Продольный драйвер

Продольный отслеживающий скорость контроллер

Библиотека:
Powertrain Blockset / Разработчик Сценария Автомобиля
Vehicle Dynamics Blockset / Сценарии Автомобиля / Драйвер

Описание

Продольный Блок драйверов реализует продольный отслеживающий скорость контроллер. На основе ссылки и скоростей обратной связи, блок генерирует нормированное ускорение и тормозящие команды, которые могут отличаться от 0 до 1. Можно использовать блок, чтобы смоделировать динамический ответ драйвера или сгенерировать команды, необходимые, чтобы отследить продольный цикл диска.

Настройки

Контроллер

Используйте параметр Control type, cntrlType, чтобы задать одну из этих опций управления.

Установка	Блокируйте реализацию
`PI`	Управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений.
`Scheduled PI`	Управление PI с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений, которые являются функцией скорости автомобиля.
`Predictive`	Оптимальный предварительный просмотр одно точки (предусматривает) 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 секунды T* вперед вовремя Счета на получение задержки драйвера от перцепционных и нейромускульных механизмов

Установка

Блокируйте реализацию

PI

Управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений.

Scheduled PI

Управление PI с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений, которые являются функцией скорости автомобиля.

Predictive

Оптимальный предварительный просмотр одно точки (предусматривает) 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 секунды T* вперед вовремя
Счета на получение задержки драйвера от перцепционных и нейромускульных механизмов

Сдвиг

Используйте параметр Shift type, shftType, чтобы задать одну из этих опций сдвига.

Установка	Блокируйте реализацию
`None`	Никакая передача. Блок выводит постоянный механизм 1. Используйте эту установку, чтобы минимизировать количество параметров, необходимо сгенерировать ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить прямое движение автомобиля. Эта установка не позволяет противоположное движение автомобиля.
`Reverse, Neutral, Drive`	Блок использует график Stateflow^®, чтобы смоделировать противоположный, нейтральный, и планирование переключения передач диска. Используйте эту установку, чтобы сгенерировать ускорение и торможение команд, чтобы отследить вперед и инвертировать движение автомобиля с помощью простого противоположный, нейтральный, и планирование переключения передач диска. В зависимости от состояния автомобиля и скоростной обратной связи автомобиля, блок использует начальный механизм и время, требуемое переключать, чтобы переключить автомобиль в диск или вниз в противоположный или нейтральное. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость автомобиля. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость автомобиля.
`Scheduled`	Блок использует диаграмму Stateflow, чтобы смоделировать противоположный, нейтральный, парк и планирование переключения передач N-скорости. Используйте эту установку, чтобы сгенерировать ускорение и торможение команд, чтобы отследить вперед и инвертировать движение автомобиля с помощью противоположного, нейтральный, парк и планирование переключения передач N-скорости. В зависимости от состояния автомобиля и скоростной обратной связи автомобиля, блок использует эти параметры, чтобы определить: Начальный механизм Upshift и положения педали акселератора включения понижающей передачи Upshift и скорость включения понижающей передачи Синхронизация для сдвига и привлечения вперед и реверса от нейтрального Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость автомобиля. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость автомобиля.
`External`	Блок использует входной механизм, состояние автомобиля и скоростную обратную связь, чтобы сгенерировать ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить вперед и инвертировать движение автомобиля. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость автомобиля. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость автомобиля.

Контроллер: отслеживание скорости PI

Если вы устанавливаете тип управления на PI или Scheduled PI, блок реализует управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений. Для настройки Scheduled PI блок использует канал прямые усиления, которые являются функцией скорости автомобиля.

Чтобы вычислить регулировку скорости вывод, блок использует эти уравнения.

