Кинематическое рулевое управление

Кинематическое рулевое управление Ackerman, реечные и параллельные рулевые механизмы

Библиотека:
Блок/управление динамикой транспортного средства

Описание

Блок кинематического рулевого управления реализует модель рулевого управления для определения углов левого и правого колес для Акермана, реечных и параллельных рулевых механизмов. Блок использует систему координат транспортного средства.

Для указания типа рулевого управления используется параметр Type.

Настройка	Блокирование 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.

Настройка	Блокирование 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.

Настройка	Внедрение
Фронт	Переднее рулевое управление
Задняя часть	Заднее рулевое управление

Настройка

Внедрение

Фронт

Переднее рулевое управление

Figure of front steering turning right

Задняя часть

Заднее рулевое управление

Figure of rear steering turning right

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.

$\begin{array}{l} \cot (_{} δL) -_{\cot} (\frac{δR}{)} \\ =_{} \frac{_{}}{} \\ {TWWBδvir}_{} =^{} \frac{δinγ δL = \tan_{-} 1}{(WBtan ({δvir}_{)} WB} \\ -_{}^{} \frac{0,5 TWtan ({δvir}_{))}}{δR = \tan − 1 (_{}} WBtan \end{array}$ (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.

$\begin{array}{l} _{l1} \frac{= {TW}_{-}}{} \\ {lrack2}_{}^{−}_{}^{} {ΔPl22}^{} \\ = {l12}_{+} \\ \frac{}{} D2ΔP =^{} \frac{}{{rδinβ}_{}} = {xeon2}^{-} \frac{_{\tan -}^{} 1_{[}^{} {Dl1}_{] -}^{}}{_{\cos -}_{1}} \end{array}$ [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.

$_{δR} =_{} \frac{{δL}_{=}}{}$ 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

`AngIn` - Угол поворота рулевого управления
`scalar`

Угол поворота, _δв, в рад.

Продукция

развернуть все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины содержит этот блок вычисления.

Сигнал	Описание	Переменная	Единица
`InstStrgRatio`	Мгновенный коэффициент рулевого управления	γ	НА

`AngLft` - Угол левого колеса
`scalar`

Угол левого колеса, _δL, в рад.

`AngRght` - Угол прямого колеса
`scalar`

Угол прямого колеса, _δR, в рад.

Параметры

развернуть все

`Type` - Выбор типа рулевого управления
`Ackerman` (по умолчанию) | `Rack and pinion` | `Parallel`

Для указания типа рулевого управления используется параметр Type.

Настройка	Блокирование 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.

Напечатать	Параметризовано по	Создание параметров
`Ackerman`	`Constant`	Ширина дорожки, TrckWdth Колесная база, WhlBase Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Рулевое управление, StrgRatio
`Ackerman`	`Lookup table`	Ширина дорожки, TrckWdth Колесная база, WhlBase Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl
`Rack and pinion`	`Constant`	Ширина дорожки, TrckWdth Зона нечувствительности, БД 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
`Rack and pinion`	`Lookup table`	Ширина дорожки, TrckWdth Зона нечувствительности, БД 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
`Parallel`	`Constant`	Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Рулевое управление, StrgRatio
`Parallel`	`Lookup table`	Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl

`Parametrized by` - Выберите параметризацию
`Constant` (по умолчанию) | `Lookup table`

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

Настройка	Блокирование 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.

Напечатать	Параметризовано по	Создание параметров
`Ackerman`	`Constant`	Ширина дорожки, TrckWdth Колесная база, WhlBase Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Рулевое управление, StrgRatio
`Ackerman`	`Lookup table`	Ширина дорожки, TrckWdth Колесная база, WhlBase Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl
`Rack and pinion`	`Constant`	Ширина дорожки, TrckWdth Зона нечувствительности, БД 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
`Rack and pinion`	`Lookup table`	Ширина дорожки, TrckWdth Зона нечувствительности, БД 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
`Parallel`	`Constant`	Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Рулевое управление, StrgRatio
`Parallel`	`Lookup table`	Зона нечувствительности, БД Диапазон рулевого управления, StrgRng Точки останова угла рулевого управления, StrgAngBpts Таблица рулевых коэффициентов, StrgTBl

`Location` - Выберите местоположение
Спереди (по умолчанию) | Сзади

Используйте параметр Location для указания переднего или заднего рулевого управления.

