K808 차륜형 장갑차(백호) / 차세대 미래 차륜형 전투차량(NG-WAV) 수소연료전지 하이브리드 파워트레인 & 8륜 독립 인휠 모터(In-Wheel Motor) 전자식 차동 토크 벡터링(Torque Vectoring) 1,000Hz 0-Alloc C# 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Intrinsics;
using System.Runtime.Intrinsics.X86;

namespace ZeliDesk.Defense.GroundMobility
{
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 16)]
    public struct K808ChassisState
    {
        public Vector256<float> WheelSpeeds;     // 8개 바퀴 회전속도 omega_1~8 (rad/s)
        public Vector256<float> WheelTorques;    // 8개 모터 출력 토크 T_1~8 (Nm)
        public Vector256<float> WheelSlips;      // 8개 타이어 슬립율 kappa_1~8
        public float LongitudinalSpeed;          // 차량 전진 속도 v_x (m/s)
        public float LateralSpeed;               // 차량 횡방향 속도 v_y (m/s)
        public float YawRate;                    // 편요 각속도 r (rad/s)
        public float SteeringAngle;              // 전륜 조향각 delta (rad)
        public float FuelCellPowerKw;            // 수소연료전지 발전 출력 (kW)
    }

    public sealed class K808TorqueVectoringEngine
    {
        private const float VehicleMass = 21000.0f;     // 전투중량 21톤
        private const float WheelRadius = 0.58f;        // 395/85R20 전술타이어 반경 (m)
        private const float TrackWidth = 2.45f;         // 윤거 d_w (m)
        private const float MaxMotorTorque = 2800.0f;   // 단일 인휠 모터 최대 토크 (Nm)
        private const float OptimalSlip = 0.15f;        // 최적 접지 슬립율

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining | MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public void StepTorqueVectoring1000Hz(ref K808ChassisState state, float driverTorqueDemand, float dt)
        {
            float vx = MathF.Max(state.LongitudinalSpeed, 0.5f);
            float r = state.YawRate;
            float delta = state.SteeringAngle;

            // 1. 목표 편요 각속도 r_target 산출
            float understeerGrad = 0.0025f;
            float wheelBase = 4.2f;
            float rTarget = (vx / (wheelBase + understeerGrad * vx * vx)) * delta;
            float yawRateError = rTarget - r;

            // 2. 필요 보정 요 모멘트 M_z = K_p * e_r + K_d * e_dot
            float kpYaw = 185000.0f;
            float deltaMz = Math.Clamp(kpYaw * yawRateError, -120000.0f, 120000.0f);

            // 3. 8개 바퀴 슬립율 SIMD 계산: kappa_i = (R * omega_i - v_xi) / max(...)
            // 좌측 바퀴(1, 3, 5, 7): 선회 시 속도 보정 v_L = vx - 0.5 * r * TrackWidth
            // 우측 바퀴(2, 4, 6, 8): 선회 시 속도 보정 v_R = vx + 0.5 * r * TrackWidth
            float vLeft = MathF.Max(vx - 0.5f * r * TrackWidth, 0.1f);
            float vRight = MathF.Max(vx + 0.5f * r * TrackWidth, 0.1f);

            // 좌우 차동 토크 오프셋
            float deltaTorquePerSide = (deltaMz * WheelRadius) / (2.0f * TrackWidth);

            Span<float> wSpeeds = stackalloc float[8];
            Span<float> wSlips = stackalloc float[8];
            Span<float> outTorques = stackalloc float[8];

            state.WheelSpeeds.CopyTo(wSpeeds);

            float baseTorque = driverTorqueDemand / 8.0f;

            for (int i = 0; i < 8; i++)
            {
                bool isLeftWheel = (i % 2 == 0); // 0, 2, 4, 6 좌측 / 1, 3, 5, 7 우측
                float wheelLinearVel = wSpeeds[i] * WheelRadius;
                float groundVel = isLeftWheel ? vLeft : vRight;

                // 슬립율 산출
                float slip = (wheelLinearVel - groundVel) / MathF.Max(wheelLinearVel, groundVel);
                wSlips[i] = slip;

                // 기본 토크 분배 + 토크 벡터링 오프셋
                float torque = isLeftWheel ? (baseTorque - deltaTorquePerSide * 0.25f)
                                           : (baseTorque + deltaTorquePerSide * 0.25f);

                // 4. 슬립 트랙션 제어(TCS): 슬립율 초과 시 구동 토크 컷다운
                if (slip > OptimalSlip * 1.5f)
                {
                    float slipExcess = slip - OptimalSlip * 1.5f;
                    torque *= MathF.Max(0.0f, 1.0f - slipExcess * 4.0f);
                }

                outTorques[i] = Math.Clamp(torque, -MaxMotorTorque, MaxMotorTorque);
            }

            // SIMD 벡터로 상태 갱신 (0-Alloc)
            state.WheelSlips = Vector256.Create(wSlips[0], wSlips[1], wSlips[2], wSlips[3],
                                                wSlips[4], wSlips[5], wSlips[6], wSlips[7]);
            state.WheelTorques = Vector256.Create(outTorques[0], outTorques[1], outTorques[2], outTorques[3],
                                                  outTorques[4], outTorques[5], outTorques[6], outTorques[7]);

            // 수소연료전지 실시간 발전 부하 동적 추종 (kW)
            float totalElectricalPower = 0f;
            for (int i = 0; i < 8; i++)
            {
                totalElectricalPower += MathF.Abs(outTorques[i] * wSpeeds[i]) * 0.001f / 0.92f; // 92% 효율
            }
            state.FuelCellPowerKw = Math.Clamp(totalElectricalPower * 0.7f, 50.0f, 350.0f);
        }
    }
}