Боковой драйвер

Боковой отслеживающий путь контроллер

Библиотека:
Vehicle Dynamics Blockset / Сценарии Автомобиля / Драйвер

Описание

Боковые реализации Блока драйверов оптимальный один предварительный просмотр точки (предусматривает) модель управления, чтобы сгенерировать нормированные держащиеся команды, которые отслеживают боковое ссылочное смещение. Нормированные руководящие команды могут отличаться между-1 к 1. Чтобы смоделировать динамику, блок использует линейный одноколейный путь (велосипед) модель. Используйте Боковой Блок драйверов для:

Замкните круг между предопределенным путем и фактическим движением автомобиля.
Сгенерируйте держащиеся команды, та дорожка предопределила пути. Можно соединить Прогнозирующий Блок драйверов вывод с держащимися входными параметрами блока.

Кроме того, можно задать угловой предел насыщения колеса шины с помощью параметра Tire wheel angle limit, theta.

Боковой отслеживающий путь контроллер

Боковые реализации Блока драйверов оптимальный предварительный просмотр одно точки (предусматривают) модель управления, разработанную ^{К. К. Макэдэм1, 2 года, 3}. Модель представляет драйвер, регулирующий поведение управления во время следования траектории и маневров предотвращения препятствия. Предварительный просмотр драйверов (смотрит вперед), чтобы следовать за предопределенным путем. Реализовывать модель MacAdam, блок:

Представляет динамику как линейный одноколейный путь (велосипед) автомобиль
Минимизирует предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке T* секунды вперед вовремя
Счета на получение задержки драйвера от перцепционных и нейромускульных механизмов

Эта фигура иллюстрирует реализацию блока версии одно точки модели драйвера.

Динамика аппарата

Для ответвления и движения отклонения от курса, блок реализует эти линейные динамические уравнения.

$\begin{array}{l} \dot{y} = v + U ψ \\ \dot{v} = [- \frac{2 (C_{α F} + C_{α R})}{m U}] v + [\frac{2 (b C_{α R} - a C_{α F})}{m U} - U] r + (\frac{2 C_{α F}}{m}) δ_{F} \\ \dot{r} = [\frac{2 (b C_{α R} - a C_{α F})}{I U}] v + [- \frac{2 (a^{2} C_{α F} + b^{2} C_{α R})}{I U}] r + (\frac{2 a C_{α F}}{I}) δ_{F} \\ \dot{ψ} = r \end{array}$

В матричном обозначении:

$\begin{array}{l} \dot{x} = F x + g δ_{F} \\ где: \\ x = [\begin{array}{l} y \\ v \\ r \\ ψ \end{array}] \\ F = [\begin{matrix} 010 & U \\ 0 & -2 \frac{C_{α F} + C_{α R}}{m U} & 2 \frac{b C_{α R} - a C_{α F}}{m U} - U \\ 00 & 2 \frac{b C_{α R} - a C_{α F}}{I U} & -2 \frac{a^{2} C_{α F} + b^{2} C_{α R}}{I U} \\ 00010 \end{matrix}] \\ x = [\begin{array}{l} 0 \\ \frac{2 C_{α F}}{m} \\ \frac{2 a C_{α F}}{I} \\ 0 \end{array}] \end{array}$

Модель одно точки принимает минимальный предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке T* секунды вперед вовремя.* способность к драйверу предсказать будущий ответ автомобиля на основе текущего руководящего входа управления. b* способность к драйверу предсказать будущий ответ автомобиля на основе текущего состояния автомобиля. Блок использует эти уравнения.

$\begin{array}{l} a * = T * m^{T} [I + \sum_{n = 1}^{\infty} \frac{F^{n} {(T *)}^{n}}{(n + 1)!}] g \\ b * = m^{T} [I + \sum_{n = 1}^{\infty} \frac{F^{n} {(T *)}^{n}}{n!}] \\ где: \\ m^{T} = [\begin{matrix} 1000 \end{matrix}] \end{array}$

Уравнения используют эти переменные.

a, B	Передайте и назад утомите местоположение, соответственно
m	Масса автомобиля
I	Автомобиль вращательная инерция
_CɑF	Передний коэффициент движения на повороте шины
_CɑR	Коэффициент движения на повороте задней шины
a, B	Скаляр прогноза драйвера и векторное усиление, соответственно
x	Предсказанный вектор состояния автомобиля
v	Боковая скорость
r	Уровень отклонения от курса
Ψ	Передний угол заголовка колеса
y	Боковое смещение
F	Системная матрица
δ	Регулируйте угол
g	Управляйте вектором коэффициентов
U	Передайте скорость автомобиля
T*	Окно времени предварительного просмотра
ƒ(t+T)*	Предварительно просмотренный вход path T* секунды вперед
U	Передайте скорость автомобиля
*^mT*	Постоянный вектор наблюдателя; обеспечивает положение ответвления автомобиля

Оптимизация

Модель одно точки, реализованная блоком, находит держащуюся команду, которая минимизирует локальный индекс производительности, J, на текущем интервале предварительного просмотра, (t, t+T).

