Lateral Driver

Боковой отслеживающий путь контроллер

Библиотека:
Vehicle Dynamics Blockset / Сценарии Транспортного средства / Драйвер

Описание

Реализации блока Lateral Driver оптимальный один предварительный просмотр точки (предусматривает) модель управления, чтобы сгенерировать нормированные держащиеся команды, которые отслеживают боковое ссылочное смещение. Нормированные руководящие команды могут варьироваться между-1 к 1. Чтобы смоделировать динамику, блок использует линейный одноколейный путь (велосипед) модель. Используйте блок Lateral Driver для:

Замкните круг между предопределенным путем и фактическим движением транспортного средства.
Сгенерируйте держащиеся команды, та дорожка предопределила пути. Можно соединить блок Predictive Driver выход с держащимися входными параметрами блока.

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

Внешние действия

Используйте параметры External Actions, чтобы создать входные порты для сигналов, которые могут отключить, содержать или заменить руководящую команду с обратной связью. Блок использует этот порядок приоритетов во входных командах: отключите (самый высокий), содержите, переопределение. Блок использует этот порядок приоритетов во входных командах: отключите (самый высокий), содержите, переопределение.

Эта таблица суммирует параметры внешнего действия.

Цель	Параметр внешнего действия	Input port	Тип данных
Замените держащуюся команду с входной руководящей командой.	Steering override	`EnblSteerOvr`	`Boolean`
Замените держащуюся команду с входной руководящей командой.	Steering override	`SteerOvrCmd`	`double`
Содержите держащуюся команду в текущем значении.	Steering hold	`SteerHld`	`Boolean`
Отключите держащуюся команду.	Steering disable	`SteerZero`	`Boolean`

Используйте параметр Output handwheel angle, чтобы задать модули для держащихся портов.

Установка	Блокируйте реализацию	Порт
`off` (значение по умолчанию)	Управляемый регулируют угол, нормированный от-1 до 1. Блок использует угловой предел насыщения колеса шины параметр Tire wheel angle limit, theta, чтобы нормировать команду.	`SteerCmd` вывод
`off` (значение по умолчанию)	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой, нормированной от-1 до 1.	`SteerOvrCmd` входной параметр
`on`	Управляемый регулируют угол в рад.	`SteerCmd` вывод
`on`	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой в рад.	`SteerOvrCmd` входной параметр

Боковой отслеживающий путь контроллер

Реализации блока Lateral Driver 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

Этот рисунок 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:

$\begin{array}{l} \dot{x} = F x + g δ_{F} \\ где: \\ x = [\begin{array}{l} y \\ v \\ r \\ ψ \end{array}] \\ F = [\begin{matrix} 0 & 1 & 0 & U \\ 0 & -2 \frac{C_{α F} + C_{α R}}{m U} & 2 \frac{b C_{α R} - a C_{α F}}{m U} - U & 0 \\ 0 & 2 \frac{b C_{α R} - a C_{α F}}{I U} & -2 \frac{a^{2} C_{α F} + b^{2} C_{α R}}{I U} & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{matrix}] \\ x = [\begin{array}{l} 0 \\ \frac{2 C_{α F}}{m} \\ \frac{2 a C_{α F}}{I} \\ 0 \end{array}] \end{array}$

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

$\begin{array}{l} a * = T * m^{T} [I + \sum_{n = 1}^{\infty} \frac{F^{n} {(T *)}^{n}}{(n + 1)!}] g \\ b * = m^{T} [I + \sum_{n = 1}^{\infty} \frac{F^{n} {(T *)}^{n}}{n!}] \\ где: \\ m^{T} = [\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] \end{array}$

Уравнения используют эти переменные.

a, B	Передайте и назад утомите местоположение, соответственно
m	Масса транспортного средства
I	Транспортное средство вращательная инерция
_CɑF	Передний коэффициент движения на повороте шины
_CɑR	Коэффициент движения на повороте задней шины
a, B	Скаляр предсказания драйвера и векторное усиление, соответственно
x	Предсказанный вектор состояния транспортного средства
v	Боковая скорость
r	Уровень отклонения от курса
Ψ	Передний угол заголовка колеса
y	Боковое смещение
F	Системная матрица
δ, _δF	Регулируйте угол, и передняя ось регулируют угол, соответственно
g	Управляйте вектором коэффициентов
U	Передайте (продольную) скорость транспортного средства
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

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}.

