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车辆动力学建模是设计控制系统的第一步。显然车辆系统动力学是一个复杂的系统，其中包括很多非线性部件（轮胎、离合器等）和变化的参数（质量、轮胎、路面摩擦系数等）。车辆动力学的建模基本上取决于轮胎/道路产生的相互作用力以及车辆的相关零部件。
首先，对于轮胎的受力，已经有很多相关研究。例如，Pacejka开发了一系列轮胎设计模型（也称为“魔术公式”），并将这些模型整合到车辆模型中，对轮胎如何影响车辆进行了阐述 [91] 。Gim和Nikravesh利用有限元法对轮胎模型做出了一系列详细的分析 [92-94] 。
其次，为了得到车辆动力学模型，必须考虑一系列的车辆零部件：轮胎、悬架、转向系统、横向稳定杆等。而所选零件的多少会影响车辆模型的准确性与复杂性。通常，我们需要在准确性和复杂性之间找到一个折中方案。
研究人员以及汽车制造商在车辆动力学建模方面都开展了不同层次的研究。一般来说，模型的复杂性和准确性取决于其使用目的 [95-98] 。其中最复杂的一个模型为文献[99]中提出的具有28个自由度的模型，包括了车辆各部件。文献[100]中提出了一种具有18个自由度的复杂模型，模型考虑了车身刚体动力学，悬架动力学以及车轮的动力学等。现阶段，最常用的是六自由度的车辆模型，这种模型能描述车辆的基本运动。其主要运动具体如下：三个沿着 x ， y 和 z 轴的平移运动和绕着这三个轴的回转运动（侧倾-俯仰-横摆）。
根据早期的文献，车辆的模型可以分为三个类型 [98] ：车辆的纵向模型、车辆的横向模型、车辆的纵向和横向的耦合模型。
在本章中，我们将分析车辆的运动原理，建立车辆的纵向模型和横向模型，最终的模型将会用于后面章节中控制系统的设计。