Constraint embedding for vehicle suspension dynamics

The goal of this research is to achieve close to real-time dynamics performance for allowing auto-pilot in-the-loop testing of unmanned ground vehicles (UGV) for urban as well as off-road scenarios. The overall vehicle dynamics performance is governed by the multibody dynamics model for the vehicle, the wheel/terrain interaction dynamics and the onboard control system. The topic of this paper is the development of computationally efficient and accurate dynamics model for ground vehicles with complex suspension dynamics. A challenge is that typical vehicle suspensions involve closed-chain loops which require expensive DAE integration techniques. In this paper, we illustrate the use the alternative constraint embedding technique to reduce the cost and improve the accuracy of the dynamics model for the vehicle.

Celem badań było uzyskanie osiągów bliskich dynamice czasu rzeczywistego, by umożliwić testowanie bezzałogowych pojazdów naziemnych (UGV) z autopilotem w zamkniętej pętli w warunkach ruchu miejskiego i jazdy terenowej. O ogólnych osiągach dynamicznych pojazdu decyduje model dynamiczny układu wielu ciał dla tego pojazdu, dynamika oddziaływań wzajemnych kół i podłoża i pokładowy system sterowania. Tematem artykułu jest opracowanie wydajnego obliczeniowo i dokładnego modelu dynamiki pojazdu naziemnego ze złożoną dynamiką zawieszenia. Wyzwanie polega na tym, że typowe zawieszenia pojazdów zawierają pętle łańcuchów zamkniętych, które wymagają kosztownych technik całkowania równań różniczkowo-algebraicznych (DAE). W artykule autorzy zilustrowali zastosowanie podejścia alternatywnego, metody więzów wbudowanych (Constraint Embedding, CE), co pozwala zredukować koszty obliczeniowe i poprawić dokładność modelu dynamiki pojazdu.