例二 路徑自動跟隨 (以車身側滑角為參考速度切換條件)

制器使得車輛可以自動跟隨參考路徑行駛，並且在車輛行駛過程中抑制側向打滑 的現象。在這裡我們使用先前推導得到的無打滑時的車身側滑角範圍，當作參考 車輛縱向速度的切換條件(3.29)式。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 4.6 至圖 4.10。

圖 4.6 表示控制打滑與未控制打滑車輛行駛路徑比較圖，可以看出有控制打 滑與未控制打滑的車輛都有成功跟隨參考路徑行駛，並且有控制打滑的車輛跟隨 參考路徑的效能比未控制打滑的車輛較好。圖 4.7 表示控制打滑與未控制打滑的 車輛動態比較圖，依序為車輛在地表座標上的側向位置、車身側滑角、車輛橫擺 角速度與車輛在輔助座標上的縱向速度，圖 4.8 為控制車輛動態的順滑平面圖，

依序為控制側向動態的順滑平面、控制車身側滑角的順滑平面與控制橫擺角速度 與車輛縱向速度的順滑平面，可以發現由於車輛橫擺角速度成功跟隨到參考橫擺 角速度，使得車輛側向位置可以跟隨到參考側向位置，側向路徑誤差可以收斂，

因此控制側向動態的順滑平面都在設定的順滑層中變化，而由圖 4.7 可以發現車 輛在跟隨參考路徑的過程中，7.4 秒的時候車身側滑角超出我們所設定的無打滑 範圍(



0.0487 2.8

rad

 deg)，此安全範圍也是參考速度的切換條件，所以此 時參考車輛縱向速度由原本的車輛縱向速度轉變為控制法則所推導出的設計 值，控制器開始抑制車輛側向打滑的現象，由圖 4.7 可以發現車輛會減速，直到 8.7 秒時車身側滑角進入設定的安全範圍內為止，由於車輛縱向速度收斂的速度 較慢，導致車身側滑角收斂的速度較慢，但還是可以適度的抑制車輛側向打滑。

圖 4.9 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，可以發現在 7.4 秒的時候，因為車 輛發生打滑的現象，控制器開始抑制車輛側向打滑，所以各輪都會同時受到煞車

力矩的作用，使車輛減速。圖 4.10 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，可以發現左後輪在 7.4 秒的時候，由控制法則所得到參考輪胎縱向 力會有超過車輛實際能達到的輪胎縱向力最大值的問題，使得車輛縱向速度跟隨 參考值的速度較慢，導致車身側滑角較慢收斂至無打滑的安全範圍中。

0 50 100 150 200 250

0 5 10 15 20 25 30 35

vehicle moving: x (m)

vehicle moving: y (m)

trajectory with anti-skid control reference trajectory

trajectory control

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

trajectory control trajectory with anti-skid control

圖 4.6 控制打滑與未控制打滑車輛行駛路徑比較圖(例二)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 0

20 40

time (s)

lateral disp. (m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

-10 0 10

time (s)

vehicle sideslip angle (deg)

dynamics with anti-skid control reference value

dynamics without anti-skid control

range of non-skid & switch condition of the reference velocity

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

0 10 20

time (s)

long. velocity (m/s)

7.4秒 控 制 器 開 始 抑 制 打 滑

s.s. (lateral motion)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

-0.1 0 0.1

time (s)

s.s. (vehicle sideslip angle)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

s.s. (yaw rate & long. velocity)

sliding surface boundary layer boundary layer = 6

boundary layer = 0.0487

boundary layer = 5

圖 4.8 控制車輛動態的順滑平面圖(例二)

0 5 10 15

wheel1 torque (N-m)

0 5 10 15

wheel2 torque (N-m)

0 5 10 15

wheel3 torque (N-m)

0 5 10 15

wheel4 torque (N-m)

7.4秒 控 制 器 開 始 抑 制 打 滑

front left longitudinal force (N)

0 5 10 15

front right longitudinal force (N)

0 5 10 15

-5000 0 5000

time (s)

rear right longitudinal force (N)

0 5 10 15

-5000 0 5000

time (s)

rear left longitudinal force (N)

controlled vehicle dynamics reference value

longitudinal tire force limit 7.4秒 控 制 器 開 始 抑 制 打 滑

圖 4.10 理想與實際輪胎縱向力比較圖(例二)

在文檔中 車輛軌跡跟隨及抑制車輛打滑之差動式輪胎力矩控制系統 (頁 62-66)