טוויסטקאר הינו רכב צעצוע תת-ממונע המכיל שני צירי גלגלים: ציר אחורי וציר הגה. תנועתו של הרכב מתקבלת עקב שינויים מחזוריים בזווית ציר ההגה על-ידי הנהג, אשר בשילוב עם אילוצי אי-החלקה צידית בגלגלים גורמים להפעלת כוחות דחיפה על ידי הקרקע. מטרת המחקר הינה חקירה אנליטית, נומרית, וניסויית של דינמיקת הרכב, ובחינת השפעות של פרמטרים פיסיקליים שונים ושל צורת הבקרה על אופייני ההתנהגות הדינמית. מידול פיסיקלי של תנועת הרכב נעשה באמצעות משוואות לגרנז` עם אילוצים לא-הולונומיים של אי החלקה בכל אחד משני צירי הרכב, אשר אינם מורידים את מספר דרגות החופש של המערכת אלא מגבילים את מרחב המהירויות הרגעי. סימולציות נומריות של הדינמיקה מראות הבדלים מהותיים באופייני יציבות התנועה עבור אילוץ זווית הגה מחזורית לעומת אילוץ מומנט מחזורי בציר ההגה. בהמשך בוצע ניתוח אנליטי מקורב במספר שלבים: רדוקציה של משוואות התנועה עקב סימטריית הבעיה: מעבר ממידול בעזרת קואורדינטות עולם למידול בעזרת קואורדינטות צמודות-גוף. ביצוע הנחות מפשטות התואמות את מודל הרכב המעשי. נירמול פרמטרי הבעיה למינימום ההכרחי לקיום הדינמיקה הבסיסית. פיתוח אנליטי מפורש של פתרון המשוואות באמצעות שיטות פרטורבציה, בהנחת תנודות קטנות. הפתרונות המקורבים שהתקבלו ממחישים את המנגנון הבסיסי והבלתי-אינטואיטיבי הגורם לתנועת הרכב. בנוסף, מתקבלת תלות מפורשת בפרמטרים הפיסיקליים, ומוסברים ההבדלים בין יציבות התנועה תחת אילוץ זווית הגה לעומת אילוץ מומנט. התוצאות התיאורטיות מודגמות על ידי ביצוע ניסויי תנועה בסיסיים בדגם רובוטי מבוקר.
