exponenta event banner

Прогнозирующий драйвер

Прогнозирующий контроллер водителя для отслеживания продольной скорости и поперечной траектории

  • Библиотека:
  • Блок динамики транспортного средства/Сценарии транспортного средства/Водитель

  • Predictive Driver block

Описание

Блок прогнозирующего привода реализует контроллер, который генерирует нормализованные команды управления, ускорения и торможения для отслеживания продольной скорости и бокового опорного смещения. Нормализованные команды могут варьироваться от -1 до 1. Контроллер использует одноколейную (велосипедную) модель для оптимального одноточечного предварительного просмотра.

Конфигурации

Внешние действия

Параметры External Actions используются для создания входных портов для сигналов, которые можно использовать для моделирования стандартных тестовых маневров. Блок использует этот порядок приоритетов для команд ввода: disable (самый высокий), hold, override.

В этой таблице представлены параметры внешних действий.

Цель

Параметр внешнего действия

Входные порты

Тип данных

Переопределите команду accelerator с помощью команды input acceleration.

Переопределение ускорителя

EnablAccelOvr

Boolean

AccelOvrCmd

double

Удерживайте текущее значение команды ускорения.

Удержание ускорителя

AccelHldBoolean

Отключите команду ускорения.

Отключение ускорителя

AccelZeroBoolean

Переопределите команду замедлителя с помощью входной команды замедления.

Переопределение замедлителя

EnablDecelOvr

Boolean

DecelOvrCmd

double

Удерживайте команду замедлителя при текущем значении.

Удержание замедлителя

DecelHldBoolean

Деактивизируйте команду замедлителя.

Отключение замедлителя

DecelZeroBoolean

Переопределите команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления.

Переопределение рулевого управления

EnblSteerOvr

Boolean

SteerOvrCmd

double

Удерживайте текущее значение команды рулевого управления.

Удержание рулевого управления

SteerHldBoolean

Отключите команду рулевого управления.

Отключение рулевого управления

SteerZeroBoolean

Контроллеры

Используйте параметр Продольный тип элемента управления, cntrlType, чтобы указать одну из этих опций элемента управления.

Настройка

Блокирование реализации

PI

Пропорционально-интегральное (PI) управление с подачей сигнала слежения и усилением подачи вперед.

Scheduled PI

Управление PI с отслеживанием усиления и усиления подачи вперед, которые являются функцией скорости транспортного средства.

Predictive

Оптимальная модель управления с одноточечным предварительным просмотром (заглядыванием вперед), разработанная C. C. MacAdam1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением водителя во время маневров следования по траектории и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (заглядывать вперед) для следования по предопределенному пути. Для реализации модели MacAdam, блок:

  • Представляет динамику в виде линейного однопутного (велосипедного) транспортного средства

  • Минимизирует предварительный просмотр сигнала ошибки в одной точке на T * секунд вперед по времени

  • Счета отставания водителя от перцепционных и нервно-мышечных механизмов

Для указания типа бокового элемента управления используется параметр Тип бокового элемента управления ControlTypeLat. В таблице указывается реализация блока.

Настройка

Блокирование реализации

Predictive (по умолчанию)

Оптимальная модель управления с одноточечным предварительным просмотром (заглядыванием вперед), разработанная C. C. MacAdam1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением водителя во время маневров следования по траектории и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (заглядывать вперед) для следования по предопределенному пути.

Stanley

Контроллер, который использует способ Stanley4 для минимизации ошибки положения и ошибки угла текущей позы относительно эталонной позы.

На панели Управление привязками (Reference Control) используйте:

  • Векторный ввод для опорного параметра и параметра позы обратной связи для ввода для задания входного значения.

    НастройкаВнедрение
    off (по умолчанию)

    Блок использует продольную, боковую привязку и привязку рыскания (LongRef, LatRef, LatRefвходные порты и обратная связь (LongFdbk, LatFdbk, LatFdbk) входные порты для точки отсчета и обратной связи.

    on

    Блок использует входные порты, RefPose и CurrPose, для опорной позы и позы обратной связи соответственно.

