27、轮胎温度对车辆动态行为的影响及自动驾驶车辆晕动症的优化控制

轮胎温度对车辆动态行为的影响及自动驾驶车辆晕动症的优化控制

1. 车辆动力学研究背景

先进驾驶辅助系统（ADAS）虽能提升驾驶安全性，但其效果依赖于轮胎与路面接触处的摩擦力。因此，了解轮胎与路面的相互作用机制，对分析车辆的安全性、操控性和舒适性至关重要。计算机模拟是研究车辆动力学的有力工具，许多研究将不同控制策略与基于物理的车辆模型相结合。

2. 研究方法

采用 15 自由度的整车模型，并结合基于 PID 的虚拟驾驶员在环（vDiL）方案，评估轮胎温度变化对车辆横向和纵向动力学的影响。为提高模拟结果的准确性，所有测试操作均使用 ISO 8608 标准定义的 A 型道路轮廓。

2.1 道路 - 轮胎接触力计算

车辆模拟平台基于闭环方案，模拟软件用 C++ 实现，通过 UDP 通信协议使人类或虚拟驾驶员与低阶参数车辆模型（LPFVM）交互。LPFVM 基于一组常微分方程，分为汽车、动力总成、轮胎和转向四个主要子模型。
- 轮胎子模型 ：使用汽车子模型的内部计算输入，计算每个车轮的垂直、纵向和横向力，纵向和横向滑移值以及绕主轴的扭矩。
- 垂直力估算 ：通过简单的弹簧 - 阻尼器模型实现，公式为 $F_z = -P_k(\Delta z - P_{PL}) + P_c\dot{\Delta z}$，其中 $\Delta z = \Delta s - \Delta r$。
- 纵向和横向滑移计算 ：纵向滑移 $r = \frac{\omega P_r - V_x}{\omega P_r}$，横向滑移