车辆动力学控制——动力学模型中的横摆角速度和侧偏角（3）

原创 已于 2024-08-28 14:43:53 修改 · 2.7k 阅读 · 2 ·
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#车辆动力学控制

于 2024-08-28 14:42:51 首次发布

车辆横摆角速度(YawRate)的计算方法
PlutoZuo的博客
01-20 4892
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无人驾驶算法——车辆横摆角速度计算方法
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renyushuai900的博客
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无人驾驶决策规划控制模块经常用到的横摆角速度，具体横摆角速度的定义这里不再赘述，下面给出获取横摆角速度的若干种方法。 1. 轮速差估算 yaw_rate=(w1−w2)RrAcosθ=v1−v2Acosθ(1)yaw\_rate = \frac{(w_1-w_2)R_r}{Acos\theta} = \frac{v_1-v_2}{Acos\theta} \tag{1}yaw_rate=Acosθ(w1​−w2​)Rr​​=Acosθv1​−v2​​(1) 其中：w1,w2w_1,w_2w1​,w2​是车辆内
三维坐标系带偏航角俯仰角_车辆横摆角（侧偏角）估算（上）
weixin_29190169的博客
01-14 3776
前言如果单纯解释ESP 系统的工作逻辑，那很简单。ESP 系统接受来自方向盘转角传感器的角度信号，结合车速信号，算出该车在该车速、方向盘转角下应有的车身yaw值（中心转向）.将该Yaw值作为参考，与车身Yaw-G传感器检测出的车身真实Yaw值进行对比，判断是过度还是不足进而决定那一侧的轮胎加压以纠正。更多ESP内容，查看相关文章https://www.ind4.net/html/news/news...
横摆角速度的仿真模型建立
m0_65697462的博客
02-24 5501
横摆角速度的模型建立
三、规划控制——车辆横向控制（1）
无……风的博客
05-31 3969
本文主要学习车辆横向控制的相关理论知识——横向运动学模型
姿态角速度和机体角速度，横摆角速度（Yaw Rate）估算
Hali_Botebie的博客
04-01 2万+
matlab代码 姿态角速度是相当于世界坐标系的，转换到机体角速度 function A = w2Datti( o,atti ) %输入：姿态角(pitch, roll, yaw)-Y-X-Z %输出：姿态角速率与角速度的关系矩阵 % A = [-sin(atti(2)), 0, cos(atti(2)); ...
基于MPC算法的车辆稳定性控制：软硬约束下的横摆角速度与侧向速度预测模型
07-28
首先阐述了MPC算法的基本原理及其在车辆稳定性控制中的应用，接着建立了横摆角速度、侧向速度和前后质心侧偏角的动力学模型作为预测模型。文中特别强调了对侧向速度的软约束和对前轮转角及制动压力的硬约束，确保...
基于扩展卡尔曼滤波的车辆状态参数估计：质心侧偏角和横摆角速度的三自由度模型应用
08-24
利用扩展卡尔曼滤波（EKF）对车辆进行状态参数估计的方法，主要针对质心侧偏角和横摆角速度的精确估计。文中首先阐述了三自由度车辆模型的基本构成及其状态方程，强调了非线性特性尤其是轮胎力的魔术公式处理方法。...
MATLAB Simulink构建车辆线性二自由度模型：前轮转角对横摆角速度与质心侧偏角的影响研究
05-18
重点探讨了前轮转角作为输入对横摆角速度和质心侧偏角这两个关键输出参数的影响机制及其物理意义。 适合人群：汽车工程专业学生、从事车辆动力学研究的技术人员以及希望深入了解车辆动态特性的研究人员。 使用场景及...
MATLAB Simulink构建车辆线性二自由度模型：前轮转角对横摆角速度与质心侧偏角的影响研究 Simulink
07-31
利用MATLAB Simulink建立车辆线性二自由度模型的方法，重点探讨了两种建模方式——常规方法和状态空间法。常规方法通过Simulink模块化搭建，将动力学方程分解为微分方程并进行数值求解；状态空间法则通过定义系统...
