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    ojop
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    <journal-title>
     Open Journal of Optimization
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    2325-7105
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   <issn publication-format="print">
    2325-7091
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/ojop.2025.144008
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    ojop-146754
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     <subject>
      Articles
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     <subject>
      Computer Science 
     </subject>
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       Communications, Engineering, Physics 
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     <subject>
       Mathematics
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   <title-group>
    A Nonlinear Mathematical Model for Dynamic Traffic Flow Optimization: A Stem Innovation
   </title-group>
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     <name name-style="western">
      <surname>
       Marc
      </surname>
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       Bigirimana
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      <sup>1</sup>
     </xref>
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    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Fulgence
      </surname>
      <given-names>
       Nahayo
      </given-names>
     </name> 
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      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Mounir
      </surname>
      <given-names>
       Haddou
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Abraham
      </surname>
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       Niyongere
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     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff3"> 
      <sup>3</sup>
     </xref>
    </contrib>
   </contrib-group> 
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    <addr-line>
     aLaboratoire Universitaire de Recherche en Modélisation et en Ingénierie de Statistique Appliquée, Université du Burundi, Bujumbura, Burundi
    </addr-line> 
   </aff> 
   <aff id="aff2">
    <addr-line>
     aInstitut de Recherche Mathématique de Rennes/Institut National des Sciences Appliquées de Rennes, Université de Rennes, Rennes, France
    </addr-line> 
   </aff> 
   <aff id="aff3">
    <addr-line>
     aCentre de Recherche en Infrastructures, Environnement et Technologie, Université du Burundi, Bujumbura, Burundi
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   <pub-date pub-type="epub">
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     29
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     10
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    <year>
     2025
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   <volume>
    14
   </volume> 
   <issue>
    04
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    131
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    146
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      20,
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      August
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      2025
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    <date date-type="published">
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      26,
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     <month>
      August
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      2025
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
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      26,
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     <month>
      October
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date>
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This paper aims to develop a model of road traffic dynamics. The Heat-powered vehicle is modeled as a highly complex, controlled dynamic system whose 3D motion considers kinematic, dynamic, and rotational contributions. An objective function to optimize traffic flow is proposed. An additional assumption of mass variation of the thermal vehicle in motion is added to the fundamental principle of dynamic mechanics formulated by Sir Isaac Newton. A set of constraints related to dynamics, kinematics, control, and comfort is taken into consideration. A set of intercoupled nonlinear differential equations governs the formulation of this problem. A Runge-Kutta discretization RK4 is required to solve the problem. A Mathematical Programming Language AMPL and the Interior Point OPTimizer IPOPT solver are used to extract solutions. The numerical results confirm the assumption of mass variation and a considerable improvement in traffic fluidity.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Traffic Fluidity Function
    </kwd> 
    <kwd>
      Mass Variation
    </kwd> 
    <kwd>
      AMPL
    </kwd> 
    <kwd>
      IPOPT
    </kwd> 
    <kwd>
      Inter-Coupled Differential Equations
    </kwd> 
    <kwd>
      RK4 Discretization
    </kwd> 
    <kwd>
      Heat-Powered Vehicle
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>The problem of planning, managing, and optimizing road traffic takes as its starting point the modeling of various systems involving the maintenance of state and the control of vehicle movement. Overall, road Traffic is made up of two components such as the road infrastructure and the mobiles.</p>
   <p>To gain a deeper understanding of the vehicle on the road infrastructure, we wish to optimize safe driving conditions; the vehicle system modeling stage is fundamental <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-1">
     [1]
    </xref>.</p>
   <p>Here are two aims of this work. Firstly, to meet the growing demand for road infrastructure capacity through the efficient or optimal use of existing road infrastructure. This means optimizing the inverse function of road congestion, also known as the traffic fluidity function <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-3">
     [3]
    </xref>. On the other to establish the dynamic equations characterizing the temporal evolution of the various variables involved in the dynamic modeling of the thermal vehicle system. This means knowledge of a mathematical model made up of a set of differential equations of motion representing physical phenomena is necessary for the representation and analysis of vehicle dynamics and the design of control laws, comfort, and safety <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-4">
     [4]
    </xref>. The thermal vehicle interacts with the external environment through the driver and the road. Both play an important role but are difficult to control.</p>
   <p>In this paper, we study the overall motion of the thermal vehicle with all its components. For acceleration and braking movements, it is often important to consider the vehicle as a rigid body, characterized by its center of mass, its mass, and its tensor of inertia of the moments of external forces <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
     [5]
    </xref>. The model developed in this work is a complex, controlled nonlinear problem, leading to a system of inter-coupled nonlinear differential equations. A nonlinear software, namely Interior Point OPTimizer solver coupled with AMPL, is used to extract optimal dynamic solutions of the nonlinear problem of road traffic optimization. Matlab software is used as an interface for graphical visualization of optimal solutions.</p>
   <p>The dynamic system of these nonlinear differential equations, the road traffic fluidity function and the numerical 4th-order Runge-Kutta discretization method are presented in sections 2 and 3, respectively, while the numerical results are presented in section 4.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Mathematical Formulation of the Road Traffic</title>
   <p>In this section, we model the dynamics of heat-powered vehicle and traffic flow function to be optimized.</p>
   <p>Here, the thermal vehicle is considered as a rigid solid with a fixed center of gravity and a variable mass when moving <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-6">
     [6]
    </xref>. The equations of motion of a rigid body are obtained from Newton’s second law. The variation in mass can be due to several factors influencing the vehicle system, such as engine propulsion, fuel consumption, and the addition of driver, passengers, and luggage, all of which have a non-negligible effect on the total mass of the vehicle.</p>
   <p>The vehicle is then modeled as a highly complex dynamic system taking into account translation and rotational movements and its dynamics are influenced by the contributions of aerodynamic drag forces, longitudinal forces, frictional forces and gravitational forces. See <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-7">
     [7]
    </xref>.</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Figure 1. An overview of the three-dimensional movement of the vehicle body <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-7">
       [7]
      </xref>.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2730392-rId17.jpeg?20251029105212" />
   </fig>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Dynamic Modelling of Thermal Vehicle System</title>
    <p>Various reference frames can be employed for the modeling and analysis of the motion of vehicle, but in reality, three reference frames are used to derive the equations of motion for vehicle mechanics <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-8">
