[發明專利]用于無人駕駛車輛高速運動規劃的車輛動力學模型建模方法

有效

• 申請號: 201610982548.X
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106649983B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 高炳釗;陶偉男;褚洪慶;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;張巖

1.一種用于無人駕駛車輛高速運動規劃的車輛動力學模型建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、通過非線性的輪胎模型以及多項式擬合建立前輪側向力和后輪側向力與側偏角的關系：

F_y1＝-e·(0.04434·α₁⁵-9.432·α₁³+908·α₁) (2)

F_y2＝-(0.04788·α₂⁵-9.436·α₂³+795.8·α₂) (3)

式中，F_y1和F_y2分別為前后輪胎的側向力，α₁和α₂分別為前后輪胎側偏角，e為轉向系彈性對側向力的影響因子；

B、前后輪胎側向力的合力產生側向加速度，前后軸側向力對質心取矩，產生橫擺運動，可得如下方程：

式中，m為整車質量，α_y為側向加速度，l₁和l₂分別為質心到前后軸的距離，I_z為車輛繞z軸的轉動慣量，ω為橫擺角速度；

C、再由幾何關系可得如下方程：

式中，β為質心側偏角，u為車輛前進速度，δ為前輪轉角，等于方向盤轉角θ除以轉向系總傳動比i；

D、將方程(4)和(5)中的微分形式寫成積分形式：

E、通過數值積分方法得到車輛動力學模型如下：

其中，ΔT為迭代步長，ρ為曲率半徑；

F、通過將下述β，ω的迭代初值代入步驟E的車輛動力學模型中的公式(7)中的前兩個方程，經過75次迭代能夠得到車輛穩態時α_y，ρ，α₁，α₂，β，ω的數值解；

其中，

式中，K_f和K_r分別為前后輪胎側偏剛度，均取于步驟A中側向力關于側偏角的曲線在原點處的斜率，L為軸距，A為中間變量。