七自由度车辆四驱模型,即包括车辆的纵向平移运动、侧向平移运动、绕 z 轴的横摆运动,再加上4个车轮各自的旋转运动,如图2-7所示。
图2-7 七自由度车辆四驱模型
根据力、力矩平衡原则,可列出七自由度车辆模型在纵向(沿 x 轴)、侧向(沿 y 轴)以及横摆(绕 z 轴)3个运动维度的动力学方程如下。
纵向(沿 x 轴)运动方程:
侧向(沿 y 轴)运动方程:
横摆(绕 z 轴)运动方程:
、 与 i δ 满足如下关系:
式(2-46)~式(2-50)中, m 为整车质量,取整备质量; v x 为车辆的纵向(沿 x 轴)速度; v y 为车辆的侧向(沿 y 轴)速度; ω 为横摆(绕 z 轴)角速度; J z 为整车绕 z 轴的转动惯量; a 为车辆前轴到质心的距离; b 为车辆后轴到质心的距离; W f 为前轴的轮距; W r 为后轴的轮距; 、 ( i =fl、fr、rl、rr,依次代表左前、右前、左后及右后车轮)分别为地面对4个轮胎的切向反作用力 F xi 和侧向反作用力 F yi 沿车辆纵向 x 轴和横向 y 轴上的投影; i δ 为轮胎与 x 轴的转向角。