      [8]
     </xref>. Now, the 3D motion of the thermal vehicle is then studied in three 3D reference frames, respectively called the mobile frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> associated with the vehicle’s center of gravity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math>; aerodynamic frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and the inertial frame fixed to the ground 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The transition from the inertial frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> to the moving frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is carried by a matrix 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> known as the rotation operator <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
      [5]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-6">
      [6]
     </xref>.</p>
    <p>The equations describing the dynamics of the thermal vehicle system are summarized in Isaac Newton’s two principles, to which we add the hypothesis of variation in the mass of the moving vehicle <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-1">
      [1]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-9">
      [9]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(1)</p>
    <p>In the above system, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the external forces acting on the moving vehicle, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the mass of the vehicle, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the aerodynamic speed of the vehicle, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the inertial matrix of the vehicle and Ω is the rotation speed vector of the vehicle in three directions, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>.</p>
    <p>The relations between the derivatives in the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> frame and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are given by the following fundamental relation of dynamics or Poisson’s formula <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-9">
      [9]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-10">
      [10]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ∧ 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>(2)</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the derivative with respect to time of the vector 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> in the inertial frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the derivative with respect to time of the vector 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> in the vehicle frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </math> is the angular velocity of the vehicle and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the angular velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-9">
      [9]
     </xref>.</p>
    <p>The relation (2) means that the derivation is made considering an observatory attached to the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> frame but the equations are written in the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> frame. A second-time derivation and then multiplying the two members of the fundamental Equation (2) by the mass 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of the vehicle, and under the additional assumption that the mass of the vehicle varies only in the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> frame, we obtain the following dynamic system:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    C 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     c 
                   </mi> 
                   <mi>
                     s 
                   </mi> 
                   <mi>
                     e 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   × 
                 </mo> 
                 <mi>
                   τ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   × 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    [ 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mfrac> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        P 
                      </mi> 
                      <mi>
                        i 
                      </mi> 
                     </msub> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        v 
                      </mi> 
                      <mi>
                        e 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       L 
                     </mi> 
                     <mi>
                       H 
                     </mi> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        V 
                      </mi> 
                      <mrow> 
                       <mi>
                         f 
                       </mi> 
                       <mi>
                         u 
                       </mi> 
                       <mi>
                         e 
                       </mi> 
                       <mi>
                         l 
                       </mi> 
                      </mrow> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       ⋅ 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        η 
                      </mi> 
                      <mi>
                        m 
                      </mi> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       ⋅ 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        η 
                      </mi> 
                      <mi>
                        c 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                   </mfrac> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        p 
                      </mi> 
                      <mn>
                        0 
                      </mn> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        p 
                      </mi> 
                      <mi>
                        e 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ⋅ 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      A 
                    </mi> 
                    <mi>
                      e 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ] 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   w 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 sin 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mo>
                  ˙ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mi>
                   w 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mi>
                 sin 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      v 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mo>
                  ˙ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mi>
                   w 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mo>
                  ˙ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 w 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   C 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                D 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   A 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                B 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      v 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   C 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   A 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    p 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   A 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                D 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   C 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ϕ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mi>
               tan 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               tan 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 sin 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mi>
                o 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <msubsup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mi>
                o 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <msubsup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mi>
                o 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               w 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ψ 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        θ 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ϕ 
      </mi> 
     </math> are yaw, roll and pitch angles of the vehicle. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the moments of inertia of the vehicle. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the specific consumption coefficient of the vehicle. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        τ 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are respectively the coefficient of performance and the gas ejection velocity relative to the engine. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the power injected into the engine, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the calorific power of the fuel. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are respectively the engine’s mechanical efficiency and the fuel’s combustion efficiency, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are respectively the exhaust gas pressure at the engine outlet and the ambient atmospheric pressure. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the exhaust gas surface area, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </math> is the air density, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the frontal area of the vehicle and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math> is the vehicle width <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-11">