Настройка	Внедрение
Фронт	Переднее рулевое управление
Задняя часть	Заднее рулевое управление

Настройка

Внедрение

Фронт

Переднее рулевое управление

Figure of front steering turning right

Задняя часть

Заднее рулевое управление

Figure of rear steering turning right

`Normalization factor, NrmFctr` - Отрегулировать угол поворота руля
`scalar`

Коэффициент, _NrmFctr, который блок использует для регулировки коэффициента поворота, γ или радиуса шестерни, r. Блок может нормализоваться, только если параметризован значением Constant.

Чтобы настроить коэффициент поворота или радиус шестерни, щелкните Нормализовать (Normalize).

Тип рулевого управления Нормализация

Тип рулевого управления	Нормализация
`Ackerman` `Parallel`	Блок обновляет коэффициент управления, параметр StrgRatio, до нормализованного значения _{γ nrm}, заданного этим уравнением. $_{γ nrm} \frac{=}{_{}}$ 1NrmFctr
`Rack and pinion`	Блок обновляет значение параметра Радиус шестерни (PnnRadius) с использованием коэффициента нормализации _NrmFctr.

Ackerman

Parallel

Блок обновляет коэффициент управления, параметр StrgRatio, до нормализованного значения _{γ nrm}, заданного этим уравнением.

$_{γ nrm} \frac{=}{_{}}$ 1NrmFctr

Rack and pinion

Блок обновляет значение параметра Радиус шестерни (PnnRadius) с использованием коэффициента нормализации _NrmFctr.

Общая информация

`Track width, TrckWdth` - Ширина
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Ширина пути, TW, в м.

Зависимости

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

`Wheel base, WhlBase` - База
`1.524` (по умолчанию) | `scalar`

Основание колеса, WB, в м.

Зависимости

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

`Deadband, Db` - Зона нечувствительности
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Угол поворота зоны нечувствительности перед зацеплением шестерни с шестерней, в рад.

`Steering range, StrgRng` - Диапазон
`1.25*pi` (по умолчанию) | `scalar`

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

`Steering ratio, StrgRatio` - Коэффициент
`100` (по умолчанию) | `scalar`

Рулевое отношение, γ, безразмерное.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Задать тип для Ackerman или Parallel.
Задать параметризованное значение Constant.

`Steering angle breakpoints, StrgAngBpts` - Точки останова
`[-6.2832 -5.0265 -3.7699 -2.5133 -1.2566 0 1.2566 2.5133 3.7699 5.0265 6.2832]` (по умолчанию) | `vector`

Точки останова угла поворота, в рад.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте Параметризовано Lookup table.

`Steering ratio table, StrgRatioTbl` - Таблица
`[13.5000 13.3750 13.2500 13.1250 13.0000 13.0000 13.0000 13.1250 13.2500 13.3750 13.5000]` (по умолчанию) | `vector`

Таблица рулевого передаточного числа, γ, безразмерная.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Задать тип для Ackerman или Parallel.
Задать параметризованное значение Lookup table.

Зубчатая рейка

`Steering arm length, StrgArmLngth` - Длина
`0.1` (по умолчанию) | `scalar`

Длина рулевого рычага, _larm, в м.

Зависимости

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

`Rack casing length, RckCsLngth` - Длина
`0.5` (по умолчанию) | `scalar`

Длина корпуса эстакады, _lrack, в м.

Зависимости

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

`Tie rod length, TieRodLngth` - Длина
`0.248` (по умолчанию) | `scalar`

Длина тяги, _лрод, в м.

Зависимости

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

`Distance between front axis and rack, D` - Расстояние
`0.2` (по умолчанию) | `scalar`

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

Зависимости

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

`Pinion radius, PnnRadius` - Радиус
`0.0057` (по умолчанию) | `scalar`

Радиус шестерни, r, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Задать тип для Rack and pinion.
Задать параметризованное значение Constant.

`Pinion radius table, PnnRadiusTbl` - Таблица
`[0.0055 0.0055 0.0056 0.0057 0.0057 0.0057 0.0058 0.0057 0.0056 0.0055 0.0055]` (по умолчанию) | `vector`

Таблица радиусов шестерен, r, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Задать тип для Rack and pinion.
Задать параметризованное значение Lookup table.

