汽车二自由度的python代码

在Python中，汽车的二自由度运动通常是指车辆在水平面内的两个独立运动，例如前后轮的直线行驶（平动）和左右转向（偏航）。我们可以使用简单的物理模型和数学表示来模拟这个过程。这里是一个基本的二维车辆模型示例，不包括实际的控制算法：

import numpy as np

class CarTwoDOF:
    def __init__(self, mass, wheelbase, steer_ratio):
        self.mass = mass
        self.wheelbase = wheelbase
        self.steer_ratio = steer_ratio
        self.position = np.array([0, 0])  # 初始位置 (x, y)
        self.velocity = np.array([0, 0])  # 初始速度
        self.speed = 0  # 统一速度计算

    def update_position(self, delta_t, acceleration, steering_angle):
        """
        更新车辆位置
        """
        # 转向角影响力矩
        lateral_forces = self.steer_ratio * acceleration * np.sin(steering_angle)

        # 计算加速度转换为前后轴的速度变化
        longitudinal_acceleration = acceleration - lateral_forces / self.mass

        # 根据车辆布局计算前后轴速度
        self.velocity += longitudinal_acceleration * delta_t
        self.velocity += lateral_forces * delta_t / self.wheelbase

        # 计算新的位置
        self.position += self.velocity * delta_t

# 使用示例
car = CarTwoDOF(mass=1500, wheelbase=2.7, steer_ratio=14.5)
delta_t = 0.1  # 时间步长
acceleration = 2  # 加速度
steering_angle = np.radians(15)  # 转弯角度
for _ in range(int(1 / delta_t)):  # 运行循环
    car.update_position(delta_t, acceleration, steering_angle)
    print(f"Position: {car.position}, Speed: {np.linalg.norm(car.velocity)} rad/s")