      [11]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-12">
      [12]
     </xref>. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the rolling resistance coefficient, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the coefficient of aerodynamic force, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> is a correction factor depending on specific vehicle characteristics, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is a standard reference surface used to normalize 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-13">
      [13]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-15">
      [15]
     </xref>. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               o 
             </mi> 
             <mi>
               o 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mi>
               o 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are longitudinal, lateral and vertical force coefficients. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are correction factors for roof shape and aerodynamic devices, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the roof area and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the spoiler area <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-1">
      [1]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
      [5]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-14">
      [14]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-15">
      [15]
     </xref>. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are rolling, pitching and yawing moment coefficients, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        h 
      </mi> 
     </math> is the height of the vehicle’s center of gravity, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        d 
      </mi> 
     </math> is the distance between the center of pressure and the center of gravity, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the pitching and yawing moment correction factors <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
      [5]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-11">
      [11]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-15">
      [15]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Constraints Formulation</title>
    <p>The constraints arising from the modeling of our problem concern constraints on the safety of the vehicle, driver and passengers on board, technological constraints, operational constraints, speed, roll angle, yaw angle and control position. These constraints are expressed in terms of the following boundary conditions <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-9">
      [9]
     </xref>:</p>
    <p>1) Longitudinal vehicle position is bounded by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are longitudinal position limits. The lateral vehicle position is bounded by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are lateral positions limits and the vertical vehicle position is bounded by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are the vertical positions limits.</p>
    <p>2) The aerodynamic velocity of the vehicle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> must be bounded by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are limits of the vehicle aerodynamic velocity. Vehicle acceleration 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is given by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are limits of the vehicle acceleration.</p>
    <p>3) Constraints on longitudinal velocity of the vehicle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, lateral velocity of the vehicle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and vertical velocity of the vehicle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>4) Constraints on vehicle roll speed 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, vehicle pitching speed 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and the vehicle yaw rate 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> should also be taken into account. Nautical angles also vary: roll angle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, pitch angle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and yaw angle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>5) Command 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of the vehicle is bounded between the limits 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for thrust control, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for roll control, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for pitch control and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for yaw control.</p>
    <p>6) The vehicle mass varies in the mobile frame: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. This constraint results in fuel consumption, the thrust of the vehicle and the addition of passengers or goods <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-9">
      [9]
     </xref>.</p>
    <p>On the whole, the constraints come together in the following connection:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(4)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mi mathvariant="script">
         U 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ↦ 
       </mo> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext> 
         </mtext> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
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         <mrow> 
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          <mi>
            t 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
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            q 
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          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
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         <mrow> 
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            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
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            r 
          </mi> 
          <mi>
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         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
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         <mrow> 
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          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext> 
         </mtext> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext> 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mrow></mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mrow></mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mrow></mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
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            <mi>
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            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
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              f 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
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             δ 
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          </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
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          </mo> 
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           </mi> 
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            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
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            </mo> 
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           <mo>
             − 
           </mo> 
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            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mn>
              0 
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           , 
         </mo> 
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          </mi> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
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           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
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         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
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           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
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         <mo>
           , 
         </mo> 
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            t 
          </mi> 
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         </mrow> 
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         </mo> 
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         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
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            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
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          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
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           , 
         </mo> 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
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          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mn>
            0 
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         </msub> 
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           , 
         </mo> 
         <mi>
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         </mi> 
         <mrow> 
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          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
