Longitudinal Driver

Продольный отслеживающий скорость контроллер

Библиотека:
Powertrain Blockset / Разработчик Сценария Транспортного средства
Vehicle Dynamics Blockset / Сценарии Транспортного средства / Драйвер

Описание

Блок Longitudinal Driver реализует продольный отслеживающий скорость контроллер. На основе ссылки и скоростей обратной связи, блок генерирует нормированное ускорение и тормозящие команды, которые могут варьироваться 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 усилений feedforward.
`Scheduled PI`	Управление PI с отслеживанием завершения и усилений feedforward, которые являются функцией скорости транспортного средства.
`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) транспортное средство Минимизирует предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке секунды T* вперед вовремя Счета на получение задержки драйвера из перцепционных и нейромускульных механизмов

Установка

Блокируйте реализацию

PI

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

Scheduled PI

Управление PI с отслеживанием завершения и усилений feedforward, которые являются функцией скорости транспортного средства.

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) транспортное средство
Минимизирует предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке секунды T* вперед вовремя
Счета на получение задержки драйвера из 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 транспортного средства. Эта установка не позволяет противоположное движение транспортного средства.
`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 транспортного средства с помощью простого противоположный, нейтральный, и планирование переключения передач диска. В зависимости от состояния транспортного средства и скоростной обратной связи транспортного средства, блок использует начальный механизм и время, требуемое переключать, чтобы переключить транспортное средство в диск или вниз в противоположный или нейтральное. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства.
`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 транспортного средства с помощью противоположного, нейтральный, парк и планирование переключения передач N-скорости. В зависимости от состояния транспортного средства и скоростной обратной связи транспортного средства, 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 транспортного средства. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства.
`External`	Блок использует входной механизм, состояние транспортного средства и скоростную обратную связь, чтобы сгенерировать ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить вперед и инвертировать движение транспортного средства. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства.

Контроллер: отслеживание скорости PI

Если вы устанавливаете тип управления на PI или Scheduled PI, блок реализует управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием усиления feedforward и завершение. Для Scheduled PI настройка, блок использует канал прямые усиления, которые являются функцией скорости транспортного средства.

Чтобы вычислить регулировку скорости выход, блок использует эти уравнения.

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

Установка

Уравнение

PI

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

Scheduled PI

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

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

Ошибка скорости фильтр lowpass 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 транспортного средства
_Kp	Пропорциональное усиление
_Ki	Интегральное усиление
_Kaw	Антизаключительное усиление
_Kff	Скорость усиление feedforward
_Kg	Градуируйте усиление feedforward
θ	Градуируйте угол
_τerr	Ошибочная постоянная времени фильтра
y	Номинальное управление вывело величину
_ysat	Влажное управление вывело величину
_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 (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) транспортное средство
Минимизирует предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке T* секунды вперед вовремя
Счета на получение задержки драйвера из перцепционных и нейромускульных механизмов

Динамика аппарата

Для продольного движения блок реализует эти линейные движущие силы.

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

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 в сопротивлении 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 транспортного средства на основе текущего руководящего входа управления. b* является способностью к драйверу предсказать будущий ответ транспортного средства на основе текущего состояния транспортного средства. 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 транспортного средства
I	Транспортное средство вращательная инерция
a, B	Скаляр прогноза драйвера и векторное усиление, соответственно
x	Предсказанный вектор состояния транспортного средства
v	Продольная скорость
F	Системная матрица
_Kpt	Тяговая сила и предел тормоза
γ	Градуируйте угол
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 транспортного средства
*^mT*	Постоянный вектор наблюдателя; обеспечивает положение ответвления транспортного средства
_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 в терминах 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 выхода 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 из 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 выхода 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 транспортного средства
`scalar`

Ссылочная скорость, _vref, в m/s.

`VelFdbk` — Продольная скорость транспортного средства
`scalar`

Продольная скорость транспортного средства, U, в зафиксированной транспортным средством системе координат, в m/s.

`Grade` — Дорожный угол класса
`scalar`

Дорожный угол класса, θ или γ, 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

`Info` — Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал	Переменная	Описание
`Accel`	_yacc	Ускорение транспортного средства, которым управляют, нормированное от 0 до 1
`Decel`	_ydec	Замедление транспортного средства, которым управляют, нормированное от 0 до 1
`Gear`		Целочисленное значение механизма, которым управляют,
`Clutch`		Сожмите команду
`Err`	_eref	Различие в ссылочной скорости транспортного средства и скорости транспортного средства
`ErrSqrSum`	$\int_{0}^{t} e_{r e f}^{2} d t$	Интегрированный квадрат ошибки
`ErrMax`	$\max (e_{r e f} (t))$	Максимальная погрешность в процессе моделирования
`ErrMin`	$\min (e_{r e f} (t))$	Минимальная ошибка в процессе моделирования

`AccelCmd` — Ускорение транспортного средства, которым управляют,
`scalar`

Ускорение транспортного средства, которым управляют, _yacc, нормировано от 0 до 1.

`DecelCmd` — Замедление транспортного средства, которым управляют,
`scalar`

Замедление транспортного средства, которым управляют, _ydec, нормировано от 0 до 1.

`Gear` — Механизм транспортного средства, которым управляют,
`scalar`

Целочисленное значение механизма транспортного средства, 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 усилений feedforward.
`Scheduled PI`	Управление PI с отслеживанием завершения и усилений feedforward, которые являются функцией скорости транспортного средства.
`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) транспортное средство Минимизирует предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке секунды T* вперед вовремя Счета на получение задержки драйвера из перцепционных и нейромускульных механизмов

Установка

Блокируйте реализацию

PI

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

Scheduled PI

Predictive

Представляет динамику как линейный одноколейный путь (велосипед) транспортное средство
Минимизирует предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке секунды T* вперед вовремя
Счета на получение задержки драйвера из 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 транспортного средства. Эта установка не позволяет противоположное движение транспортного средства.
`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 транспортного средства с помощью простого противоположный, нейтральный, и планирование переключения передач диска. В зависимости от состояния транспортного средства и скоростной обратной связи транспортного средства, блок использует начальный механизм и время, требуемое переключать, чтобы переключить транспортное средство в диск или вниз в противоположный или нейтральное. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства.
`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 транспортного средства с помощью противоположного, нейтральный, парк и планирование переключения передач N-скорости. В зависимости от состояния транспортного средства и скоростной обратной связи транспортного средства, 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 транспортного средства. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства.
`External`	Блок использует входной механизм, состояние транспортного средства и скоростную обратную связь, чтобы сгенерировать ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить вперед и инвертировать движение транспортного средства. Для нейтральных механизмов, использование блока, тормозящее команды, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для реверсоров блок использует ускоряющую команду, чтобы сгенерировать крутящий момент и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства.

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

Ссылка транспортного средства 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 в размерности параметра Nominal speed, vnom.

Если вы устанавливаете Shift Type, shftType на Scheduled, блок использует Longitudinal velocity units, velUnits в этих размерностях 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`

Скорость усиление feedforward, _Kff, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Control type на PI.

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

Градуируйте усиление feedforward, _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`

Скорость значения усиления feedforward, KffVec, как функция скорости транспортного средства, 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 транспортного средства, 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 транспортного средства, безразмерной.

Зависимости

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

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

Градуируйте значения feedforward, KgVec, как функция скорости транспортного средства, в 1/градус.

Зависимости

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

`Nominal speed, vnom` — Номинальная скорость транспортного средства
`scalar`

Номинальная скорость транспортного средства, _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 постоянная времени фильтра, _τerr, в s. Чтобы отключить фильтр, войдите 0.

Зависимости

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