  • Включить параметр dynamics, чтобы указать тип модели для используемого контроллера.

    НастройкаВнедрение
    off (по умолчанию)

    Контроллер использует кинематическую модель велосипеда, которая подходит для пути следования в низкоскоростных средах, таких как стоянки, где инерционные эффекты минимальны.

    on

    Контроллер использует динамическую модель велосипеда, которая подходит для пути следования в высокоскоростных средах, таких как автомагистрали, где инерционные эффекты более выражены.

Изменение

Используйте параметр Shift Type, ShftType, чтобы задать одну из этих опций смены.

Настройка

Блокирование реализации

None

Нет передачи. Блок выдает постоянную передачу 1.

Эта настройка используется для минимизации количества параметров, необходимых для формирования команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед. Эта настройка не допускает движения транспортного средства в обратном направлении.

Reverse, Neutral, Drive

Блок использует диаграмму Stateflow ® для моделирования планирования обратного, нейтрального и приводного переключения передач.

Эта настройка используется для генерации команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад с использованием простого планирования переключения передач в обратном, нейтральном и ведущем направлениях. В зависимости от состояния транспортного средства и обратной связи по скорости транспортного средства блок использует начальную передачу и время, необходимые для переключения транспортного средства вверх в движение или вниз в обратное или нейтральное положение.

Для нейтральных передач блок использует команды торможения для управления скоростью транспортного средства. Для передач заднего хода блок использует команду ускорения для генерирования крутящего момента и команду торможения для снижения скорости транспортного средства.

Scheduled

Блок использует диаграмму Stateflow для моделирования планирования обратного, нейтрального, стояночного и N-ступенчатого переключения передач.

Эта настройка используется для генерации команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад с использованием планирования переключения передач в обратном, нейтральном, стояночном и N-ступенчатом режиме. В зависимости от состояния транспортного средства и обратной связи по скорости транспортного средства блок использует эти параметры для определения:

  • Начальная передача

  • Положение педали акселератора повышающей и понижающей передач

  • Скорость переключения на повышенную и пониженную передачу

  • Сроки переключения и включения прямого и обратного направления из нейтрального положения

Для нейтральных передач блок использует команды торможения для управления скоростью транспортного средства. Для передач заднего хода блок использует команду ускорения для генерирования крутящего момента и команду торможения для снижения скорости транспортного средства.

External

Блок использует входную передачу, состояние транспортного средства и обратную связь скорости для формирования команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад.

Для нейтральных передач блок использует команды торможения для управления скоростью транспортного средства. Для передач заднего хода блок использует команду ускорения для генерирования крутящего момента и команду торможения для снижения скорости транспортного средства.

Единицы

Используйте параметры и Продольные единицы измерения скорости, velUnits и Angular Units, angUnits, чтобы задать единицы измерения для входного и выходного портов.

Зубчатый сигнал

Используйте параметр выходного сигнала зубчатого колеса для создания GearCmd выходной порт. GearCmd сигнал содержит целое значение управляемой передачи транспортного средства.

Механизм

Целое число

Парк

80

Перемена

-1

Нейтральный

0

Двигатель

1

Механизм

Gear number

Выходной угол маховика

Используйте параметр «Выходной угол маховика» для задания единиц измерения для рулевых портов.

Настройка

Блокирование реализации

Порт

off (по умолчанию)

Командный угол поворота, нормированный от -1 до 1. Блок использует предел насыщения угла колеса шины Предел угла колеса шины, параметр theta для нормализации команды.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления, нормализованной от -1 до 1.

SteerOvrCmd - Вход

on

Командируемый угол поворота, в единицах, указанных в угловых единицах, angUnits.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления в единицах измерения, заданных angUnits, angUnits.

SteerOvrCmd - Вход

Контроллер: PI Speed-Tracking

Если для типа элемента управления задано значение PI или Scheduled PIблок реализует пропорционально-интегральное (PI) управление с подачей сигнала слежения и усилениями прямой передачи. Для Scheduled PI блок использует коэффициенты усиления прямой подачи, которые являются функцией скорости транспортного средства.