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          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
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          </mi> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
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         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
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          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
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          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mi>
            G 
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          <mi>
            o 
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         </msubsup> 
         <mrow> 
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            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mrow></mrow> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. Objective Function Formulation</title>
    <p>The main goal of this work is to optimize the fluidity of road traffic. This flow traffic function is defined as the measure of a road network’s ability to allow for the efficient and uninterrupted movement of vehicles. This function promotes smoother traffic flow. High fluidity implies rapid and unimpeded movement, while low fluidity indicates congestion, frequent stops, and interruptions in the flow of traffic.</p>
    <p>To model the traffic fluidity function, we introduce 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as the total circulation speed of the flow of vehicles, which takes into account the contributions of the components of the aerodynamic speed transformed by the aerodynamic angles together with the effects of rotation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-16">
      [16]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-18">
      [18]
     </xref>. The traffic fluidity function is then modeled as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             max 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mo>
             × 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mi>
              o 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(5)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the rotation matrix, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 w 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mtext>
          T 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the vehicle aerodynamic speed, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mtext>
          T 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the vehicle rotation speed vector and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mi>
                  o 
                </mi> 
               </msubsup> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  Y 
                </mi> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mi>
                  o 
                </mi> 
               </msubsup> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  Z 
                </mi> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mi>
                  o 
                </mi> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mtext>
          T 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the vehicle position in the mobile frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> relative to the observator frame 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             max 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the control price function <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-17">
      [17]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-19">
      [19]
     </xref>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the state vector.</p>
    <p>The form (5) above is chosen as the most suitable in the concept of traffic optimization because it takes into account aerodynamics, which influences the dynamic performance of the vehicle in traffic; the vehicle orientation matrix, which allows for changes in direction and inclination, essential for smooth movement in varied conditions; and the costs associated with control decisions.</p>
    <p>The conceptual definition of traffic fluidity and the mathematical form (5) allow for effective modeling of traffic dynamics while incorporating practical and theoretical considerations, making it a valuable tool for traffic optimization. To support this approach, we can refer to pioneering works that laid the foundations for traffic flow by linking speed to traffic density and mathematical models that link speed and density, reinforcing the idea that traffic flow is a function of these parameters <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-20">
      [20]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-21">
      [21]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>2.4. Explicit Formulation of the Road Traffic Flow Dynamics</title>
    <p>By combining dynamic modelling (3), constraints formulation in section 1 and the objective function (5), the nonlinear mathematical traffic optimization model is given as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             15 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi mathvariant="script">
            U 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             max 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mo>
             × 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mi>
              o 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             max 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    C 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     c 
                   </mi> 
                   <mi>
                     s 
                   </mi> 
                   <mi>
                     e 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   × 
                 </mo> 
                 <mi>
                   τ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   × 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    [ 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mfrac> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        P 
                      </mi> 
                      <mi>
                        i 
                      </mi> 
                     </msub> 
                     <mrow> 
                      <mo>
                        ( 
                      </mo> 
                      <mrow> 
                       <msub> 
                        <mi>
                          v 
                        </mi> 
                        <mi>
                          e 
                        </mi> 
                       </msub> 
                       <mo>
                         + 
                       </mo> 
                       <msub> 
                        <mi>
                          α 
                        </mi> 
                        <mn>
                          1 
                        </mn> 
                       </msub> 
                       <msub> 
                        <mi>
                          δ 
                        </mi> 
                        <mi>
                          x 
                        </mi> 
                       </msub> 
                      </mrow> 
                      <mo>
                        ) 
                      </mo> 
                     </mrow> 
                    </mrow> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       L 
                     </mi> 
                     <mi>
                       H 
                     </mi> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        V 
                      </mi> 
                      <mrow> 
                       <mi>
                         f 
                       </mi> 
                       <mi>
                         u 
                       </mi> 
                       <mi>
                         e 
                       </mi> 
                       <mi>
                         l 
                       </mi> 
                      </mrow> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       ⋅ 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        η 
                      </mi> 
                      <mi>
                        m 
                      </mi> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       ⋅ 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        η 
                      </mi> 
                      <mi>
                        c 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                   </mfrac> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        p 
                      </mi> 
                      <mn>
                        0 
                      </mn> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        p 
                      </mi> 
                      <mi>
                        e 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ⋅ 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      A 
                    </mi> 
                    <mi>
                      e 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ] 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
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                </mn> 
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                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
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            </mrow> 
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          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
