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智能汽车自动驾驶系统车辆运动控制中的轮胎模型与附着极限.docx
资料介绍
智能汽车自动驾驶系统车辆运动控制中的轮胎模型与附着极限
摘要：轮胎模型与附着极限是车辆运动控制的基础，轮胎的力学特性直接影响车辆的制动、转向与加速性能。本文系统分析了轮胎模型在自动驾驶运动控制中的应用，涵盖轮胎侧偏特性、纵向滑移特性、魔术公式轮胎模型、刷子轮胎模型以及附着极限估计，深入探讨了轮胎模型在自动驾驶控制中的工程应用。
一、引言
在自动驾驶车辆运动控制中，轮胎是车辆与路面之间唯一的接触界面，轮胎的力学特性直接影响车辆的制动距离、转向响应与加速性能。轮胎模型描述了轮胎在纵向力、侧向力与垂向力作用下的力学响应，是车辆动力学模型与控制算法的基础。轮胎的附着极限决定了车辆在加速、制动与转向时的最大能力，超出附着极限将导致车辆失控。2026年，轮胎模型与附着极限估计已成为自动驾驶运动控制的重要技术，在主动安全控制与极限工况控制中发挥着关键作用。
二、轮胎侧偏特性
2.1 侧偏角与侧向力
当车辆转向时，轮胎的滚动方向与轮胎中心平面之间存在夹角，称为侧偏角。侧偏角产生的侧向力使车辆转弯。在侧偏角较小时，侧向力与侧偏角呈线性关系，比例系数为侧偏刚度。
2.2 侧偏刚度
侧偏刚度是轮胎侧偏特性的关键参数，决定了车辆在转向时的侧向力响应。侧偏刚度受轮胎的垂直载荷、胎压、路面附着系数等因素影响。在自动驾驶控制中，侧偏刚度是重要的模型参数，需要通过参数辨识获取。
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