Для вычисления выходного сигнала управления скоростью блок использует эти уравнения.

Настройка

Уравнение

PI

y=Kffvnomvref+Kperefvnom+∫ (Kierefvnom + Kaweout) dt + Kg

Scheduled PI

y = Kff (v) vnomvref + Kp (v) erefvnom+∫ (Ki (v) erefvnom + Kaweout) erefdt + Kg (v)

where:eref=vref−veout=ysat−yysat={−1y<−1y−1≤y≤111<y

Фильтр нижних частот с погрешностью скорости использует эту передаточную функцию.

H (s)   =1τerrs+1 для   τerr> 0

Для вычисления команд ускорения и торможения блок использует эти уравнения.

yacc={0ysat<0ysat0≤ysat≤111<ysatydec={0ysat>0−ysat−1≤ysat≤01ysat<−1

Уравнения используют эти переменные.

vnom

Номинальная скорость транспортного средства

Kp

Пропорциональный коэффициент усиления

Ки

Интегральное усиление

Kaw

Усиление защиты от навивки

Kff

Коэффициент усиления при движении вперед по скорости

Kg

Коэффициент усиления при подаче под углом уклона

θ

Угол уклона

τerr

Ошибка при фильтрации константы времени

y

Номинальная выходная величина управления

ysat

Величина насыщенного выходного сигнала управления

eref

Ошибка скорости

eout

Разность между насыщенными и номинальными выходами управления

yacc

Сигнал ускорения

ydec

Сигнал торможения

v

Сигнал обратной связи по скорости

vref

Опорный сигнал скорости

Контроллер: Прогнозное отслеживание скорости

Если для параметра Тип продольного элемента управления (Longental control type), Тип cntrlType (cntrlType) или Тип бокового элемента управления (Lateral control type) задано значение Predictiveблок реализует оптимальную модель управления одноточечным предварительным просмотром (заглядыванием вперед), разработанную C. C. MacAdam1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением водителя во время маневров следования по траектории и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (заглядывать вперед) для следования по предопределенному пути. Для реализации модели MacAdam, блок:

  • Представляет динамику в виде линейного однопутного (велосипедного) транспортного средства

  • Минимизирует предварительный просмотр сигнала ошибки в одной точке на T * секунд вперед по времени

  • Счета отставания водителя от перцепционных и нервно-мышечных механизмов

Динамика транспортного средства

Для бокового движения и движения рыскания блок реализует эти линейные динамические уравнения.

x1=Ux˙1=x2=Kptm + vr−gsin (γ) +Frx1y˙=v+Uψv˙ = [−2 (CαF+CαR) mU] v + [2 (bCαR−aCαF) mU−U] r + (2CαFm) δFr˙ = [2 (bCαR−aCαF) IU] v + [−2 (a2CαF+b2CαR) IU] r + (2aCαFI) δFψ˙=r

В матричной нотации:

x˙=Fx+guwhere:x = [x1x2yvrψ]F = [010000Frm000v000010U000−2 (CαF+CαR) mU2 (bCαR−aCαF) mU−U00002 (bCαR−aCαF) IU−2 (a2CαF+b2CαR) IU0000010] g =  [00Kptm00002CαFm02aCαFI00]u = [δF ] u¯=u− m2Kptgsin (γ)

Модель с одной точкой предполагает минимальный предварительный просмотр сигнала ошибки в одной точке на T * секунд вперед по времени. a * - способность водителя прогнозировать будущую реакцию транспортного средства на основе текущего входного сигнала управления рулевым управлением. b * - способность водителя прогнозировать будущую реакцию транспортного средства на основе текущего состояния транспортного средства. Блок использует эти уравнения.

a * = (T *) mT[I+∑n=1∞Fn (T *) n (n + 1)!] gb*=mT[I+∑n=1∞Fn (T *) nn!] mT = [111000]

Уравнения используют эти переменные.

