用于路径跟踪的几种不同形式的车辆运动学模型

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在自动驾驶车辆路径跟踪控制系统设计中，经常使用车辆的运动学模型，这种模型完全基于车辆运动特性的几何关系建立，不考虑影响运动的力特性，使用时模型简单，便于分析。 本文将介绍几种常用的车辆运动学模型。 1、以前轴中心为车辆中心的运动学模型 图1 车辆模型 其中， 为前轮转向角， 为横摆角， 为车辆前轴速度， 为前轮转角速度，f为前轴中心，r为后轴中心，v为后轴的速度，e为轴上任意一点到后轴中心的距离。 由勾股定理可知： 其中，R为转弯半径，L为轴距。 刚体的角速度等于它的线速度除以线速度到速度瞬心的距离R，即： 把(4)带入(5)中可得： 以前轴中心为车辆中心的运动学模型如下所示： 2、以后轴中心为车辆中心的运动学模型 把前轴中心的坐标转化为后轴中心的坐标: 式(8)对t求导可得： 将式(1)、式(2)和式(6)带入上式可得 ………………………………