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

Блок использует расстояние предварительного просмотра и транспортное средство продольная скорость, чтобы определить окно времени предварительного просмотра.

$T^{*} = \frac{L}{U}$

Уравнения используют эти переменные.

T*	Окно времени предварительного просмотра
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
L	Расстояние предварительного просмотра
J	Индекс производительности
U	Передайте (продольную) скорость транспортного средства

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

`LatRef` — Боковая ссылка смещения
`scalar`

Боковой центр массы (CM) ссылка смещения, в инерционной системе координат, в m.

`EnblSteerOvr` — Позвольте регулировать переопределение команды
`scalar`

Позвольте регулировать переопределение команды.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Steering override.

Типы данных: Boolean

`SteerOvrCmd` — Регулирование команды переопределения
`scalar`

Регулирование команды переопределения.

Используйте параметр Output handwheel angle, чтобы задать модули для держащихся портов.

Установка	Блокируйте реализацию	Порт
`off` (значение по умолчанию)	Управляемый регулируют угол, нормированный от-1 до 1. Блок использует угловой предел насыщения колеса шины параметр Tire wheel angle limit, theta, чтобы нормировать команду.	`SteerCmd` вывод
`off` (значение по умолчанию)	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой, нормированной от-1 до 1.	`SteerOvrCmd` входной параметр
`on`	Управляемый регулируют угол в рад.	`SteerCmd` вывод
`on`	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой в рад.	`SteerOvrCmd` входной параметр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Steering override.

Типы данных: double

`SteerHld` — Регулирование содержит
`scalar`

Булев сигнал, который содержит держащуюся команду в текущем значении.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Steering hold.

Типы данных: Boolean

`SteerZero` — Отключите держащуюся команду
`scalar`

Отключите держащуюся команду.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Steering disable.

Типы данных: Boolean

`VelFdbk` — Продольная скорость транспортного средства
`scalar`

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

`LatFdbk` — Боковое смещение
`scalar`

Боковое смещение CM, _yo, в инерционной системе координат, в m.

`LatVelFdbk` — Боковая скорость транспортного средства
`scalar`

Боковая скорость транспортного средства, _vo, в зафиксированной транспортным средством системе координат, в m/s.

`YawFdbk` — Угол отклонения от курса транспортного средства
`scalar`

Угол отклонения от курса транспортного средства, _Ψo, в инерционной системе координат, в рад.

`YawVelFdbk` — Уровень отклонения от курса
`scalar`

Уровень отклонения от курса, _ro, в зафиксированной транспортным средством системе координат, в rad/s.

Вывод

развернуть все

`Info` — Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал		Переменная	Описание
`Predicted`	`y`	y	Предсказанное боковое смещение, в зафиксированной транспортным средством системе координат.
	`ydot`	v	Предсказанная боковая скорость, в зафиксированной транспортным средством системе координат.
	`psi`	Ψ	Предсказанный передний угол заголовка колеса.
	`r`	r	Предсказанный уровень отклонения от курса, в зафиксированной транспортным средством системе координат.
`SteerCmd`		_δF	Управляемый регулируют угол.
`Err`		_eref	Различие в ссылочном положении транспортного средства и положении 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.
`ExtActions`	`EnblSteerOvr`		Замените держащуюся команду с входной командой замедления.
	`SteerOvrCmd`		Введите держащуюся команду переопределения
	`SteerHld`		Содержите держащуюся команду в текущем значении
	`SteerZero`		Отключите держащуюся команду

`SteerCmd` — Регулируйте угловую команду
`scalar`

Управляемый регулируют угол, _δF.

Используйте параметр Output handwheel angle, чтобы задать модули для держащихся портов.