a, b

Расположение шины вперед и назад, соответственно

m

Масса транспортного средства

Я

Инерция вращения транспортного средства

CɑF

Коэффициент поворота передней шины

CɑR

Коэффициент поворота задней шины

a *, b *

Скаляр прогнозирования драйвера и коэффициент усиления вектора соответственно

x

Прогнозируемый вектор состояния транспортного средства

v

Поперечная скорость

r

Скорость рыскания

Ψ

Угол курса переднего колеса

y

Боковое смещение

F

Системная матрица

δ, δF

Угол поворота и угол поворота передней оси соответственно

γ

Угол уклона

g

Вектор коэффициента управления

U

Прямая (продольная) скорость транспортного средства

Т *

Окно времени предварительного просмотра

(t + T *)

Предварительный просмотр входного сигнала тракта T * секунд вперед

u

Тяговая сила

mT

Вектор постоянного наблюдателя; обеспечивает боковое положение транспортного средства

площадь

Статическое сопротивление качению и трансмиссии

br

Линейное сопротивление качению и трансмиссии

cr

Аэродинамическое сопротивление качению и трансмиссии

Франк

Сопротивление качению

Оптимизация

Одноточечная модель, реализованная блоком, находит команду управления, которая минимизирует локальный индекс производительности J за текущий интервал предварительного просмотра (t, t + T).

J=1T∫tt+T[f (start) y (start)] 2dstart

Чтобы минимизировать J относительно команды рулевого управления, это условие должно быть выполнено.

dJdu = 0

Вы можете выразить оптимальное решение управления с точки зрения текущей неоптимальной и соответствующей ненулевой выходной ошибки предварительного просмотра T * сек ahead1, 2, 3.

uo (t) = u (t) + e (t + T *) a *

Блок использует расстояние предварительного просмотра и продольную скорость транспортного средства для определения временного окна предварительного просмотра.

T * = ЛОГИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА

Уравнения используют эти переменные.

Т *

Окно времени предварительного просмотра

(t + T *)

Предварительный просмотр входного сигнала тракта T * сек вперед

y (t + T *)

Предварительный просмотр выхода установки T * сек вперед

e (t + T *)

Предварительный просмотр сигнала ошибки T * сек вперед

u (t), uo (t)

Угол поворота и оптимальный угол поворота соответственно

L

Расстояние предварительного просмотра

J

Индекс производительности

U

Прямая (продольная) скорость транспортного средства

Отставание водителя

Одноточечная модель, реализуемая блоком, вводит отставание драйвера. Задержка драйвера приводит к задержке, когда драйвер отслеживает задачи. В частности, это задержка переноса, вытекающая из воспринимающих и нервно-мышечных механизмов. Для вычисления задержки передачи драйвера блок реализует это уравнение.

H (s) = e − sü

Уравнения используют эти переменные.

τ

Задержка транспортировки водителя

y (t + T *)

Предварительный просмотр выхода установки T * сек вперед

e (t + T *)

Предварительный просмотр сигнала ошибки T * сек вперед

u (t), uo (t)

Угол поворота и оптимальный угол поворота соответственно

J

Индекс производительности

Контроллер: Боковое отслеживание пути Стэнли

Если для параметра Тип бокового элемента управления задано значение controlTypeLat Stanleyблок реализует метод Стэнли 4. Для вычисления команды угла поворота контроллер Стэнли минимизирует ошибку положения и ошибку угла текущей позы относительно исходной позы. Направление движения транспортного средства определяет эти значения ошибок.

Для вычисления команды угла поворота контроллер минимизирует ошибку положения и ошибку угла текущего положения относительно опорного положения.

  • Погрешность положения представляет собой боковое расстояние от центра тяжести транспортного средства (CG) до контрольной точки на траектории.

  • Погрешность угла представляет собой угол транспортного средства по отношению к исходной траектории.

Порты

Вход

развернуть все

Ссылочная скорость, vref, в единицах, указанных в единицах продольной скорости, velUnits.

Ориентир смещения продольного центра масс (КМ), в инерциальной системе отсчёта, в м.

Зависимости

Чтобы включить этот порт:

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Stanley

  • Очистить векторный ввод для справки и обратной связи

Отсчет смещения бокового центра масс (CM), в инерциальной системе отсчёта, в м.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Stanley и очистить векторный ввод для справки и обратной связи.

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Predictive.