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              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   w 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 sin 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mo>
                  ˙ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mi>
                   w 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mi>
                 sin 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      v 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mo>
                  ˙ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mi>
                   w 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mo>
                  ˙ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 w 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   C 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                D 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   A 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                δ 
              </mi> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                B 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      v 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   C 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   A 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    p 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                δ 
              </mi> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     w 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   A 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                D 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
               <mi>
                 C 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mi>
                  f 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      w 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   B 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   C 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                δ 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ϕ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mi>
               tan 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               tan 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ϕ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 sin 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mi>
                o 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mi>
                o 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mi>
                o 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               w 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (6)</p>
    <p>The simplified notation of NLP (6) above is expressed as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             15 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi mathvariant="script">
            U 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                δ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               ≥ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(7)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the state vector, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi mathvariant="script">
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ⊂ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mi mathvariant="script">
         U 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Although this paper discusses a model that optimizes the trajectory of a single vehicle and focuses on individual parameters, its effects are felt throughout the overall traffic system. By improving the behavior of one vehicle, we contribute not only to its own efficiency but also to the traffic flow of other vehicles, creating a more fluid and organized traffic environment. This holistic approach is essential for developing sustainable and effective urban traffic management solutions.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Digital Processing of the Model</title>
   <p>The proposed model as defined in relation (7) is a controlled nonlinear problem. A fourth-order digital Runge-Kutta method is used to discretize and solve the system of nonlinear differential equations. This RK4 method is chosen because of its higher order while avoiding the disadvantages of other methods, which require evaluation of the partial derivatives of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       f 
     </mi> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
     [5]
    </xref>.</p>
   <p>RK4 Algorithm:</p>
   <p>1) Let’s fix the number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       N 
     </mi> 
    </math> of iterations and the time interval 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and calculate the step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> for each differential equation.</p>
   <p>2) For 0 ≤ n ≤ N</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          max 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mrow> 
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           U 
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            d 
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        J 
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        <mo>
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          t 
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   <p>3) Updating 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       y 
     </mi> 
    </math> variables values: 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Now, the discretized NLP of (7) is expressed as follows:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          max 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           ℝ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            15 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi mathvariant="script">
           U 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        J 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               μ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               μ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               μ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ≤ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               μ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ≥ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(8)</p>
   <p>Model data:</p>
   <p>The Model parameter values and state variable limits are given in the following tables. See <xref ref-type="table" rid="table1">
     Table 1
    </xref> and <xref ref-type="table" rid="table2">
     Table 2
    </xref>.</p>
   <table-wrap id="table1">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Table 1. Model parameter values <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
       [5]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-13">
       [13]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-18">
       [18]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-22">
       [22]
      </xref>.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Denomination</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center">Notation</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">Value</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Fuel consumption coefficient</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1 × 10<sup>−</sup><sup>4</sup> kg.m<sup>−1</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Internal motor power</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈2 × 10<sup>5</sup> W</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Throttle ejection speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈30 m.s<sup>−1</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Calorific value of fuel</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">42.7 × 10<sup>6</sup> J.kg<sup>−1</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Motor mechanical efficiency</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             η 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.9</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Fuel conversion efficiency</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             η 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.4</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Environmental pressure</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1.01325 × 10<sup>5</sup> Pa</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Gas outlet pressure</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1.0 × 10<sup>5</sup> Pa</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Exhaust outlet surface</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.1 m<sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Air density</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈1.225 kg.m<sup>−</sup><sup>3</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Vehicle frontal area</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈2.89 m<sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Gravity acceleration</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           g 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈9.81 m/s<sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic longitudinal drag coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.34</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Rolling resistance coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.015</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Facteur de correction</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           k 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.2</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Correction factor for a roof form</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.05</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Correction factor for aerodynamic devices</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.1</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Reference surface</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈2.6 m<sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Roof surface</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              o 
