一、运动学模型和动力学模型区别

个人尚没有宏观的概念,所以就自下而上思考。从运动学的输入量分析,首先是后轮速度,我们没有办法直接控制速度,而是通过推力产生加速度,加速度积分进而得到速度。推力的控制则是更底层(底盘控制)的问题,可以简单认为是通过控制力来控制后轮速度。另一方面则是轮胎的滑转滑移问题,运动学假设轮胎不存在横向力,前后轮速度方向和其轮胎转角一致。其实速度方向和轮胎转角之间还存在滑移角等,运动学的假设过于理想。动力学模型则是补充这些问题点,使用更加复杂的数学模型表达更加真实的控制对象。

二、参考资料

首先直接给出参考资料,不管是较为官方的还是个人的资料,网上都有很多,这里不会过多阐述,大家可以直接在资料上看到。个人只是讲一些点,便于大家的理解:

《无人驾驶车辆模型预测控制》—— 2.2 车辆动力学建模及验证

《Vehicle Dynamics and Control》—— 2.3 Bicycle Model of Lateral Vehicle Dynamics

三、坐标系转换

在之前的分析中,运动学模型的建模其实就是将机体坐标系上的后轮速度转换到大地坐标系:(等式左边是大地坐标系,右边是机体坐标系)

[公式] 

同样的,个人认为动力学的建模也是坐标系的转换,本文只分析水平运动和水平方向上受到的力。

车辆单车模型——《无人驾驶车辆模型预测控制》

[公式]

 

[公式] 

第三步,轮胎坐标系中的纵向力和侧向力如何分析呢?这部分不是本文的重点,轮胎模型建模是以魔术公式(Magic Formula)为基础的经验模型,这里可以认为纵向力、侧向力为轮胎侧偏角、滑移率、路面摩擦系数和垂向载荷等参数的复杂函数:

[公式]

四、小结

个人所思,仅供参考