Включить переопределение команд управления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «Переопределение рулевого управления».

Типы данных: Boolean

Команда переопределения рулевого управления.

Используйте параметр «Выходной угол маховика» для задания единиц измерения для рулевых портов.

Настройка

Блокирование реализации

Порт

off (по умолчанию)

Командный угол поворота, нормированный от -1 до 1. Блок использует предел насыщения угла колеса шины Предел угла колеса шины, параметр theta для нормализации команды.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления, нормализованной от -1 до 1.

SteerOvrCmd - Вход

on

Командируемый угол поворота, в единицах, указанных в угловых единицах, angUnits.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления в единицах измерения, заданных angUnits, angUnits.

SteerOvrCmd - Вход

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «Переопределение рулевого управления».

Типы данных: double

Логический сигнал, содержащий команду управления при текущем значении.

Зависимости

Для активизации этого порта выберите Roring hold.

Типы данных: Boolean

Отключить команду управления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «Управление отключено».

Типы данных: Boolean

Включить переопределение команды ускорения.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «» Переопределение ускорения «».

Типы данных: Boolean

Команда переопределения ускорения, нормализованная от 0 до 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «» Переопределение ускорения «».

Типы данных: double

Логический сигнал, содержащий команду ускорения при текущем значении.

Зависимости

Для включения этого порта выберите Acceleration hold.

Типы данных: Boolean

Отключить команду ускорения.

Зависимости

Для включения этого порта выберите Acceleration disable.

Типы данных: Boolean

Включить переопределение команды замедления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «Переопределение замедления».

Типы данных: Boolean

Команда переопределения замедления, нормализованная от 0 до 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите «Переопределение замедления».

Типы данных: double

Логический сигнал, содержащий команду замедления при текущем значении.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Удержание замедления.

Типы данных: Boolean

Деактивизация команды замедления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Отключение замедления.

Типы данных: Boolean

Механизм

Целое число

Парк

80

Перемена

-1

Нейтральный

0

Двигатель

1

Механизм

Gear number

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите тип Shift, shftType в значение External.

Угол уклона дороги, γ, в град.

Опорная поза, заданная как вектор [x, y, Start]. x и y имеют значения в метрах, а Λ - в единицах, определяемых Angular units, angUnits.

x и y указывают опорную точку для направления транспортного средства в направлении. Λ задает угол ориентации траектории в этой опорной точке и является положительным в направлении против часовой стрелки.

Контрольная точка - это точка на пути, который находится ближе всего к CG транспортного средства. Можно использовать систему координат транспортного средства Z-up или Z-down, если для входных данных и параметров блока используется одна и та же система координат (Z-up или Z-down).

Figure indicating location of x, y, and theta on vehicle path

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Тип бокового управления controlTypeLat значение Stanley и выберите параметр Vector input for reference and feedback pose.

Типы данных: single | double

Продольная скорость транспортного средства, U, в неподвижной раме транспортного средства, в единицах, указанных в единицах продольной скорости, velUnits.

Текущая поза транспортного средства, указанная как вектор [x, y, Start]. x и y имеют значения в метрах, а Λ - в единицах, определяемых Angular units, angUnits.

x и y определяют местоположение транспортного средства, которое определяется как CG транспортного средства. Можно использовать систему координат транспортного средства Z-up или Z-down, если для входных данных и параметров блока используется одна и та же система координат (Z-up или Z-down).

Figure indicating location of x, y, and theta on vehicle path

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Тип бокового управления controlTypeLat значение Stanley и выберите параметр Vector input for reference and feedback pose.

Типы данных: single | double

Боковое смещение КМ, yo, в инерциальной системе отсчета, в м.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Stanley и очистить векторный ввод для справки и обратной связи.

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Predictive.

Поперечная скорость транспортного средства, vo, в неподвижной раме транспортного средства, в м/с.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте тип бокового управления controlTypeLat равным Predictive.

Угол рыскания транспортного средства в инерциальной системе отсчета, в единицах, определяемых угловыми единицами, angUnits.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Stanley и очистить векторный ввод для справки и позы обратной связи.

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Predictive.