            </mi> 
            <mi>
              o 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈2 m<sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Spoiler surface</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              o 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.3 m<sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Vehicle length</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           L 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">4.84 m</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Vehicle width</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           t 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1.885 m</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Vehicle height</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           H 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1.845 m</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Height of vehicle of gravity center</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.5 m</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Motor efficiency</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             η 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.9</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic aerodynamic drag coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.35</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic lateral force coefficient 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           h 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.1</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic vertical force coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               z 
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             <mn>
               0 
             </mn> 
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           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈−0.1</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic roll moment coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.1</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Roll moment correction factor</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.2</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic pitch moment coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈−0.1</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Pitch moment correction factor</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.01</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Basic yaw moment coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.02</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Yaw moment correction factor</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈0.01</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Pressure’s center and gravity’s center distance</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           d 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">≈1.2</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Maximum speed allowed</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">60 m.s<sup>−</sup><sup>1</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">3*The vehicle inertia moments</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1.417525 × 10<sup>3</sup> kgm<sup>−</sup><sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">5.415145 × 10<sup>3</sup> kgm<sup>−</sup><sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">5.41138 × 10<sup>3</sup> kgm<sup>−</sup><sup>2</sup></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Thrust control coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center">1.5</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Roll control coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Pitch control coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="55.14%"><p style="text-align:center">Yaw control coefficient</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="29.91%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <table-wrap id="table2">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Table 2. Limit values for dynamic variables <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-5">
       [5]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-13">
       [13]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-18">
       [18]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-22">
       [22]
      </xref>.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Constraint denomination</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center">Minimum value</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center">Maximum value</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Mass of the vehicle</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            ≈ 
          </mo> 
          <mn>
            3000 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            kg 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            ≈ 
          </mo> 
          <mn>
            2500 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            kg 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Aerodynamic vehicle speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            22 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            55 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Aerodynamic vehicle acceleration</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Longitudinal vehicle speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            22 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            50 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Lateral vehicle speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vertical vehicle speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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           </mi> 
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             0 
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          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
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              1 
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         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             w 
           </mi> 
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             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
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              1 
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          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle roll velocity</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             p 
           </mi> 
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             0 
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            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
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           <mo>
             ∘ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
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              1 
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        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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             p 
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             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mn>
             5 
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           <mo>
             ∘ 
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          </msup> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
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           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
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              1 
            </mn> 
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          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle pitch velocity</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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             q 
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             0 
           </mn> 
          </msub> 
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            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ∘ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
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         </mrow> 
        </math></p></td> 
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           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ∘ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
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             s 
           </mtext> 
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            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
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         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle yaw velocity</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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             0 
