論文の概要: Semilinear single-track vehicle models with distributed tyre friction dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.06854v2
- Date: Wed, 21 Jan 2026 15:43:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.730331
- Title: Semilinear single-track vehicle models with distributed tyre friction dynamics
- Title（参考訳）: タイヤ摩擦力学を分散した半線形単軌道車両モデル
- Authors: Luigi Romano, Ole Morten Aamo, Jan Åslund, Erik Frisk,
- Abstract要約: 本稿では,過渡タイヤ力学の分散表現を取り入れた,単軌道車両モデルの一群について紹介する。
提案するフレームワークは,ブリストル・ダイナミクス(FrBD)モデルを用いた分散摩擦で表される。
シミュレーションにより, 先進的な操舵操作に対するマイクロシミー振動と過渡的な横方向応答を捉えることができることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.453612836743437
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper introduces a novel family of single-track vehicle models that incorporate a distributed representation of transient tyre dynamics, whilst simultaneously accounting for nonlinear effects induced by friction. The core of the proposed framework is represented by the distributed Friction with Bristle Dynamics (FrBD) model, which unifies and extends classical formulations such as Dahl and LuGre by describing the rolling contact process as a spatially distributed system governed by semilinear partial differential equations (PDEs). This model is systematically integrated into a single-track vehicle framework, where the resulting semilinear ODE-PDE interconnection captures the interaction between lateral vehicle motion and tyre deformation. Two main variants are considered: one with rigid tyre carcass and another with flexible carcass, each admitting a compact state-space representation. Local and global well-posedness properties for the coupled system are established rigorously, highlighting the dissipative and physically consistent properties of the distributed FrBD model. A linearisation procedure is also presented, enabling spectral analysis and transfer function derivation, and potentially facilitating the synthesis of controllers and observers. Numerical simulations demonstrate the model's capability to capture micro-shimmy oscillations and transient lateral responses to advanced steering manoeuvres. The proposed formulation advances the state-of-the-art in vehicle dynamics modelling by providing a physically grounded, mathematically rigorous, and computationally tractable approach to incorporating transient tyre behaviour in lateral vehicle dynamics, when accounting for the effect of limited friction.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、過渡タイヤ力学の分散表現を取り入れた単軌道車両モデルの一群について、摩擦による非線形効果を同時に説明しながら紹介する。
提案フレームワークのコアは,半線形偏微分方程式(PDE)が支配する空間分布系として,ダールやルグレのような古典的定式化を統一・拡張する分散摩擦(FrBD)モデルで表現される。
このモデルは、半線形ODE-PDE相互接続により、横方向の車両運動とタイヤ変形の相互作用を捉える、単軌道車両フレームワークに体系的に組み込まれている。
2つの主要な変種が考慮されている: 1つは硬いタイヤカーカスを持ち、もう1つは柔軟なカーカスを持ち、それぞれがコンパクトな状態空間表現を認める。
分散FrBDモデルの散逸性および物理的に一貫した特性を浮き彫りにして,結合系に対する局所的および大域的ウェルポッドネス特性を厳密に確立する。
線形化手順も提示され、スペクトル解析と伝達関数の導出を可能にし、コントローラとオブザーバの合成を容易にする可能性がある。
シミュレーションにより, 先進的な操舵操作に対するマイクロシミー振動と過渡的な横方向応答を捉えることができることを示した。
提案した定式化は、物理的に基礎を置き、数学的に厳密で、計算的に抽出可能なアプローチを、限られた摩擦の影響を考慮に入れながら、横方向の車両力学に過渡的なタイヤの挙動を取り入れることによって、車両力学の最先端のモデリングを推し進める。
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