病态的自动驾驶汽车圈

有图有文有视频，就怕你看不懂。1.车辆动力学模型介绍1)车辆动力学建模方法车辆动力学模型反映给定道路路面、阵风等环境影响下车辆对驾驶员或控制器输入的动态响应，包括车辆的动力性、操纵稳定性和行驶平顺性等。构成车辆动力学的组成因素包括车体（簧上质量）、悬架（弹簧与阻尼器）和轮胎（簧下质量）等，以及转向、动力及传动、制动等系统。车辆动力学建模所遵循的基本物理定律是牛顿第二定律和达朗贝尔原理，其多体动力学建模方法包括牛顿欧拉法、拉格朗日法、凯恩法、哈密尔顿法等，通过构建一组反映车辆受力与运动关系的微分方程研究车辆的动力学特性和动态响应。车辆动力学其建模精度决定了车辆的运动、姿态及轨迹精度，进而直接影响车载传感器的位置和姿态精度，不仅对车辆运动控制、而且对自动驾驶的传感感知及数据融合的准确性均具有重要的影响。2)主要状态变量模型状态变量自由度车身（簧上质量，3个平移速度和3个旋转速度）6车轮旋转角速度（4个车轮）4簧下质量（4个）相对于车体的垂向跳动4悬架系统的动态弹性特性（4个簧下质量受力引起的X和Y方向位移与Roll和 Yaw角的二阶动态变化）164路油路至轮缸制动系统管路油压的动态迟滞特性44个制动器的转子温度4双通道ABS控制器4轮胎纵向滑移率与侧偏角的弹性迟滞特性（4个轮胎）8发动机曲轴转角1发动机节气门一阶动态迟滞1发动机燃油消耗量1液力变矩器输出端与变速器输入端转角（空挡时，变速器输入端与输出端断开，此时液力变矩器输出端与变速器输入端为一个整体，此自由度存在，否则不存在）1变速器输出轴转角1电驱动系统电机扭矩的动态迟滞特性（激活电驱动动力传动系统时生效，最多可4个电机同时工作）4电驱动电池荷电状态（SOC）1悬架系统摩擦力迟滞特性（4个独立悬架）4转向系统转角（扭矩输入模式时为2个自由度，转角输入模式为1个自由度）2转向系统管柱摩擦阻力矩的动态迟滞特性1转向系统横拉杆摩擦力的迟滞特性1转向系统管柱助力的迟滞特性（转向系统管柱助力激活时，此自由度生效）1转向系统齿条助力的迟滞特性（转向系统齿条助力激活时，此自由度生效）1驾驶员模型纵向控制量的一阶迟滞（加速信号与制动主缸油压信号的一阶迟滞）2驾驶员侧向控制量的二阶迟滞特性‍‍（方向盘转角控制量的二阶迟滞）1二自由度动力学参考模型的侧向速度和横摆角速度（驾驶员路径跟随侧向控制模式激活时，此自由度生效）23)车辆刚体动力学模型车辆坐标系下车身动力学包括六个自由度，分别为三个平动和三个转动，包括纵向、侧向和垂向运动，以及横摆、俯仰和侧倾运动。车轮动力学则是在车轮坐标系下包括其各自围绕轮轴旋转构成的四个转动自由度。4)燃油动力传动系统模型支持驱动构型（燃油）：前驱、后驱与四驱基于二维表格插值的发动机扭矩计算模型基于二维表格插值的燃油消耗率计算模型基于一维表格插值的液力变矩器扭矩计算模型液力变矩器锁止离合器模型速敏型中央限滑差速器模型（四驱模式）速敏型轮间限滑差速器模型（前、后驱模式）支持用户配置激活差速器锁止离合器支持用户配置发动机节气门一阶瞬态特性支持用户配置传动系统的自然频率与阻尼比，用于描述传动系统的柔性特性支持用户配置自动变速器升挡临界线支持用户配置自动变速器降挡临界线支持用户配置自动变速器挡位数（最高18挡）支持用户配置变速器不同挡位对应的传动比系数支持用户配置变速器不同挡位对应的转动惯量支持用户配置变速器不同挡位对应的正反向传动效率动力传动系统(燃油车四驱模式)动力传动系统(燃油车前/后驱模式)5)电驱动动力系统模型支持电驱动构型（纯电）：双电机前驱、单电机前驱、双电机后驱、单电机后驱、双电机四驱、四电机四驱基于等效内阻法（Rint）的一阶电池模型基于一维表格插值的电机扭矩计算模型基于二维表格插值的电机效率（机械功率/电功率）计算模型再生制动能量回收功能动力传动系统(单电机前驱)动力传动系统(单电机后驱)动力传动系统(双电机四驱)动力传动系统(双电机前驱)动力传动系统(双电机后驱)动力传动系统(四电机四驱)6)空气动力学模型车辆模型考虑了外部环境风引起的作用于车体上的力和力矩作用于空气动力学参考点的三维空气阻力(或气动力)计算模型作用于空气动力学参考点的三维空气阻力矩(或气动力矩)计算模型支持用户配置空气动力学阻力系数、升力系数、侧向力系数。