Introduction to Self-Driving Cars — week 4

Module 4: Vehicle Dynamic Modeling

Learning Objectives
* Develop a kinematic bicycle model of a car with velocity and steering angle inputs
* Develop a dynamic bicycle models of a car with velocity and steering angle inputs
* Differentiate between models of tire forces
* Develop a model for actuation in a car, from pedal and steering wheel to tire forces

Lesson 1: Kinematic Modeling in 2D

我們要模擬車子移動的模型，透過運動學建模執行。

首先需要執行座標轉換，因為車子有很多個感測器，需要讓各座標訊息一致

下面是Kinematic模型的一些角度和距離的計算

計算輪子速度ω

並得到右下圖的最後公式

Lesson 2: The Kinematic Bicycle Model

接著我們針對Kinematic Bicycle Model做介紹，他是一種前輪轉向模型，針對座標軸的圓心又可以分成前輪, 後輪, 重心，不同的座標軸圓心會造成模型計算上的不同。

• 右下圖透過瞬時旋轉中心(instant center of rotation)來計算角度和其他值

• 由左至右分別以後輪, 前輪, 重心來當座標軸原點進行計算。其中β=slip angle，為重心轉的角度（不同於前輪旋轉角度）

• Kinematic Bicycle Model在下圖完成，透過兩個輸入值得到四個輸出狀態

Lesson 3: Dynamic Modeling in 2D

這章節介紹Dynamic Model，也就是動態建模。

下圖是一些動態模型的範例：

Lesson 4: Longitudinal Vehicle Modeling

針對汽車縱向動力學模型的分析，並在右下圖進一步簡化 Longitudinal Dynamics

接著是Resistance Force Models (反作用力) & Powertrain Model(車輛上產生動力)

Lesson 5: Lateral Dynamics of Bicycle Model

這章節是延續Lesson 2: The Kinematic Bicycle Model把腳踏車上的模型應用在汽車上。

Lesson 6: Vehicle Actuation

講解系統的基礎知識：throttling(油門), braking(煞車), steering(方向盤)

以及油電車的

Lesson 7: Tire Slip and Modeling

介紹關於輪胎角度和和模型

總結：這章節主要介紹關於動態模型, 運動學, 硬體層面, 動力學, 輪胎, 汽車系統…等等