$J = \frac{1}{T} \int_{t}^{t + T} {[f (η) - y (η)]}^{2} d η$

Чтобы минимизировать J относительно держащейся команды, это условие нужно соблюдать.

$\frac{d J}{d u} = 0$

Можно выразить решение для оптимального управления с точки зрения текущей неоптимальной и соответствующей ненулевой ошибки на выходе предварительного просмотра секунды T* ^{ahead1, 2, 3}.

$u^{o} (t) = u (t) + \frac{e (t + T *)}{a *}$

Уравнения используют эти переменные.

ƒ(t+T)*	Предварительно просмотренный вход path секунда T* вперед
y(t+T)*	Предварительно просмотренный объект секунда вывода T* вперед
e(t+T)*	Предварительно просмотренный сигнал ошибки секунда T* вперед
u(t), ^uo(t)	Регулируйте угол, и оптимальный регулируют угол, соответственно
J	Индекс производительности

Задержка драйвера

Модель одно точки, реализованная блоком, вводит задержку драйвера. Задержка драйвера составляет задержку, когда драйвер отслеживает задачи. А именно, это - транспортное получение задержки от перцепционных и нейромускульных механизмов. Чтобы вычислить транспортную задержку драйвера, блок реализует это уравнение.

$H (s) = e^{- s τ}$

Уравнения используют эти переменные.

τ	Транспортная задержка драйвера
y(t+T)*	Предварительно просмотренный объект секунда вывода T* вперед
e(t+T)*	Предварительно просмотренный сигнал ошибки секунда T* вперед
u(t), ^uo(t)	Регулируйте угол, и оптимальный регулируют угол, соответственно
J	Индекс производительности

Порты

Входной параметр

развернуть все

`LatRef` — Боковая ссылка смещения
`scalar`

Боковой центр массы (CM) ссылка смещения, в инерционном ссылочном кадре, в m.

`VelFdbk` — Продольная скорость автомобиля
`scalar`

Продольная скорость автомобиля, U, в зафиксированном автомобилем кадре, в m/s.

`LatFdbk` — Боковое смещение
`scalar`

Боковое смещение CM, _yo, в инерционном ссылочном кадре, в m.

`LatVelFdbk` — Боковая скорость автомобиля
`scalar`

Боковая скорость автомобиля, _vo, в зафиксированном автомобилем кадре, в m/s.

`YawFdbk` — Угол отклонения от курса автомобиля
`scalar`

Угол отклонения от курса автомобиля, _Ψo, в инерционном ссылочном кадре, в раде.

`YawVelFdbk` — Уровень отклонения от курса
`scalar`

Уровень отклонения от курса, _ro, в зафиксированном автомобилем кадре, в rad/s.

Вывод

развернуть все

`Информация` Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал		Переменная	Описание
`Predicted`	`y`	y	Предсказанное боковое смещение, в зафиксированном автомобилем кадре.
	`ydot`	v	Предсказанная боковая скорость, в зафиксированном автомобилем кадре.
	`psi`	Ψ	Предсказанный передний угол заголовка колеса.
	`r`	r	Предсказанный уровень отклонения от курса, в зафиксированном автомобилем кадре.
`SteerCmd`		_δF	Управляемый регулируют угол, нормированный от 0 до 1.
`Err`		_eref	Различие в ссылочном положении автомобиля и положении автомобиля.
`ErrSqrSum`		$\int_{0}^{t} e_{r e f}^{2} d t$	Интегрированный квадрат ошибки.
`ErrMax`		$\max (e_{r e f} (t))$	Максимальная погрешность во время симуляции.
`ErrMin`		$\min (e_{r e f} (t))$	Минимальная ошибка во время симуляции.

`SteerCmd` — Нормированный регулируют угловую команду
`scalar`

Управляемый регулируют угол, _δF, нормированный от-1 до 1. Блок использует угловой предел насыщения колеса шины параметр Tire wheel angle limit, theta, чтобы нормировать команду.

Параметры

развернуть все

`Forward location of tire, a` — Вдоль автомобиля продольная ось
`scalar`

Передайте местоположение шины, a, в m. Расстояние от автомобиля cg, чтобы передать местоположение шины, вдоль автомобиля продольная ось.

`Rearward location of tire, b` — Вдоль автомобиля продольная ось
`scalar`

Назад местоположение шины, b, в m. Абсолютное значение расстояния от автомобиля cg, чтобы назад утомить местоположение, вдоль автомобиля продольная ось.

`Vehicle mass, m` — Масса
`scalar`

Масса автомобиля, m, в kg.

`Vehicle rotational inertia, I` — Инерция об оси отклонения от курса
`scalar`

Автомобиль вращательная инерция, I, об оси отклонения от курса автомобиля, в N · m·.

`Front tire cornering coefficient, Cy_f` — Коэффициент
`scalar`

Загоняя в угол коэффициент жесткости, _CαF , в N/rad.

`Rear tire cornering coefficient, Cy_r` — Коэффициент
`scalar`

Загоняя в угол коэффициент жесткости, _CαR , в N/rad.