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          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ∘ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
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              − 
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            <mn>
              1 
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         </mrow> 
        </math></p></td> 
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             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ∘ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle thrust control</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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            <msub> 
             <mi>
               x 
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             <mn>
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            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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             <mi>
               x 
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             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
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            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.8 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle roll control</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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             δ 
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               l 
             </mi> 
             <mn>
               0 
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          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            0.0275 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.0275 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle pitch control</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
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               m 
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               0 
             </mn> 
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           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.095 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Vehicle yaw control</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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            <msub> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            0.036 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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            <msub> 
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             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.35 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Roll angle</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             θ 
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           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            15 
          </mn> 
          <mo>
            ˚ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            15 
          </mn> 
          <mo>
            ˚ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Pitch angle</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             ϕ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
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            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            30 
          </mn> 
          <mo>
            ˚ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            30 
          </mn> 
          <mo>
            ˚ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Yaw angle</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ˚ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            45 
          </mn> 
          <mo>
            ˚ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msubsup> 
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             X 
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           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
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             o 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             X 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mn>
              10 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Position of the vehicle’s center of gravity</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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             Y 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mn>
               0 
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           <mi>
             o 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mn>
              10 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msubsup> 
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             Y 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mn>
              10 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msubsup> 
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             Z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
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           <mi>
             o 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mn>
              10 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msup> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Limits of time</p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            s 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.64%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            180 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            s 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Longitudinal wind speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="51.28%" colspan="2"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Lateral wind speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="51.28%" colspan="2"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            2.5 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="48.72%"><p style="text-align:center">Verticalal wind speed</p></td> 
      <td class="acenter" width="51.28%" colspan="2"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             s 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Digital Results</title>
   <p>The model is tested on the technical specifications of a Toyota Land Cruiser Lounge Pack Techno civilian vehicle, 204 ch-BVA6, 5-door/5-seater, 2.8 L D-4D Diesel and with a mass of around 3 × 10<sup>3</sup> kg. The optimality characteristics of IPOPT’s output solutions are such that:</p>
   <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">EXIT = Optimal Solution Found</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Ipopt 3.8.0: Optimal Solution Found</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of Iterations = 105</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Objective function value = 2.0400987422160904e+002</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Option (rel_boundtol/abs_boundtol) = 1.769176e−06/1.769172e−06</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Dual infeasibility = 2.2110767346561301e−014</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Constraint violation = 8.8359453712429730e−019</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Complementarity = 9.0909099006618611e−010</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Overall NLP error = 9.0909099006618611e−010</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of objective function evaluations = 119</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of objective gradient evaluations = 106</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of equality constraint evaluations = 119</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of inequality constraint evaluations = 119</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of equality constraint Jacobian evaluations = 106</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of inequality constraint Jacobian evaluations = 106</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Number of Lagrangian Hessian evaluations = 105</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Total CPU secs in IPOPT (w/o function evaluations) = 10.781</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="acenter" width="100.00%"><p style="text-align:center">Total CPU secs in NLP function evaluations = 49.640</p></td> 
    </tr> 
   </table>
   <p>The graph in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref> shows the values of the fluidity function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       J 
     </mi> 
    </math>, mass dynamic 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math>, aerodynamic velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and aerodynamic acceleration 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> as a function of time, respectively. These results show that for a simulation time of 180 seconds, road traffic fluidity ranges from 0.189882 to 1.14225. This result shows average behavior and free-flowing traffic conditions where all vehicles in the traffic flow seem to follow the same speed and move at high velocities. Given this result, it can be asserted that traffic is evolving towards a fluid state. The vehicle’s mass varies between 3 × 10<sup>3</sup> kg and 2.99904 × 10<sup>3</sup> kg, i.e. a mass loss of around 0.96 kg or 0.032% of its total mass. Now, the additional assumption of considering the mass of the moving vehicle as a variable has an important meaning when modeling road traffic dynamics.</p>
