exponenta event banner

Динамическое рулевое управление

Динамическое рулевое управление Ackerman, реечные и параллельные рулевые механизмы

  • Библиотека:
  • Блок/управление динамикой транспортного средства

  • Dynamic Steering block

Описание

Блок динамического рулевого управления реализует динамическое рулевое управление для расчета углов колес для Ackerman, реечных и параллельных рулевых механизмов. Блок использует входной крутящий момент рулевого колеса, крутящий момент правого колеса и крутящий момент левого колеса для вычисления углов колес. Блок использует систему координат транспортного средства.

При выборе параметра «Помощь по питанию» можно указать таблицу поиска помощи по крутящему моменту, которая является функцией скорости транспортного средства и входного крутящего момента рулевого колеса. Блок использует входной крутящий момент рулевого колеса и помогает рассчитать динамику рулевого управления.

Для указания типа рулевого управления используется параметр Type.

НастройкаБлокирование реализации

Ackerman

Идеальное рулевое управление Ackerman. Углы колеса имеют общий центр круга поворота.

Rack and pinion

Идеальное рулевое управление рейкой и шестерней. Зубчатые колеса преобразуют поворот рулевого управления в линейное движение.

Parallel

Параллельное рулевое управление. Углы колес равны.

Чтобы указать тип данных для рулевого механизма, используйте параметр Parametrized by.

НастройкаБлокирование реализации

Constant

Механизм рулевого управления использует постоянные данные параметров.

Lookup table

Механизм управления реализует таблицы для данных параметров.

Используйте параметр Location для указания переднего или заднего рулевого управления.

НастройкаВнедрение
Фронт

Переднее рулевое управление

Figure of front steering turning right

Задняя часть

Заднее рулевое управление

Figure of rear steering turning right

Динамика

Чтобы рассчитать динамику рулевого управления, блок динамического рулевого управления моделирует рулевое колесо, вал, механизм рулевого управления, гистерезис и, при необходимости, вспомогательный источник питания.

Figure of steering wheel, spring damper, and steering mechanism

ВычислениеУравнения

Динамика рулевой колонки и рулевого вала

J1θ¨1=τin−b2θ˙1−τhys

J2θ¨2=τeq−b3θ˙2+τhys−τfric

Демпфер пружины гистерезиса

δ = δ 1 θ2Δδ = δтоку δpreviousü hys = (b1δ˙−k1δ) (1 + exp  ( − |  Δδ 'β)) β  =  { βu  при δ > 0βl при δ≤0

Дополнительный вспомогательный источник питания

tiast = ftrq (v, startin) J1θ¨1=τin+τast−b2θ˙1−τhysJ2θ¨2=τeq+τast−b3θ˙2+τhys−τfric

На иллюстрации и в уравнениях используются эти переменные.

J1

Инерция рулевого колеса

J2

Инерция рулевого механизма

θ1,θ˙1,θ¨1

Угол рулевого колеса, угловая скорость и угловое ускорение соответственно

θ2,θ˙2,θ¨2

Угол вала, угловая скорость и угловое ускорение соответственно

b1, k1

Гистерезисная пружина и коэффициенты демпфирования вязкости соответственно

b2

Коэффициент демпфирования вязкости рулевого колеса

b3

Коэффициент демпфирования рулевого механизма

τhys

Демпфирующий момент пружины гистерезиса

τfric

Момент трения рулевого механизма

τeq

Эквивалентный крутящий момент колеса

τast

Помощь в создании крутящего момента

βu, βl

Модификаторы верхнего и нижнего гистерезиса соответственно

v

Скорость транспортного средства

ƒtrq

Справочная таблица крутящего момента

Типы рулевого управления

Акерман

Для идеального рулевого управления Ackerman углы колес имеют общий круг поворота.

Figure of Ackerman steering turning right around turning circle

Для вычисления углов поворота блок использует эти уравнения.

cot (δL) cot (δR) = TWWBδvir = δinγ δL = tan 1 (WBtan (δvir) WB 0,5 TWtan (δvir)) δR = tan − 1 (WBtan (δvir) WB + 0,5 TWW

На иллюстрации и в уравнениях используются эти переменные.

δin

Угол поворота рулевого управления

δL

Угол левого колеса

δR

Угол прямого колеса

δvir

Угол виртуального колеса

TW

Ширина дорожки

WB

Основание колеса

γ

Коэффициент рулевого управления

Зубчатая рейка

Для идеального рулевого управления рейкой и шестерней шестерни преобразуют вращение рулевого управления в линейное движение.