Установка	Уравнение
`PI`	$y = \frac{K_{f f}}{v_{n o m}} v_{r e f} + \frac{K_{p} e_{r e f}}{v_{n o m}} + (\frac{K_{i}}{v_{n o m}} + K_{a w} e_{o u t}) \int e_{r e f} d t + K_{g} θ$
`Scheduled PI`	$y = \frac{K_{f f} (v)}{v_{n o m}} v_{r e f} + \frac{K_{p} (v) e_{r e f}}{v_{n o m}} + (\frac{K_{i}}{v_{n o m}} (v) + K_{a w} e_{o u t}) \int e_{r e f} d t + K_{g} (v) θ$

Установка

Уравнение

PI

$y = \frac{K_{f f}}{v_{n o m}} v_{r e f} + \frac{K_{p} e_{r e f}}{v_{n o m}} + (\frac{K_{i}}{v_{n o m}} + K_{a w} e_{o u t}) \int e_{r e f} d t + K_{g} θ$

Scheduled PI

$y = \frac{K_{f f} (v)}{v_{n o m}} v_{r e f} + \frac{K_{p} (v) e_{r e f}}{v_{n o m}} + (\frac{K_{i}}{v_{n o m}} (v) + K_{a w} e_{o u t}) \int e_{r e f} d t + K_{g} (v) θ$

$\begin{array}{l} где: \\ e_{r e f} = v_{r e f} - v \\ e_{o u t} = y_{s a t} - y \\ y_{s a t} = {\begin{matrix} - 1 & y < - 1 \\ y & - 1 \leq y \leq 1 \\ 1 & 1 < y \end{matrix} \end{array}$

Скоростной ошибочный фильтр нижних частот использует эту передаточную функцию.

$H (s) = \frac{1}{τ_{e r r} s + 1} для τ_{e r r} > 0$

Чтобы вычислить ускорение и тормозящие команды, блок использует эти уравнения.

$\begin{array}{l} y_{a c c} = {\begin{matrix} 0 & y_{s a t} < 0 \\ y_{s a t} & 0 \leq y_{s a t} \leq 1 \\ 1 & 1 < y_{s a t} \end{matrix} \\ y_{d e c} = {\begin{matrix} 0 & y_{s a t} > 0 \\ - y_{s a t} & - 1 \leq y_{s a t} \leq 0 \\ 1 & y_{s a t} < - 1 \end{matrix} \end{array}$

Уравнения используют эти переменные.

_vnom	Номинальная скорость автомобиля
_Kp	Пропорциональное усиление
_Ki	Интегральное усиление
_Kaw	Антизаключительное усиление
_Kff	Скоростное усиление форварда канала
_Kg	Градуируйте прямое каналом усиление
θ	Градуируйте угол
_τerr	Ошибочная временная константа фильтра
y	Номинальное управление вывело значение
_ysat	Влажное управление вывело значение
_eref	Ошибка скорости
_eout	Различие между влажным и номинальным управлением выходные параметры
_yacc	Ускоряющий сигнал
_ydec	Торможение сигнала
v	Скоростной сигнал обратной связи
_vref	Ссылочный скоростной сигнал

Контроллер: прогнозирующее отслеживание скорости

Если вы устанавливаете параметр Control type, cntrlType на Predictive, реализации блока, оптимальный предварительный просмотр одно точки (предусматривает) 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

Динамика аппарата

Для продольного движения блок реализует эти линейные движущие силы.

$\begin{array}{l} x_{1} = v \\ \dot{x} = x_{2} = \frac{K_{p t}}{m} - g \sin (θ) + F_{r} x_{1} \end{array}$

В матричном обозначении:

$\begin{array}{l} \dot{x} = F x + g \bar{u} \\ где: \\ x = [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] \\ F = [\begin{matrix} 01 \\ \frac{F_{r}}{m} & 0 \end{matrix}] \\ g = [\begin{matrix} \begin{matrix} 0 \\ \frac{K_{p t}}{m} \end{matrix} \end{matrix}] \\ \bar{u} = u - \frac{m^{2}}{K_{p t}} g sin (γ) \end{array}$

Блок использует это уравнение для сопротивления качению.