   <p>Although the 0.032% variation in mass may seem insignificant from a numerical standpoint, its practical significance is considerable in the field of traffic flow optimization. This small variation is a critical element of the model, as it reflects complex dynamics and contributes to cumulative improvements that can have a major impact on traffic, time savings for users that translate into reduced fuel and vehicle wear costs, and the quality of life for users. These savings can be significant when considered over an extended time scale or across a large number of vehicles. Aerodynamic speed and acceleration evolve positively from small to large values, meaning that traffic vehicles accelerate slightly for attack or climb maneuvers. These results correspond to fluid traffic situations where vehicles are moving normally.</p>
   <fig id="fig2" position="float">
    <label>Figure 2</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Figure 2. Objective function and vehicle mass, aerodynamic speed and acceleration.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2730392-rId490.jpeg?20251029105214" />
   </fig>
   <p>The graphs in <xref ref-type="fig" rid="fig3">
     Figure 3
    </xref> show the optimal vehicle controls. These results show that the main thrust command 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> varies from 0.46 to 0.1. The roll command varies between 0.0007 and 0.0017 but remains constant between 5 and 140 seconds of vehicle motion, proving vehicle stability and passenger comfort over this time interval. Pitch control decreases significantly, meaning that the nose of the vehicle lowers, causing the vehicle to descend. Yaw control increases from 0.113 to 0.16, meaning that the vehicle pivots to the right, resulting in a right turn for the time interval 0 to 177 seconds.</p>
   <fig id="fig3" position="float">
    <label>Figure 3</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Figure 3. Vehicle dynamic controls.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2730392-rId493.jpeg?20251029105214" />
   </fig>
   <p>
    <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref> shows an evolution of the respective longitudinal, lateral, vertical components of aerodynamic velocity and roll angle. This graph shows that the longitudinal velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       u 
     </mi> 
    </math> varies from 22 m/s to 21.36 m/s, meaning that the vehicle is slowing down or braking in a straight line in the direction of its motion. The lateral velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       v 
     </mi> 
    </math> evolves positively from 3 m/s to 3.72 m/s in a curved line, meaning that the vehicle is subjected to the more pronounced lateral motion on a curvilinear road. This is common on bends when the vehicle is making a sharp turn or evasive maneuver. The 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       w 
     </mi> 
    </math> vertical speed, on the other hand, varies positively from 1.5 m/s to 1.022 m/s, meaning that the vehicle is descending on a curvilinear road. Roll angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> evolves positively from 1 to 0.86, meaning that the vehicle is returning to a stable vertical position.</p>
   <fig id="fig4" position="float">
    <label>Figure 4</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Figure 4. Vehicle speeds.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2730392-rId502.jpeg?20251029105214" />
   </fig>
   <p>The results in <xref ref-type="fig" rid="fig5">
     Figure 5
    </xref> show the evolution of the pitch and yaw angles of the vehicle’s rotational movement and the evolution of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       p 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       q 
     </mi> 
    </math> vehicle’s rotational speed. These results show that the pitch angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math> evolves positively from 1 to 7.86, meaning that the vehicle is tilting upwards or maneuvering uphill. The yaw angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> varies positively from 1 to 1.007, implying vehicle rotation to the right. The roll speed 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       p 
     </mi> 
    </math> varies positively between 0 and 13.6/s, implying that the vehicle is rolling to the right. The pitching speed decreases from 0 to −0.3/s.</p>
   <p>
    <xref ref-type="fig" rid="fig6">
     Figure 6
    </xref> shows the third component 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math> of the vehicle’s rotational speed and the time evolution of the center of mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> in the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> frame from the point of view of an observer in the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> frame. The observation position is taken above the ground and the trajectory is as follows (50 m, 20 m, 1 m). These graphs show that the yaw rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math> changes slightly from 0 to 0.04/s, implying that the vehicle rotates slightly to the right. The position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> varies positively between 50 m and 71.6 m in the moving frame relative to an observer attached to the inertial frame, which indicates that the vehicle is moving forward for an observer attached to the inertial frame. The position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> evolves positively between 20 m and 23.6 m in the moving frame relative to an observer attached to the inertial frame. This indicates that the vehicle is moving to the right relative to an observer attached to the inertial frame. The position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> varies positively between 1 m and 2.35 m in the mobile frame relative to an observer attached to the inertial frame, which means that the vehicle is climbing relative to an observer attached to the inertial frame.</p>
   <fig id="fig5" position="float">
    <label>Figure 5</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Figure 5. Vehicle nautical angles.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2730392-rId529.jpeg?20251029105214" />
   </fig>
   <fig id="fig6" position="float">
    <label>Figure 6</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146754-"></xref>Figure 6. Observer positions.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2730392-rId530.jpeg?20251029105214" />
   </fig>
   <p>It is important to acknowledge the limitations of our optimization model. First, the model focuses on a single vehicle and may not capture the complex, dynamic interactions that occur in a multi-vehicle environment. Additionally, the environmental conditions have been oversimplified, which may limit the model’s ability to produce robust results in real-world scenarios where factors such as weather, road conditions, and traffic density influence vehicle behavior. Finally, our model relies on vehicle-specific parameters, such as those of the Toyota Land Cruiser. This may restrict generalization to other types of vehicles with different characteristics. These constraints should be considered when planning future research in this area.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Conclusions</title>
   <p>In this work, a mathematical model has been developed for traffic road optimization. This model aims to maximize traffic flow under dynamic, control, operational and technical constraints. An RK4 algorithm has been developed to solve the optimization problem under inter-coupled nonlinear dynamic constraints. This method is used to discretize the problem because of its high-order efficiency in solving nonlinear differential equations. The IPOPT solver coupled with the AMPL programming language was used to extract the optimal solution from the model. The results obtained here for the traffic dynamics constraints and the objective fluidity function prove that our model can optimize traffic conditions on a road infrastructure toward totally fluid traffic.</p>
   <p>The new hypothesis of mass variation, in particular, the decrease in the mass of a moving vehicle allows us to model scenarios in which traffic demand fluctuates. This facilitates the dynamic adjustment of resources and routes.</p>
   <p>Optimizing traffic flow under dynamic constraints, control, and safety allows for the optimization of routes and travel times, which reduces traffic congestion. This enables traffic managers to improve the overall efficiency of the road network, ensure user safety, and better anticipate and respond to changes in traffic conditions.</p>
   <p>This model can be used to develop control algorithms for autonomous vehicles and improve intelligent traffic management systems. It makes accurate predictions and facilitates communication between vehicles, optimizing trajectories and traffic flow. Its ability to identify congestion points reduces waiting times and prevents traffic jams. By incorporating safety features, this model enhances user safety and improves the efficiency of the road network. The application of this model can mark a step toward smarter, more sustainable transportation systems.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>Future Perspectives</title>
   <p>In this study, we considered the fluidity of a single route with a single vehicle. Our next research will extend this to the joint optimization of two vehicles’ movements.</p>
  </sec>
 </body><back>
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