Figure of rack, rod, and arm in rack and pinion steering mechanism

Figure of rod in rack and pinion steering mechanism

Для вычисления углов поворота блок использует эти уравнения.

l1 = TW lrack2 ΔPl22 = l12 + D2ΔP = rδinβ = xeon2 tan 1 [Dl1] cos 1 [larm2 + l22 − lrod22larml2]

На иллюстрации и в уравнениях используются эти переменные.

δin

Угол поворота рулевого колеса

δL

Угол левого колеса

δR

Угол прямого колеса

TW

Ширина дорожки

r

Радиус шестерни

ΔP

Линейное изменение положения стойки

D

Расстояние между передней осью и стойкой

lrack

Длина корпуса стойки

larm

Длина рулевого рычага

lrod

Длина тяги

Параллель

Для параллельного рулевого управления углы колес равны.

Figure parallel steering where wheel angles are equal

Для вычисления углов поворота блок использует это уравнение.

δR = δL = δinγ

На иллюстрации и в уравнениях используются эти переменные.

δin

Угол поворота рулевого колеса

δL

Угол левого колеса

δR

Угол прямого колеса

γ

Коэффициент рулевого управления

Порты

Вход

развернуть все

Крутящий момент

Крутящий момент левого колеса в Н· м.

Крутящий момент на правом колесе в Н· м.

Скорость транспортного средства, v, в м/с.

Зависимости

Создать VehSpd, выберите Power assist.

Продукция

развернуть все

Сигнал шины содержит эти блочные вычисления.

СигналОписаниеЕдиница

StrgWhlAng

Угол поворота рулевого колеса

радиус

StrgWhlSpd

Угловая скорость руля

рад/с

ShftAng

Угол вала

радиус

ShftSpd

Угловая скорость вала

рад/с

AngLft

Угол левого колеса

радиус

SpdLft

Угловая скорость левого колеса

рад/с

AngRght

Угол прямого колеса

радиус

SpdRght

Угловая скорость правого колеса

рад/с

TrqAst

Помощь в создании крутящего момента

Н· м

PwrAst

Силовая помощь

W

PwrLoss

Потеря питания

W

InstStrgRatio

Мгновенный коэффициент рулевого управления

НА

Угол левого колеса, δL, в рад.

Угол прямого колеса, δR, в рад.

Параметры

развернуть все

Для указания типа рулевого управления используется параметр Type.

НастройкаБлокирование реализации

Ackerman

Идеальное рулевое управление Ackerman. Углы колеса имеют общий центр круга поворота.

Rack and pinion

Идеальное рулевое управление рейкой и шестерней. Зубчатые колеса преобразуют поворот рулевого управления в линейное движение.

Parallel

Параллельное рулевое управление. Углы колес равны.

Зависимости

Эта таблица суммирует тип и параметризованные зависимости параметров.

НапечататьПараметризовано поСоздание параметров

Ackerman

Constant

Ширина дорожки, TrckWdth

Колесная база, WhlBase

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Рулевое управление, StrgRatio

Lookup table

Ширина дорожки, TrckWdth

Колесная база, WhlBase

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts

Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl

Rack and pinion

Constant

Ширина дорожки, TrckWdth

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Длина рулевого рычага, StrgArmLngth

Длина корпуса стойки, RckCsLngth

Длина тяги, Р RodLngth

Расстояние между передней осью и стативом, D

Радиус шестерни, PnnРадиус

Lookup table

Ширина дорожки, TrckWdth

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts

Длина рулевого рычага, StrgArmLngth

Длина корпуса стойки, RckCsLngth

Длина тяги, Р RodLngth

Расстояние между передней осью и стативом, D

Радиус шестерни, PnnРадиус Tbl

ParallelConstant

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Рулевое управление, StrgRatio

Lookup table

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts

Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl

Чтобы указать тип данных для рулевого механизма, используйте параметр Parametrized by.

НастройкаБлокирование реализации

Constant

Механизм рулевого управления использует постоянные данные параметров.

Lookup table

Механизм управления реализует таблицы для данных параметров.

Зависимости

Эта таблица суммирует тип и параметризованные зависимости параметров.