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™

См. также

Динамическое рулевое управление | Отображенное рулевое управление

Документация

Кинематическое рулевое управление

Описание

Типы рулевого управления

Порты

Вход

AngIn - Угол поворота рулевого управления scalar

Продукция

Info - Сигнал шины автобус

AngLft - Угол левого колеса scalar

AngRght - Угол прямого колеса scalar

Параметры

Type - Выбор типа рулевого управления Ackerman (по умолчанию) | Rack and pinion | Parallel

Зависимости

Parametrized by - Выберите параметризацию Constant (по умолчанию) | Lookup table

Зависимости

Location - Выберите местоположение Спереди (по умолчанию) | Сзади

Normalization factor, NrmFctr - Отрегулировать угол поворота руля scalar

Track width, TrckWdth - Ширина 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Wheel base, WhlBase - База 1.524 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Deadband, Db - Зона нечувствительности 0 (по умолчанию) | scalar

Steering range, StrgRng - Диапазон 1.25*pi (по умолчанию) | scalar

Steering ratio, StrgRatio - Коэффициент 100 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Steering angle breakpoints, StrgAngBpts - Точки останова [-6.2832 -5.0265 -3.7699 -2.5133 -1.2566 0 1.2566 2.5133 3.7699 5.0265 6.2832] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Steering ratio table, StrgRatioTbl - Таблица [13.5000 13.3750 13.2500 13.1250 13.0000 13.0000 13.0000 13.1250 13.2500 13.3750 13.5000] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Steering arm length, StrgArmLngth - Длина 0.1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Rack casing length, RckCsLngth - Длина 0.5 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Tie rod length, TieRodLngth - Длина 0.248 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Distance between front axis and rack, D - Расстояние 0.2 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Pinion radius, PnnRadius - Радиус 0.0057 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Pinion radius table, PnnRadiusTbl - Таблица [0.0055 0.0055 0.0056 0.0057 0.0057 0.0057 0.0058 0.0057 0.0056 0.0055 0.0055] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация по блокам Vehicle Dynamics

Поддержка

`AngIn` - Угол поворота рулевого управления
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`AngLft` - Угол левого колеса
`scalar`

`AngRght` - Угол прямого колеса
`scalar`

`Type` - Выбор типа рулевого управления
`Ackerman` (по умолчанию) | `Rack and pinion` | `Parallel`

`Parametrized by` - Выберите параметризацию
`Constant` (по умолчанию) | `Lookup table`

`Location` - Выберите местоположение
Спереди (по умолчанию) | Сзади

`Normalization factor, NrmFctr` - Отрегулировать угол поворота руля
`scalar`

`Track width, TrckWdth` - Ширина
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Wheel base, WhlBase` - База
`1.524` (по умолчанию) | `scalar`

`Deadband, Db` - Зона нечувствительности
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Steering range, StrgRng` - Диапазон
`1.25*pi` (по умолчанию) | `scalar`

`Steering ratio, StrgRatio` - Коэффициент
`100` (по умолчанию) | `scalar`

`Steering angle breakpoints, StrgAngBpts` - Точки останова
`[-6.2832 -5.0265 -3.7699 -2.5133 -1.2566 0 1.2566 2.5133 3.7699 5.0265 6.2832]` (по умолчанию) | `vector`

`Steering ratio table, StrgRatioTbl` - Таблица
`[13.5000 13.3750 13.2500 13.1250 13.0000 13.0000 13.0000 13.1250 13.2500 13.3750 13.5000]` (по умолчанию) | `vector`

`Steering arm length, StrgArmLngth` - Длина
`0.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Rack casing length, RckCsLngth` - Длина
`0.5` (по умолчанию) | `scalar`

`Tie rod length, TieRodLngth` - Длина
`0.248` (по умолчанию) | `scalar`

`Distance between front axis and rack, D` - Расстояние
`0.2` (по умолчанию) | `scalar`

`Pinion radius, PnnRadius` - Радиус
`0.0057` (по умолчанию) | `scalar`

`Pinion radius table, PnnRadiusTbl` - Таблица
`[0.0055 0.0055 0.0056 0.0057 0.0057 0.0057 0.0058 0.0057 0.0056 0.0055 0.0055]` (по умолчанию) | `vector`

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