基于横摆角速度的汽车ESP系统的设计
10-23
引言 　　电子稳定系统（ESP）、制动防抱死系统（ABS）和驱动防滑控制系统（ASR）的扩展是汽车主动安全装置的一种形式。在紧急情况下，能辅助驾驶员自动控制汽车，在汽车侧向力还未达到地面最大附着力前提下，通过对驾驶员的动作和路面实际情况进行判断之后，对汽车的行驶状态进行及时的干预，以保持汽车的稳定的行驶。本文以某型轿车为研究对象，以横摆角速度作为汽车稳定性控制的主要变量，控制方法采用PID控制，设计PID控制器，对汽车ESP进行仿真研究。 　　1 整车模型的建立 　　汽车整车模型的建立采用的是比较先进的计算机自动建模的方法，即利用ADAMS/CAR建立非常直观形象的物理模型，其能够比较真
基于MPC算法的车辆稳定性控制与动力学仿真优化：精确预测模型实现前轮转角与制动协调控制 侧偏刚度估算
最新发布
08-24
首先，建立了横摆角速度、侧向速度和前后质心侧偏角的动力学模型作为预测模型，用于预测车辆行驶状态。接着，在MPC算法中引入了侧向速度的软约束和前轮转角、制动压力的硬约束，确保车辆在复杂驾驶环境中的稳定性。...
车辆航向角、横摆角、质心侧偏角的区别——转载
HFUT_LI的博客
08-22 2185
如下图： θ是航向角；
车辆状态估计与横摆角速度EKF实现
weixin_31597759的博客
05-30 1028
在现代汽车工业中，车辆状态估计技术是确保驾驶安全和性能优化的重要组成部分。车辆状态估计指的是利用一系列传感器和算法来预测和确定车辆的实际运行状态，这不仅包括位置、速度和加速度，还包括更为复杂的动态行为，如横摆角速度。横摆角速度是评估车辆稳定性的关键指标，它与车辆在转向时保持直线行驶的能力直接相关。准确的状态估计可以为车辆的动态控制提供必要的信息支持，比如在防抱死刹车系统（ABS）和电子稳定程序（ESP）中。
横摆角速度传感器原理
weixin_42139435的博客
03-21 7858
底盘│车辆横摆角速度（Yaw Rate）估算（上）_搜狐汽车_搜狐网 (sohu.com) 前言 如果单纯解释ESP 系统的工作逻辑，那很简单。ESP 系统接受来自方向盘转角传感器的角度信号，结合车速信号，算出该车在该车速、方向盘转角下应有的车身yaw值（中心转向）。将该Yaw值作为参考，与车身Yaw-G传感器检测出的车身真实Yaw值进行对比，判断是过度还是不足进而决定哪一侧的轮胎加压以纠正。 Yaw 是横摆角，而横摆角对时间微分，我们就得到了横摆角速度 Yaw-Rate 一般.
车辆航向角、横摆角、质心侧偏角
m0_54639819的博客
08-29 3万+
1，车辆航向角：地面坐标系XOY下，车辆质心速度与横轴（横轴即：大地坐标系XOY中的X轴）的夹角。 2，车辆质心侧偏角：车辆质心速度方向与车头指向的夹角（车头指向是指车辆坐标系下的x轴）。 3，车辆横摆角=车辆航向角 — 质心侧偏角。 （*换句话说：车辆横摆角就是车辆坐标系xoy的x轴与大地坐标系XOY的X轴之间的夹角。） 如图：θ是航向角；β是质心侧偏角；ϕ（phi）是横摆角 ...
