢量误差；U为等效控制量；S为切换函数；C为滑模系数矩阵；Be为路面随机输入的外部扰动；

原系统转化为形式上的二次型，如下所示：

其中： 为误差的标准型方程；Ae11′、Ae12′、Ae21′、Ae22′为误差的标准型系统矩阵的第一、第二、第三和第四参数；X2′为误差的标准型状态变量；Be2′为误差的标准型输入矩阵；s′为误差的切换函数；C1′、C2′为滑膜参数系数矩阵第一和第二参数；

当系统进入滑模面运动状态时，s′＝0， 代入上系统中得到 如下所示：‑1

其中：C2′为滑膜参数系数矩阵的逆；

使(Ae11′‑Ae12′K)存在所要求得极点λ1,λ2,…,λ6，即系统特征方程，如下所示：|λI6‑(Ae11′‑Ae12′K)|＝0；

其中：λ为系统配置极点；I6为六维单位矩阵；K为反馈系数矩阵；

根λi(i＝1,…,6)均在坐标轴Y轴的左半平面，K值求出后，得到滑模的系数矩阵，如下所示：C′＝[C1′ C2′]＝[C2′K C2′]＝C2′[K I3]；

其中：C′为滑模系数矩阵导数；I3为三维单位矩阵；

原系统中的滑模系数矩阵C，如下所示：

C＝C′T；

其中：T为非奇异线性变换矩阵。

5.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S21中设计滑动模态控制率，具体为：计算等速趋近率，如下所示：

其中：为等速趋近率；ε为等速趋近率系数；

改善模态运动的品质，引入路面随机输入的外部扰动，如下所示：其中： 为误差状态方程；

将误差状态方程控制矩阵Be、滑膜系数矩阵C和误差状态方程控制矩阵U进行分解，如下所示：其中：b1、b2和b3为误差状态方程控制矩阵的第一、第二和第三参数；c1、c2和c3为滑膜系数矩阵的第一、第二和第三参数；UA、UB和UC为误差状态方程控制矩阵的第一、第二和第三参数；

当s1＝0时，开启UA，此时系统方程，如下所示：

其中：s1为启动第一个切换函数；

此时，相对应的等效滑模控制力，如下所示：

‑1

UAeq＝‑(c1b1) [c1AeX+c1FW]；

其中：UAeq为到达s1切换面等效滑模控制力；F为系统扰动系数矩阵；

将等效滑模控制力UAeq代替UA后，进入模态s2＝0，如下所示：其中： 为第二个切换面方程；

相应的在s1∩s2的等效滑模控制力，如下所示：

‑1

UBeq＝(c2b2) [c2AeX+c2b1UA+c2b2UB+c2FeW]；

其中：UBeq为进入s1、s2切换面时的等效滑膜控制力；

由推理得到，在Uk启动后，s1∩s2∩…∩si‑1上的模态运动方程，如下所示：其中：Uk为第k个控制输入，k＝A,B,C，k＝A时与i＝1对应；si‑1为第i‑1个切换面；

此时，切换函数si切换面如下所示：

si＝ciAeX+cib1UAeq+…+cibiUkeq+ciFeW；

从而得到s1∩s2∩…∩si‑1上的等效滑模控制力方程。

6.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S22中的设计基于质心侧偏角γ的H∞鲁棒控制方法和基于横摆角速度ωd的H∞鲁棒控制方法的推倒过程，具体为：计算出车辆低、中高车速下转向时的理想参考模型，测量真实值与理想质心侧偏角的差值γ，如下所示：eβ＝β‑βd；

其中：eβ为质心侧偏角理论与实际的误差；β为实际质心侧偏角；βd为理论质心侧偏角；

计算出车辆低、中高速理想参考模型，由理想参考横摆角速度ωd，将测量真实值和理想值的差值，如下所示：eω＝ω‑ωd；

其中：eω为横摆角速度理论与实际的误差；ωd为横摆角速度理论值；

引入增广状态变量xe，如下所示：

其中：xe为增广状态变量；

确定状态变量X、输出变量Y、第一控制变量U和第二控制变量W，如下所示：六个主动悬架作动力与汽车质心处等效垂向力、等效侧倾力矩和等效俯仰力矩之间的关系表达式，如下所示：其中：Fq为总悬架作动力；f1、f2、f3、f4、f5和f6分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六主动悬架作动力；Mqθ为抑制车身俯仰状态所需要的力矩； 为抑制车身侧倾状态所需要的力矩；

将上式转化为鲁棒跟踪标准形式，如下所示：

其中：Ce为误差输出矩阵；De为误差控制矩阵；

结合步骤S22中的状态方程表达式，分别获得理想质心侧偏角的差值γ和理想参考横摆角速度ωdH∞控制。

7.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S22中的设计多轴转向双H∞鲁棒控制模型，具体为：以零质心侧偏角原理设计的质心侧偏角多轴转向控制模型，获得第一多轴转向控制率δβ；以横摆角速度理想参考模型设计的横摆角速度多轴转向控制模型，获得第二多轴转向控制率δω，如下所示：将第一多轴转向控制率δβ和第二多轴转向控制率δω进行解耦，求出双H∞鲁棒控制模型的输出，得到中轴的车轮转角δm，后轴的车轮转角δr。

8.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S23中的根据车辆的行驶状态对主动悬架系统和转向系统进行综合考虑并进行决策，建立车辆上层协同控制模型，具体为：S231：将安装于质心附近的惯性测量单元输出信号进行滤波处理，得到安装位置的垂向位移zb、垂向加速度 车身俯仰角θ、俯仰角加速度 车身侧倾角 和侧倾角加速度S232：由主动悬架滑模控制力计算模块根据得到的车身姿态信息，获得总悬架作动力Fq；

S233：结合安装在非簧载处的位移传感器输出的非簧载位移信息与惯导测量的车身位移Sc、行驶速度Vc、车身加速度信号Ac通过路面等级识别模块识别处当前试验路面不平度等级Rg；

S234：将转角传感器的输出信号进行滤波处理和A/D转换后，获得方向盘输入转角信号；输入转向鲁棒控制模块，求解出中轴的车轮转角δm，后轴的车轮转角δr；然后与行驶速度Vc、路面不平度等级Rg共同输入协同控制模型，输出主动悬架滑模控制模块的权重系数K1，转向鲁棒控制模块权重系数K2；结合K1、K2确定六个主动悬架理想作动力；

S235：控制量经过D/A转换得到最优的总悬架作动力Fq和中轴的车轮转角δm，后轴的车轮转角δr。

9.根据权利要求1所述的车辆主动悬架与多轴转向系统的分层协同控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的运用分层控制策略进行车辆的协同控制，具体为：S31：单独主动悬架系统控制器选取车身质心处的垂向位移zb、车身俯仰角θ、车身侧倾角 或垂向加速度 俯仰角加速度 和侧倾角加速度 指标评价整车行驶平顺性；

S32：单独的转向系统控制器选取车辆的实际质心侧偏角β、实际横摆角速度ω指标评价整车操纵稳定性和机动性；

S33：主动悬架和全轮转向系统进行协同控制时，按照车辆行驶具体工况来选取具体的控制目标；

S34：当车辆直线行驶时，评价指标仅满足主动悬架系统的行驶平顺性；但车辆转向行驶时，即需要对实际质心侧偏角β和实际横摆角速度ω进行调节，还需要加入主动悬架对侧偏角β、侧偏角加速度 轮胎垂直载荷 进行调节，从而确定主动悬架和转向系统对平顺性和操纵稳定性的控制效果。