$F_{r} = - [\tanh (x_{1}) (\frac{a_{r}}{x_{1}} + c_{r} x_{1}) + b_{r}]$

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

$\begin{array}{l} a * = (T *) m^{T} [I + \sum_{n = 1}^{\infty} \frac{F^{n} {(T *)}^{n}}{(n + 1)!}] g e \\ b * = m^{T} [I + \sum_{n = 1}^{\infty} \frac{F^{n} {(T *)}^{n}}{n!}] \\ где: \\ m^{T} = [\begin{matrix} 11 \end{matrix}] \end{array}$

Уравнения используют эти переменные.

a, B	Передайте и назад утомите местоположение, соответственно
m	Масса автомобиля
I	Автомобиль вращательная инерция
a, B	Скаляр прогноза драйвера и векторное усиление, соответственно
x	Предсказанный вектор состояния автомобиля
v	Продольная скорость
F	Системная матрица
_Kpt	Тяговая сила и предел тормоза
g	Управляйте вектором коэффициентов
g	Гравитационная константа
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
_Fr	Сопротивление качению
_ar	Статическая прокрутка и сопротивление автомобильной трансмиссии
_br	Линейная прокрутка и сопротивление автомобильной трансмиссии
_cr	Аэродинамическая прокрутка и сопротивление автомобильной трансмиссии

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

`VelRef` — Ссылочная скорость автомобиля
`scalar`

Ссылочная скорость, _vref, в m/s.

`VelFdbk` — Продольная скорость автомобиля
`scalar`

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

`Grade` — Дорожный угол класса
`scalar`

Дорожный угол класса, θ, в градусе.

`ExtGear` — Механизм
`scalar`

Механизм	Целое число
Парк	80
Реверс	-1
Нейтральный	0
Диск	1
Механизм	`Gear number`

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Shift type, shftType на External.

Вывод

развернуть все

`Информация` Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал	Переменная	Описание
`Accel`	_yacc	Ускорение автомобиля, которым управляют, нормированное от 0 до 1
`Decel`	_ydec	Замедление автомобиля, которым управляют, нормированное от 0 до 1
`Gear`		Целочисленное значение механизма, которым управляют,
`Clutch`		Сожмите команду
`Err`	_eref	Различие в ссылочной скорости автомобиля и скорости 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

`AccelCmd` — Ускорение автомобиля, которым управляют,
`scalar`

Ускорение автомобиля, которым управляют, _yacc, нормировано от 0 до 1.

`DecelCmd` — Замедление автомобиля, которым управляют,
`scalar`

Замедление автомобиля, которым управляют, _ydec, нормировано от 0 до 1.

`Gear` — Механизм автомобиля, которым управляют,
`scalar`

Целочисленное значение механизма автомобиля, которым управляют.

Механизм	Целое число
Парк	80
Реверс	-1
Нейтральный	0
Диск	1
Механизм	`Gear number`

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Output gear signal.

Параметры

развернуть все

`Control type, cntrlType` — Продольное управление
`PI` (значение по умолчанию) | `Scheduled PI` | `Predictive`

Тип продольного управления.

Установка	Блокируйте реализацию
`PI`	Управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений.
`Scheduled PI`	Управление PI с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений, которые являются функцией скорости автомобиля.
`Predictive`	Оптимальный предварительный просмотр одно точки (предусматривает) 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 секунды T* вперед вовремя Счета на получение задержки драйвера от перцепционных и нейромускульных механизмов

Установка

Блокируйте реализацию

PI

Управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием завершения и прямых каналом усилений.

Scheduled PI

Predictive

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

`Shift type, shftType` — Переключите тип
`None` (значение по умолчанию) | `Reverse, Neutral, Drive` | `Scheduled` | `External`

Переключите тип.