`Tire wheel angle limit, theta` — Угловой предел
`scalar`

Утомите угловой предел колеса, θ, в раде.

`Driver response time, tau` — ResponseTime
`scalar`

Время отклика драйвера, τ, в s.

`Preview distance, L` — Расстояние
`scalar`

Расстояние предварительного просмотра драйвера, L, в m.

Ссылки

[1] Щебеночное покрытие, C. C. "Оптимальное управление предварительным просмотром для линейных систем". Журнал динамических систем, измерения и управления. 102 (3), сентябрь 1980.

[2] Щебеночное покрытие, C. C. "Приложение оптимального управления предварительным просмотром для симуляции автомобильного управления с обратной связью". Транзакции IEEE в системах, человеке и кибернетике. Объем 11, выпуск 6, июнь 1981.

[3] Щебеночное покрытие, C. C. Разработка Драйвера/Автомобиля, Регулирующего Модели Взаимодействия для Динамического анализа. Итоговый Технический отчет UMTRI-88-53. Научно-исследовательский институт Транспортировки Мичиганского университета. Декабрь 1988.

Документация

Боковой драйвер

Описание

Боковой отслеживающий путь контроллер

Динамика аппарата

Оптимизация

Задержка драйвера

Порты

Входной параметр

`LatRef` — Боковая ссылка смещения
`scalar`

`VelFdbk` — Продольная скорость автомобиля
`scalar`

`LatFdbk` — Боковое смещение
`scalar`

`LatVelFdbk` — Боковая скорость автомобиля
`scalar`

`YawFdbk` — Угол отклонения от курса автомобиля
`scalar`

`YawVelFdbk` — Уровень отклонения от курса
`scalar`

Вывод

`Информация` Сигнал шины
шина

`SteerCmd` — Нормированный регулируют угловую команду
`scalar`

Параметры

`Forward location of tire, a` — Вдоль автомобиля продольная ось
`scalar`

`Rearward location of tire, b` — Вдоль автомобиля продольная ось
`scalar`

`Vehicle mass, m` — Масса
`scalar`

`Vehicle rotational inertia, I` — Инерция об оси отклонения от курса
`scalar`

`Front tire cornering coefficient, Cy_f` — Коэффициент
`scalar`

`Rear tire cornering coefficient, Cy_r` — Коэффициент
`scalar`

`Tire wheel angle limit, theta` — Угловой предел
`scalar`

`Driver response time, tau` — ResponseTime
`scalar`

`Preview distance, L` — Расстояние
`scalar`

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2018a

Документация Vehicle Dynamics Blockset

Поддержка

Документация

Боковой драйвер

Описание

Боковой отслеживающий путь контроллер

Динамика аппарата

Оптимизация

Задержка драйвера

Порты

Входной параметр

LatRef — Боковая ссылка смещения scalar

VelFdbk — Продольная скорость автомобиля scalar

LatFdbk — Боковое смещение scalar

LatVelFdbk — Боковая скорость автомобиля scalar

YawFdbk — Угол отклонения от курса автомобиля scalar

YawVelFdbk — Уровень отклонения от курса scalar

Вывод

Информация Сигнал шины шина

SteerCmd — Нормированный регулируют угловую команду scalar

Параметры

Forward location of tire, a — Вдоль автомобиля продольная ось scalar

Rearward location of tire, b — Вдоль автомобиля продольная ось scalar

Vehicle mass, m — Масса scalar

Vehicle rotational inertia, I — Инерция об оси отклонения от курса scalar

Front tire cornering coefficient, Cy_f — Коэффициент scalar

Rear tire cornering coefficient, Cy_r — Коэффициент scalar

Tire wheel angle limit, theta — Угловой предел scalar

Driver response time, tau — ResponseTime scalar

Preview distance, L — Расстояние scalar

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2018a

Документация Vehicle Dynamics Blockset

Поддержка

`LatRef` — Боковая ссылка смещения
`scalar`

`VelFdbk` — Продольная скорость автомобиля
`scalar`

`LatFdbk` — Боковое смещение
`scalar`

`LatVelFdbk` — Боковая скорость автомобиля
`scalar`

`YawFdbk` — Угол отклонения от курса автомобиля
`scalar`

`YawVelFdbk` — Уровень отклонения от курса
`scalar`

`Информация` Сигнал шины
шина

`SteerCmd` — Нормированный регулируют угловую команду
`scalar`

`Forward location of tire, a` — Вдоль автомобиля продольная ось
`scalar`

`Rearward location of tire, b` — Вдоль автомобиля продольная ось
`scalar`

`Vehicle mass, m` — Масса
`scalar`

`Vehicle rotational inertia, I` — Инерция об оси отклонения от курса
`scalar`

`Front tire cornering coefficient, Cy_f` — Коэффициент
`scalar`

`Rear tire cornering coefficient, Cy_r` — Коэффициент
`scalar`

`Tire wheel angle limit, theta` — Угловой предел
`scalar`

`Driver response time, tau` — ResponseTime
`scalar`

`Preview distance, L` — Расстояние
`scalar`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.