Установка	Блокируйте реализацию	Порт
`off` (значение по умолчанию)	Управляемый регулируют угол, нормированный от-1 до 1. Блок использует угловой предел насыщения колеса шины параметр Tire wheel angle limit, theta, чтобы нормировать команду.	`SteerCmd` вывод
`off` (значение по умолчанию)	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой, нормированной от-1 до 1.	`SteerOvrCmd` входной параметр
`on`	Управляемый регулируют угол в рад.	`SteerCmd` вывод
`on`	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой в рад.	`SteerOvrCmd` входной параметр

Параметры

развернуть все

Настройка

`Steering override` — Замените держащуюся команду
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы заменить держащуюся команду с входной руководящей командой.

Зависимости

Выбор этого параметра создает EnblSteerOvr и SteerOvrCmd входные порты.

`Steering hold` — Содержите держащуюся команду
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы содержать держащуюся команду.

Зависимости

Выбор этого параметра создает SteerHld входной порт.

`Steering disable` — Отключите держащуюся команду
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы отключить держащуюся команду.

Зависимости

Выбор этого параметра создает SteerZero входной порт.

`Output handwheel angle` — Регулирование блоков портов в рад
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Используйте параметр Output handwheel angle, чтобы задать модули для держащихся портов.

Установка	Блокируйте реализацию	Порт
`off` (значение по умолчанию)	Управляемый регулируют угол, нормированный от-1 до 1. Блок использует угловой предел насыщения колеса шины параметр Tire wheel angle limit, theta, чтобы нормировать команду.	`SteerCmd` вывод
`off` (значение по умолчанию)	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой, нормированной от-1 до 1.	`SteerOvrCmd` входной параметр
`on`	Управляемый регулируют угол в рад.	`SteerCmd` вывод
`on`	Заменяет держащуюся команду с входной руководящей командой в рад.	`SteerOvrCmd` входной параметр

Зависимости

Создать SteerOvrCmd входной порт, выберите Steering override.

Ссылочное управление

Прогнозирующий

`Forward location of tire, a` — Вдоль транспортного средства продольная ось
1.41 (значение по умолчанию) | `scalar`

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

`Rearward location of tire, b` — Вдоль транспортного средства продольная ось
1.41 (значение по умолчанию) | `scalar`

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

`Vehicle mass, m` — Масса
2016 (значение по умолчанию) | `scalar`

Масса транспортного средства, m, в kg.

`Vehicle rotational inertia, I` — Инерция об оси отклонения от курса
4013 (значение по умолчанию) | `scalar`

Транспортное средство вращательная инерция, I, об оси отклонения от курса транспортного средства, в N · m·.

`Front tire cornering coefficient, Cy_f` — Коэффициент
25266 (значение по умолчанию) | `scalar`

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

`Rear tire cornering coefficient, Cy_r` — Коэффициент
70933 (значение по умолчанию) | `scalar`

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

`Tire wheel angle limit, theta` — Угловой предел
`45*pi/180` (значение по умолчанию) | `scalar`

Утомите угловой предел колеса, θ, в рад.

`Nominal steering ratio, Ksteer` — Регулирование отношения
18 (значение по умолчанию) | `scalar`

Регулируя отношение, _Ksteer. Значение не имеет никакой размерности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Output handwheel angle.

`Driver response time, tau` ResponseTime
0.1 (значение по умолчанию) | `scalar`

Время отклика драйвера, τ, в s.

`Preview distance, L` — Расстояние
3 (значение по умолчанию) | `scalar`

Расстояние предварительного просмотра драйвера, L, в m. Используемый, чтобы определить окно времени предварительного просмотра, ^T*.

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/Транспортного средства, Регулирующего Модели Взаимодействия для Динамического анализа. Итоговый Технический отчет UMTRI-88-53. Научно-исследовательский институт Транспортировки Мичиганского университета. Декабрь 1988.

