例一 路徑自動跟隨 (無抑制車輛側向打滑)

此例是給定一條固定的參考路徑後，駕駛者本身不需要轉動方向盤，利用控 制器使得車輛可以自動跟隨參考路徑行駛，但是不去抑制車輛側向打滑的現象。

模擬的車輛初始速度為 60 km/hr，方向盤轉動角度為 0 度。模擬結果顯示於圖 4.1 至圖 4.5。

圖 4.1 表示受控制與未受控制車輛行駛路徑比較圖，可以看出車輛行駛路徑 成功跟隨參考路徑。圖 4.2 表示受控制與未受控制車輛動態比較圖，依序為車輛 在地表座標上的側向位置、橫擺角速度與車身側滑角，可以看出受控制後的車輛 橫擺角速度成功跟隨到參考橫擺角速度，因此車輛的側向位置也能夠跟隨到參考 側向位置，並且值得注意的是車身側滑角在自動跟隨參考路徑的過程中，會超出 我們所設定的無打滑範圍，因此車輛有側向打滑的現象發生。圖 4.3 表示控制側 向動態的順滑平面與控制橫擺動態的順滑平面，可看出順滑平面都在所設定的順

滑層內變化。圖 4.4 表示輪胎力矩控制輸入圖，左上至右下依序為左前輪輪胎力 矩、右前輪輪胎力矩、左後輪輪胎力矩與右後輪輪胎力矩，在 4 秒之前，因為控 制器還沒介入控制，並且駕駛者也沒有踩油門或踩煞車的動作，所以各輪受到的 輪胎力矩為零，在 4 秒之後控制器開始介入控制，各輪受到輪胎力矩都在 340 Nm 以內。圖 4.5 表示理想與實際輪胎縱向力比較圖，左上至右下依序為左前輪輪胎 縱向力、右前輪輪胎縱向力、左後輪輪胎縱向力與右後輪輪胎縱向力，在 0 到 0.5 秒間輪胎縱向力會有不正常的擾動情形，這是由於在模擬過程中，某些車輛 的初始動態無法直接給定，這些動態必須經過一段時間才會穩定下來，而在控制 的過程中，受控後的輪胎縱向力都有跟隨到由控制法則所得到的參考輪胎縱向 力，其些許的誤差主要是由於輪胎參數並不是固定值，會隨著車輛動態改變，並 且參考輪胎縱向力轉換成輪胎力矩的過程中，一階近似的誤差也有關。

0 50 100 150 200 250

0 5 10 15 20 25 30 35

vehicle moving: x (m)

vehicle moving: y (m)

controlled vehicle tracking reference trajectory uncontrolled vehicle tracking

uncontrolled vehicle tracking reference trajectory controlled vehicle tracking

yref=30*(1+exp(-0.08*(xref-145)))^-1

圖 4.1 受控制與未受控制車輛於地表座標上所行駛的路徑比較圖(例一)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 0

20 40

time (s)

lateral disp. (m)

controlled vehicle dynamics reference value

uncontrolled vehicle dynamics

0 2 4 6 8 10 12 14 16

-20 0 20

time (s)

yaw rate (deg/s)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

-10 0 10

time (s)

vehicle sideslip angle (deg)

uncontrolled vehicle dynamics range of non-skid

4秒 控 制 器 介 入 控 制

sliding surface (lateral motion)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

sliding surface (yaw motion)

boundary layer = 6

boundary layer = 0.3

圖 4.3 控制側向動態與橫擺動態的順滑平面圖(例一)

0 5 10 15

front left wheel torque (N-m)

0 5 10 15

front right wheel torque (N-m)

0 5 10 15

rear right wheel torque (N-m)

0 5 10 15

rear left wheel torque (N-m)

4秒 控 制 器 介 入 控 制

front left longitudinal force (N)

0 5 10 15

front right longitudinal force (N)

0 5 10 15

rear right longitudinal force (N)

0 5 10 15

rear left longitudinal force (N)

controlled vehicle dynamics reference value

4秒 控 制 器 介 入 控 制

圖 4.5 理想與實際輪胎縱向力比較圖(例一)

4.2 例二 路徑自動跟隨 (以車身側滑角為參考速度切換條件)