车辆动力学知识总结（四）基于路面误差的动力学模型

车辆动力学知识总结（四） 基于路面误差的动力学模型

参考资料：

Apollo代码学习(三)—车辆动力学模型_follow轻尘的博客-优快云博客_车辆动力学符号

https://blog.youkuaiyun.com/u013914471/article/details/83018664

目录

1  状态变量

2 公式推导

3、横向误差和横向误差变化率的另一种表示方法（从Frenet推导）

---

我的在线笔记

1  状态变量

当研究目的是自动车道保持的转向控制系统时，使用相对路面的位置及方向误差这类状态变量的动力学模型更为有效。

一般在做车道保持或轨迹跟踪时，常常使用基于路面误差的动力学模型，此模型基于二自由度车辆动力学模型演化而来。

根据《车辆动力学及控制》或Apollo，横向控制的状态变量有4个：

横向误差 lateral_error  e1

横向误差率 latetal_error_rate  e1_dot

航向误差  heading_error  e2

航向误差率 heading_error_rate  e2_dot

横向误差e1表示车辆质心距车道中心线的距离，e2为航向误差，不过书中表示成了横摆角误差。

考虑车辆在半径为R的车道上以恒定纵向速度Vx行驶，此时有：

2 公式推导

最后的状态空间表达式为：

需要注意：

1. 一般规划模块给出的轨迹比较平滑，因此公式里的最后一项（红框里标注部分）通常很小，可忽略不计。
2. 公式推导中侧偏刚度为单个轮胎的，Apollo是两侧轮胎之和。
3. 不考虑坡度；若考虑，在右侧加一项[0,0,g,0]Tsinφ
4. 该模型主要用于Apollo中LQR和MPC问题的建模

3、横向误差和横向误差变化率的另一种表示方法（从Frenet推导）

详细推导可查看车辆控制知识总结之纵向误差PID算法 或找博客https://blog.youkuaiyun.com/u013914471/article/details/83018664