Abstract
在電視或電影中經常可見一些汽車特技，其中之一為汽車急速調頭，這是藉由控制車子轉向角及煞車來達成的車輛特技駕駛，可以使前進中的車子急速將車身做一百八十度調頭而改變其車頭指向。在過去車輛動力學的研究中，很少有關於車輛特技駕駛運動特性的分析。而本研究即針對此種車輛急速調頭特技之運動過程，對其操控特性作學理上的分析。本論文主要在模擬汽車一百八十度急速調頭特技駕駛下之運動情形及穩定性分析。一百八十度急速調頭特技駕駛是指汽車在行駛至某一特定速度時，技巧性地控制煞車與方向盤，使汽車後輪打滑將車身做一百八十度急速調頭轉向的運動。在本研究中，假設駕駛員可直接控制轉向角與煞車來達成急速調頭之特技運動。由人類專家的經驗可知，要使汽車急速調頭，首先須將車子駛至一特定速度，然後迅速拉起手煞車使後輪鎖死，並幾乎在同時迅速打方向盤輸入一轉向角，使車子轉向，若一切配合的好，可望在車子停止運動的同時，達到調頭一百八十度之目的。本文以牛頓定律及歐拉方式導出具有四個自由度的汽車非線性運動模式，此四個自由度分別為：前進方向、側向、平搖，及橫搖。根據此四自由度運動模式及利用數值積分方法，以電腦模擬出每個時刻車子的反應，及車子停止之後的狀態，以分析汽車之運動。本文研究的重點是探討汽車初速、轉向角大小與路面摩擦大小對此特技運動之影響。由模擬結果可以看出，汽車在做急速調頭運動時，初速與路面摩擦對於此運動的成功與否具有決定性的影響，而轉向角在摩擦係數較小時影響較顯著。在適中的速度下配合較小的轉向角容易達成此特技運動，而在濕滑路面上急速調頭較在粗糙路面上容易。本文分五章：第一章前言；第二章推導汽車模式，第三章說明控制程序與參數研究之方式，第四章探討模擬出之結果，第五章結論。