Скорость рыскания, ro, в неподвижной раме транспортного средства, в единицах, определяемых угловыми единицами, angUnits в секунду.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте тип бокового управления controlTypeLat равным Predictive.

Продукция

развернуть все

Сигнал шины, содержащий эти блочные вычисления.

СигналПеременнаяОписание
SteerδF

Командованный угол поворота, нормированный от 0 до 1

Accelyacc

Управляемое ускорение транспортного средства, нормированное от 0 до 1

Decel ydec

Замедление транспортного средства, нормированное от 0 до 1

Gear

Целочисленное значение командуемой передачи

Clutch

Команда сцепления

ErrLatErrErreref

Разница в положении эталонного транспортного средства и положении транспортного средства.

ErrSqrSum∫0teref2dt

Интегрированный квадрат ошибки.

ErrMaxmax (eref (t))

Максимальная ошибка во время моделирования.

ErrMinmin (eref (t))

Минимальная ошибка во время моделирования.

LngErrErreref

Разница в исходной скорости транспортного средства и скорости транспортного средства

ErrSqrSum∫0teref2dt

Интегрированный квадрат ошибки

ErrMaxmax (eref (t))

Максимальная ошибка во время моделирования

ErrMinmin (eref (t))

Минимальная ошибка во время моделирования

ExtActionsEnblSteerOvr

Переопределение команды рулевого управления с помощью входной команды замедления

SteerOvrCmd

Ввести команду переопределения рулевого управления

SteerHld

Удерживать команду рулевого управления при текущем значении

SteerZero

Деактивизация команды рулевого управления

EnblAccelOvr

Переопределение команды ускорения с помощью входной команды ускорения

AccelOvrCmd

Команда переопределения ускорителя ввода

AccelHld

Удерживать команду ускорения при текущем значении

AccelZero

Отключить команду ускорения

EnblDecelOvr

Переопределение команды замедлителя с помощью входной команды замедления

DecelOvrCmd

Команда переопределения замедления ввода

DecelHld

Удерживать команду замедлителя при текущем значении

DecelZero

Деактивизация команды замедлителя

Командный угол поворота, δF.

Используйте параметр «Выходной угол маховика» для задания единиц измерения для рулевых портов.

Настройка

Блокирование реализации

Порт

off (по умолчанию)

Командный угол поворота, нормированный от -1 до 1. Блок использует предел насыщения угла колеса шины Предел угла колеса шины, параметр theta для нормализации команды.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления, нормализованной от -1 до 1.

SteerOvrCmd - Вход

on

Командируемый угол поворота, в единицах, указанных в угловых единицах, angUnits.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления в единицах измерения, заданных angUnits, angUnits.

SteerOvrCmd - Вход

Управляемое ускорение транспортного средства, yacc, нормализованное от 0 до 1.

Управляемое замедление транспортного средства, ydec, нормализованное от 0 до 1.

Целочисленное значение управляемой передачи транспортного средства.

Механизм

Целое число

Парк

80

Перемена

-1

Нейтральный

0

Двигатель

1

Механизм

Gear number

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Выходной зубчатый сигнал.

Параметры

развернуть все

Конфигурация

Внешние действия

Выберите для переопределения команды ускорения с помощью входной команды ускорения.

Зависимости

При выборе этого параметра создается EnblAccelOvr и AccelOvrCmd входные порты.

Выберите для удержания команды ускорения.

Зависимости

При выборе этого параметра создается AccelHld входной порт.

Выберите для отключения команды ускорения.

Зависимости

При выборе этого параметра создается AccelZero входной порт.

Выберите для переопределения команды замедления с помощью входной команды замедления.

Зависимости

При выборе этого параметра создается EnblDecelOvr и DecelOvrCmd входные порты.

Выберите для удержания команды замедления.

Зависимости

При выборе этого параметра создается DecelHld входной порт.

Выберите для отключения команды замедления.

Зависимости

При выборе этого параметра создается DecelZero входной порт.

Выберите для переопределения команды рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления.

Зависимости

При выборе этого параметра создается EnblSteerOvr и SteerOvrCmd входные порты.