Установка	Блокируйте реализацию
`None`	Никакая передача. Блок выводит постоянный механизм 1. Используйте эту установку, чтобы минимизировать количество параметров, необходимо сгенерировать ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить прямое движение автомобиля. Эта установка не позволяет противоположное движение автомобиля.
`Reverse, Neutral, Drive`	Блок использует диаграмму Stateflow, чтобы смоделировать противоположный, нейтральный, и планирование переключения передач диска. Используйте эту установку, чтобы сгенерировать ускорение и торможение команд, чтобы отследить вперед и инвертировать движение автомобиля с помощью простого противоположный, нейтральный, и планирование переключения передач диска. В зависимости от состояния автомобиля и скоростной обратной связи автомобиля, блок использует начальный механизм и время, требуемое переключать, чтобы переключить автомобиль в диск или вниз в противоположный или нейтральное. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость автомобиля. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость автомобиля.
`Scheduled`	Блок использует диаграмму Stateflow, чтобы смоделировать противоположный, нейтральный, парк и планирование переключения передач N-скорости. Используйте эту установку, чтобы сгенерировать ускорение и торможение команд, чтобы отследить вперед и инвертировать движение автомобиля с помощью противоположного, нейтральный, парк и планирование переключения передач N-скорости. В зависимости от состояния автомобиля и скоростной обратной связи автомобиля, блок использует эти параметры, чтобы определить: Начальный механизм Upshift и положения педали акселератора включения понижающей передачи Upshift и скорость включения понижающей передачи Синхронизация для сдвига и привлечения вперед и реверса от нейтрального Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость автомобиля. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость автомобиля.
`External`	Блок использует входной механизм, состояние автомобиля и скоростную обратную связь, чтобы сгенерировать ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить вперед и инвертировать движение автомобиля. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость автомобиля. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость автомобиля.

`Reference and feedback units, velUnits` — Скоростные единицы
m/s (значение по умолчанию)

Ссылка автомобиля скорости и модули обратной связи.

Зависимости

Если вы устанавливаете тип управления Control type, cntrlType на Scheduled или Scheduled PI, блок использует Reference and feedback units, velUnits для размерности параметра Nominal speed, vnom.

Если вы устанавливаете Shift Type, shftType на Scheduled, блок использует Longitudinal velocity units, velUnits для этих размерностей параметра:

Upshift velocity data table, upShftTbl
Downshift velocity data table, dwnShftTbl

Управление

Продольные номинальные усиления

`Proportional gain, Kp` — Усиление
`scalar`

Пропорциональное усиление, _Kp, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI.

`Integral gain, Ki` — Усиление
`scalar`

Пропорциональное усиление, _Ki, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI.

`Velocity feed-forward, Kff` — Усиление
`scalar`

Скоростное усиление форварда канала, _Kff, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI.

`Grade feed-forward, Kg` — Усиление
`scalar`

Градуируйте прямое каналом усиление, _Kg, в 1/градус.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI.

`Velocity gain breakpoints, VehVelVec` — Точки останова
`array`

Точки останова усиления скорости, VehVelVec, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на Scheduled PI.

`Velocity feed-forward gain values, KffVec` — Усиление
`array`

Скоростной форвард канала получает значения, KffVec, как функция скорости автомобиля, безразмерной.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на Scheduled PI.

`Proportional gain values, KpVec` — Усиление
`array`

Пропорциональные значения усиления, KpVec, как функция скорости автомобиля, безразмерной.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на Scheduled PI.

`Integral gain values, KiVec` — Усиление
`array`

Интегральные значения усиления, KiVec, как функция скорости автомобиля, безразмерной.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на Scheduled PI.

`Grade feed-forward values, KgVec` — Градуируйте усиление
`array`

Градуируйте прямые каналом значения, KgVec, как функция скорости автомобиля, в 1/градус.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на Scheduled PI.

`Nominal speed, vnom` — Номинальная скорость автомобиля
`scalar`

Номинальная скорость автомобиля, _vnom, в модулях заданы параметром Reference and feedback units, velUnits. Блок использует номинальную скорость, чтобы нормировать усиления контроллера.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI или Scheduled PI.

`Anti-windup, Kaw` — Усиление
`scalar`

Антизаключительное усиление, _Kaw, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI или Scheduled PI.

`Error filter time constant, tauerr` — Фильтр
`scalar`

Ошибочная временная константа фильтра, _τerr, в s. Чтобы отключить фильтр, войдите 0.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI или Scheduled PI.