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。