Документация

Lateral Driver

Описание

Внешние действия

Боковой отслеживающий путь контроллер

Динамика аппарата

Оптимизация

Задержка драйвера

Порты

Входной параметр

LatRef — Боковая ссылка смещения scalar

EnblSteerOvr — Позвольте регулировать переопределение команды scalar

Зависимости

SteerOvrCmd — Регулирование команды переопределения scalar

Зависимости

SteerHld — Регулирование содержит scalar

Зависимости

SteerZero — Отключите держащуюся команду scalar

Зависимости

VelFdbk — Продольная скорость транспортного средства scalar

LatFdbk — Боковое смещение scalar

LatVelFdbk — Боковая скорость транспортного средства scalar

YawFdbk — Угол отклонения от курса транспортного средства scalar

YawVelFdbk — Уровень отклонения от курса scalar

Вывод

Info — Сигнал шины шина

SteerCmd — Регулируйте угловую команду scalar

Параметры

Настройка

Steering override — Замените держащуюся команду off (значение по умолчанию) | on

Зависимости

Steering hold — Содержите держащуюся команду off (значение по умолчанию) | on

Зависимости

Steering disable — Отключите держащуюся команду off (значение по умолчанию) | on

Зависимости

Output handwheel angle — Регулирование блоков портов в рад off (значение по умолчанию) | on

Зависимости

Ссылочное управление

Прогнозирующий

Forward location of tire, a — Вдоль транспортного средства продольная ось1.41 (значение по умолчанию) | scalar

Rearward location of tire, b — Вдоль транспортного средства продольная ось1.41 (значение по умолчанию) | scalar

Vehicle mass, m — Масса2016 (значение по умолчанию) | scalar

Vehicle rotational inertia, I — Инерция об оси отклонения от курса4013 (значение по умолчанию) | scalar

Front tire cornering coefficient, Cy_f — Коэффициент25266 (значение по умолчанию) | scalar

Rear tire cornering coefficient, Cy_r — Коэффициент70933 (значение по умолчанию) | scalar

Tire wheel angle limit, theta — Угловой предел 45*pi/180 (значение по умолчанию) | scalar

Nominal steering ratio, Ksteer — Регулирование отношения18 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Driver response time, tau ResponseTime 0.1 (значение по умолчанию) | scalar

Preview distance, L — Расстояние3 (значение по умолчанию) | 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`

`EnblSteerOvr` — Позвольте регулировать переопределение команды
`scalar`

`SteerOvrCmd` — Регулирование команды переопределения
`scalar`

`SteerHld` — Регулирование содержит
`scalar`

`SteerZero` — Отключите держащуюся команду
`scalar`

`VelFdbk` — Продольная скорость транспортного средства
`scalar`

`LatFdbk` — Боковое смещение
`scalar`

`LatVelFdbk` — Боковая скорость транспортного средства
`scalar`

`YawFdbk` — Угол отклонения от курса транспортного средства
`scalar`

`YawVelFdbk` — Уровень отклонения от курса
`scalar`

`Info` — Сигнал шины
шина

`SteerCmd` — Регулируйте угловую команду
`scalar`

`Steering override` — Замените держащуюся команду
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Steering hold` — Содержите держащуюся команду
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Steering disable` — Отключите держащуюся команду
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Output handwheel angle` — Регулирование блоков портов в рад
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Forward location of tire, a` — Вдоль транспортного средства продольная ось
1.41 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Rearward location of tire, b` — Вдоль транспортного средства продольная ось
1.41 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Vehicle mass, m` — Масса
2016 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Vehicle rotational inertia, I` — Инерция об оси отклонения от курса
4013 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Front tire cornering coefficient, Cy_f` — Коэффициент
25266 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Rear tire cornering coefficient, Cy_r` — Коэффициент
70933 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Tire wheel angle limit, theta` — Угловой предел
`45*pi/180` (значение по умолчанию) | `scalar`

`Nominal steering ratio, Ksteer` — Регулирование отношения
18 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Driver response time, tau` ResponseTime
0.1 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Preview distance, L` — Расстояние
3 (значение по умолчанию) | `scalar`

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