НапечататьПараметризовано поСоздание параметров

Ackerman

Constant

Ширина дорожки, TrckWdth

Колесная база, WhlBase

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Рулевое управление, StrgRatio

Lookup table

Ширина дорожки, TrckWdth

Колесная база, WhlBase

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts

Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl

Rack and pinion

Constant

Ширина дорожки, TrckWdth

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Длина рулевого рычага, StrgArmLngth

Длина корпуса стойки, RckCsLngth

Длина тяги, Р RodLngth

Расстояние между передней осью и стативом, D

Радиус шестерни, PnnРадиус

Lookup table

Ширина дорожки, TrckWdth

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts

Длина рулевого рычага, StrgArmLngth

Длина корпуса стойки, RckCsLngth

Длина тяги, Р RodLngth

Расстояние между передней осью и стативом, D

Радиус шестерни, PnnРадиус Tbl

ParallelConstant

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Рулевое управление, StrgRatio

Lookup table

Диапазон рулевого управления, StrgRng

Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts

Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl

Если выбран параметр «Помощь по питанию», можно указать таблицу поиска помощи по крутящему моменту, fatrq, которая является функцией скорости транспортного средства, v, и входного крутящего момента рулевого колеса.

tiast = ftrq (v, startin)

Блок использует входной крутящий момент рулевого колеса и помогает рассчитать динамику рулевого управления.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Используйте параметр Location для указания переднего или заднего рулевого управления.

НастройкаВнедрение
Фронт

Переднее рулевое управление

Figure of front steering turning right

Задняя часть

Заднее рулевое управление

Figure of rear steering turning right

Общая информация

Ширина пути, TW, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип значение Ackerman или Rack and pinion.

Основание колеса, WB, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип значение Ackerman.

Диапазон рулевого управления, в радиусах. Блок ограничивает углы колеса, чтобы оставаться в пределах диапазона рулевого управления.

Рулевое отношение, γ, безразмерное.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

  • Задать тип для Ackerman или Parallel.

  • Задать параметризованное значение Constant.

Точки останова угла поворота, в рад.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте Параметризовано Lookup table.

Таблица рулевого передаточного числа, γ, безразмерная.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

  • Задать тип для Ackerman или Parallel.

  • Задать параметризованное значение Lookup table.

Зубчатая рейка

Длина рулевого рычага, larm, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип значение Rack and pinion.

Длина корпуса эстакады, lrack, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип значение Rack and pinion.

Длина тяги, лрод, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип значение Rack and pinion.

Расстояние между передней осью и рейкой, D, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип значение Rack and pinion.

Радиус шестерни, r, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

  • Задать тип для Rack and pinion.

  • Задать параметризованное значение Constant.

Таблица радиусов шестерен, r, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

  • Задать тип для Rack and pinion.

  • Задать параметризованное значение Lookup table.

Динамика

Инерция рулевого колеса, J1, в кг * м ^ 2.

Инерция рулевого механизма, J2, в кг * м ^ 2.

Верхний гистерезисный модификатор, βu, безразмерный.

Модификатор нижнего гистерезиса, βl, безразмерный.

Гашение гистерезиса, b1, в Н· м· с/рад.

Жесткость гистерезиса, к1, в Н· м/рад.

Демпфирование руля, b2, в Н· м· с/рад.

Демпфирование рулевого механизма, b3, в Н· м· с/рад.

Начальный угол рулевого управления, start0, в рад.

Начальная угловая скорость рулевого управления в рад/с.

Фрикционный крутящий момент, в Н· м.

Силовая помощь

Точки останова крутящего момента руля, в Н· м.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Точки останова транспортного средства, в м/с.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Вспомогательная таблица крутящего момента, ftrq, в Н· м.

Справочная таблица вспомогательного крутящего момента представляет собой функцию скорости транспортного средства, v, и входного крутящего момента рулевого колеса.

tiast = ftrq (v, startin)

Блок использует входной крутящий момент рулевого колеса и помогает рассчитать динамику рулевого управления.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Поддерживающий предел крутящего момента, в Н· м.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Поддерживающий предел мощности, в Н· м/с.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Содействие эффективности крутящего момента, безразмерность.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Частота отсечки, в рад/с.

Зависимости

При выборе «Power assist» создается VehSpd входной порт и эти параметры.

Силовая помощьПараметры

on

Точки останова рулевого колеса, TrqBpts

Точки останова транспортного средства, VehSpdBpts

Вспомогательная таблица крутящего момента, TrqTbl

Поддерживающий предел крутящего момента, TrqLmt

Вспомогательный предел мощности, PwrLmt

Содействие эффективности крутящего момента, Эта

Частота отсечки, omega_c

Ссылки

[1] Кролла, Дэвид, Дэвид Фостер, и др. Энциклопедия автомобильной техники. Том 4, часть 5 (системы шасси) и часть 6 (электрические и электронные системы). Чичестер, Западный Суссекс, Великобритания: John Wiley & Sons Ltd, 2015.

[2] Гиллеспи, Томас. Основы динамики транспортных средств. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров, 1992.

[3] Комитет по стандартам динамики транспортных средств. Терминология динамики транспортных средств. SAE J670. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров, 2008.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

.
Представлен в R2018a