车辆运动控制（2）车辆横摆动力学建模
氢键H-H
05-02 9391
分析单轨模型得到车辆横摆动力学微分方程
汽车稳态响应特性仿真
weixin_45785022的博客
05-27 4112
汽车稳态响应特性是指汽车稳态状况下的运动响应，其评价指标主要有汽车稳态横摆角速度增益、汽车稳定性因数、前后轮侧偏角之差、转向半径比值、静态储备系数。编写计算汽车稳定性因数和静态储备系数的MATLAB程序如下。编写绘制汽车横摆角速度增签与速度曲线的MAT程序如下。制汽车转向半径比值与速度平方曲线的MATLAB。绘制汽车前后轮侧偏角之差与侧向加速度曲线。绘制汽车转向半径比值与速度平方曲线。绘制汽车横摆角速度增益与速度曲线。前轮综合侧偏刚度/(N/rad)汽车质心至前轴距离/m。汽车质心至后轴距离/m。
汽车理论操纵稳定性仿真-MATLAB
m0_56848775的博客
06-06 4222
汽车稳定性因数和静态储备系数、汽车的稳态横摆角速度增益曲线、汽车侧向加速度与前后轮侧偏角之差的关系曲线、汽车转向半径与速度平方的关系曲线
车辆动力学模型，输入为车速和横摆角速度，输出四电机的转速
07-18
### 车辆动力学模型与四电机转速计算 车辆动力学模型是进行车辆性能分析和主动控制的基础，特别是在电动汽车或四电机驱动系统中，动力学模型能够将车速和横摆角速度等运动学参数转化为各个电机的转速指令，从而实现对车辆运动状态的精确控制。 在四电机驱动系统中，每个车轮通常由独立的电机驱动，因此需要根据车辆的整体运动状态（如车速和横摆角速度）来分配每个电机的转速。这一过程需要结合车辆的几何参数（如轴距、轮距）以及动力学模型的自由度。 #### 基于运动学的电机转速分配 在不考虑轮胎滑移的理想情况下，可以基于运动学模型来分配四电机的转速。假设车辆以速度 $ v $ 行驶，横摆角速度为 $ \omega $，轴距为 $ L $，轮距为 $ T $，则四个车轮的速度可表示为： - 左前轮速度：$ v_{lf} = v + \frac{\omega \cdot T}{2} $ - 右前轮速度：$ v_{rf} = v - \frac{\omega \cdot T}{2} $ - 左后轮速度：$ v_{lr} = v + \frac{\omega \cdot T}{2} $ - 右后轮速度：$ v_{rr} = v - \frac{\omega \cdot T}{2} $ 上述公式适用于 2D 平面内的运动学模型，适用于低速或理想无滑移情况。然而，这种模型忽略了轮胎与地面之间的复杂相互作用，无法准确反映实际车辆的动力学行为[^3]。 #### 基于动力学模型的电机转速控制 为了实现更精确的控制，必须采用车辆动力学模型，考虑轮胎力、侧偏角、滑移率等因素。例如，在 3 自由度（纵向、侧向、横摆）或 4 自由度（增加侧倾）模型中，车辆的横摆角速度与轮胎侧向力密切相关。通过轮胎模型（如 Pacejka 模型）可以计算出各轮的侧向力，进而影响车辆的横摆力矩，从而影响每个电机的转速需求。 在实际仿真工具（如 CarSim 与 Simulink 联合仿真）中，通常会通过以下流程实现电机转速控制： 1. 根据设定的目标横摆角速度与当前值的误差，使用 PID 控制器计算所需的力矩； 2. 电机模型响应力矩请求，生成实际力矩输出； 3. 根据车辆动力学模型和转向系统模型，计算齿条位移； 4. 查表获取前轮转角，并反馈给 CarSim； 5. CarSim 输出实际前轮转角、车速等信号至 Simulink，形成闭环控制[^2]。 对于四电机系统，还需考虑前后轴之间的扭矩分配策略，以确保车辆的动态稳定性与操控性能。例如，在极限工况下，车身稳定系统可能会对某些车轮施加制动或限制动力输出，以防止车辆打滑[^4]。 #### 示例代码：基于运动学模型的四电机转速计算 以下是一个简单的 Python 示例代码，用于根据车速和横摆角速度计算四电机的转速： ```python def calculate_motor_speeds(v, omega, T): """ 计算四电机转速（基于运动学模型） :param v: 车辆速度 (m/s) :param omega: 横摆角速度 (rad/s) :param T: 轮距 (m) :return: 四个电机的转速 (m/s) """ v_lf = v + omega * T / 2 v_rf = v - omega * T / 2 v_lr = v + omega * T / 2 v_rr = v - omega * T / 2 return v_lf, v_rf, v_lr, v_rr # 示例参数 v = 10 # 车速 10 m/s omega = 0.2 # 横摆角速度 0.2 rad/s T = 1.5 # 轮距 1.5 m # 计算并输出电机转速 motor_speeds = calculate_motor_speeds(v, omega, T) print(f"左前轮转速: {motor_speeds[0]:.2f} m/s") print(f"右前轮转速: {motor_speeds[1]:.2f} m/s") print(f"左后轮转速: {motor_speeds[2]:.2f} m/s") print(f"右后轮转速: {motor_speeds[3]:.2f} m/s") ``` --- ###
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