支持用户配置空气动力学侧倾力矩系数、俯仰力矩系数、横摆力矩系数空气动力学示意图7)转向系统模型支持构型：齿轮齿条式转向器基于标准多刚体动力学建模方法支持用户配置主销定位参数支持用户配置方向盘转角到转向器齿条位移的运动学关系曲线支持用户配置转向器齿条位移到左、右两侧车轮转角的运动学关系曲线支持用户配置作用于转向管柱上的迟滞摩擦力矩支持用户配置转向管柱阻尼系数支持用户配置转向管柱扭力杆刚度系数支持用户配置转向轮静态前束角支持用户配置激活转向管柱助力模式支持用户配置激活转向齿条助力模式考虑悬架运动学特性引起的前轮转角考虑悬架柔性特性引起的前轮转角支持用户配置转向系统低速附加力矩支持用户配置转向限位块约束力支持用户配置转向系统柔性支持用户配置后轮转向系统转向系统主销定位示意图8)悬架系统模型支持构型：独立悬架支持用户配置非线性弹簧力支持用户配置非线性阻尼力支持用户配置非线性上限位块约束力支持用户配置非线性下限位块约束力支持用户配置侧倾稳定性附加力矩与阻尼系数支持用户配置簧下质量侧倾角与轮跳间的非线性运动学关系曲线支持用户配置簧下质量横摆角与轮跳间的非线性运动学关系曲线支持用户配置簧下质量俯仰角与轮跳间的非线性运动学关系曲线支持用户配置簧下质量侧向位移与轮跳间的非线性运动学关系曲线支持用户配置簧下质量纵向位移与轮跳间的非线性运动学关系曲线支持用户配置簧下质量侧倾角与轮心纵向力间的非线性柔性特性关系曲线支持用户配置簧下质量侧倾角与轮心侧向力间的非线性柔性特性关系曲线支持用户配置簧下质量侧倾角与车轮回正力矩间的非线性柔性特性关系曲线支持用户配置簧下质量横摆角与轮心纵向力间的非线性柔性特性关系曲线支持用户配置簧下质量横摆角与车轮回正力矩间的非线性柔性特性关系曲线支持用户配置簧下质量纵向位移与轮心纵向力间的非线性柔性特性关系曲线支持用户配置簧下质量侧向位移与轮心侧向力间的非线性柔性特性关系曲线悬架系统示意图1悬架系统示意图29)制动系统模型支持用户配置制动主缸压力信号纯延时时长支持用户配置激活制动防抱死控制系统支持用户配置激活制动轮缸压力无延时计算模式支持用户配置激活制动轮缸压力一阶延时计算模式支持用户配置激活制动轮缸压力与油液体积一维非线性表格模式支持用户配置激活最大有效制动力矩比例系数计算模式支持用户配置激活最大有效制动力矩一维非线性表格计算模式支持用户配置激活最大有效制动力矩制动热衰退计算模式制动系统拓扑图10)轮胎动力学模型基于联合工况理论、数据表格形式的半经验轮胎六分力计算模型稳态、瞬态(轮胎弹性迟滞特性，低速稳定性数值处理)纵滑率计算稳态、瞬态(轮胎弹性迟滞特性，低速稳定性数值处理)侧偏角计算考虑轮胎滚动阻力矩与功率平衡特性支持用户配置轮胎垂向力与轮胎压缩量间的关系曲线支持用户配置轮胎纵向力与轮胎垂向力和纵滑率间的关系曲线支持用户配置轮胎侧向力与轮胎垂向力和侧偏角间的关系曲线支持用户配置轮胎回正力矩与轮胎垂向力和侧偏角间的关系曲线支持用户配置轮胎侧翻力矩与轮胎垂向力和侧偏角间的关系曲线考虑车轮外倾角对轮胎侧向力的附加影响考虑车轮外倾角对轮胎回正力矩的附加影响考虑车轮外倾角对轮胎侧翻力矩的附加影响魔术公式轮胎模型(5.2版本)轮胎接地点坐标系11) 3D道路路面模型支持用户配置X-Y坐标形式的道路参考线支持X-Y坐标与S-L曲线坐标间的相互转换支持用户配置S-L曲线坐标形式的道路高层支持用户配置S-L曲线坐标形式的路面附着系数支持用户配置S-L曲线坐标形式的滚动阻力系数12)驾驶员模型支持车辆纵向速度闭环控制(PI控制)支持车辆挡位闭环控制(前进、空挡和倒车)支持路径跟踪侧向控制(多点预瞄方法)支持方向盘转角与扭矩两种控制模式13)驾驶操纵模型纵向控制(加速信号模式1)：常量加速信号纵向控制(加速信号模式2)：加速信号与仿真时间一维非线性表格纵向控制(制动信号模式1)：常量制动主缸压力信号纵向控制(制动信号模式2)：制动主缸压力信号与仿真时间一维非线性表格侧向控制(方向盘转角信号模式1)：常量方向盘转角信号侧向控制(方向盘转角信号模式2)：方向盘转角信号与仿真时间一维非线性表格侧向控制(方向盘扭矩信号模式1)：常量方向盘扭矩信号侧向控制(方向盘扭矩信号模式2)：方向盘扭矩信号与仿真时间一维非线性表格侧向控制(侧向路径跟踪模式1)：常量侧向路径偏移侧向控制(侧向路径跟踪模式2)：侧向路径偏移与仿真时间一维非线性表格侧向控制(侧向路径跟踪模式3)：侧向路径偏移与车辆S坐标位置一维非线性表格来源：车路漫漫