Выберите для удержания команды рулевого управления.

Зависимости

При выборе этого параметра создается SteerHld входной порт.

Выберите для отключения команды управления.

Зависимости

При выборе этого параметра создается SteerZero входной порт.

Управление и смена

Тип продольного контроля.

Настройка

Блокирование реализации

PI

Пропорционально-интегральное (PI) управление с подачей сигнала слежения и усилением подачи вперед.

Scheduled PI

Управление PI с отслеживанием усиления и усиления подачи вперед, которые являются функцией скорости транспортного средства.

Predictive

Оптимальная модель управления с одноточечным предварительным просмотром (заглядыванием вперед), разработанная C. C. MacAdam1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением водителя во время маневров следования по траектории и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (заглядывать вперед) для следования по предопределенному пути. Для реализации модели MacAdam, блок:

  • Представляет динамику в виде линейного однопутного (велосипедного) транспортного средства

  • Минимизирует предварительный просмотр сигнала ошибки в одной точке на T * секунд вперед по времени

  • Счета отставания водителя от перцепционных и нервно-мышечных механизмов

Для указания типа бокового элемента управления используется параметр Тип бокового элемента управления ControlTypeLat. В таблице указывается реализация блока.

Настройка

Блокирование реализации

Predictive (по умолчанию)

Оптимальная модель управления с одноточечным предварительным просмотром (заглядыванием вперед), разработанная C. C. MacAdam1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением водителя во время маневров следования по траектории и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (заглядывать вперед) для следования по предопределенному пути.

Stanley

Контроллер, который использует способ Stanley4 для минимизации ошибки положения и ошибки угла текущей позы относительно эталонной позы.

На панели Управление привязками (Reference Control) используйте:

  • Векторный ввод для опорного параметра и параметра позы обратной связи для ввода для задания входного значения.

    НастройкаВнедрение
    off (по умолчанию)

    Блок использует продольную, боковую привязку и привязку рыскания (LongRef, LatRef, LatRefвходные порты и обратная связь (LongFdbk, LatFdbk, LatFdbk) входные порты для точки отсчета и обратной связи.

    on

    Блок использует входные порты, RefPose и CurrPose, для опорной позы и позы обратной связи соответственно.

  • Включить параметр dynamics, чтобы указать тип модели для используемого контроллера.

    НастройкаВнедрение
    off (по умолчанию)

    Контроллер использует кинематическую модель велосипеда, которая подходит для пути следования в низкоскоростных средах, таких как стоянки, где инерционные эффекты минимальны.

    on

    Контроллер использует динамическую модель велосипеда, которая подходит для пути следования в высокоскоростных средах, таких как автомагистрали, где инерционные эффекты более выражены.

Тип смены.

Настройка

Блокирование реализации

None

Нет передачи. Блок выдает постоянную передачу 1.

Эта настройка используется для минимизации количества параметров, необходимых для формирования команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед. Эта настройка не допускает движения транспортного средства в обратном направлении.

Reverse, Neutral, Drive

Блок использует диаграмму Stateflow для моделирования планирования обратного, нейтрального и приводного переключения передач.

Эта настройка используется для генерации команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад с использованием простого планирования переключения передач в обратном, нейтральном и ведущем направлениях. В зависимости от состояния транспортного средства и обратной связи по скорости транспортного средства блок использует начальную передачу и время, необходимые для переключения транспортного средства вверх в движение или вниз в обратное или нейтральное положение.

Для нейтральных передач блок использует команды торможения для управления скоростью транспортного средства. Для передач заднего хода блок использует команду ускорения для генерирования крутящего момента и команду торможения для снижения скорости транспортного средства.

Scheduled

Блок использует диаграмму Stateflow для моделирования планирования обратного, нейтрального, стояночного и N-ступенчатого переключения передач.

Эта настройка используется для генерации команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад с использованием планирования переключения передач в обратном, нейтральном, стояночном и N-ступенчатом режиме. В зависимости от состояния транспортного средства и обратной связи по скорости транспортного средства блок использует эти параметры для определения:

  • Начальная передача

  • Положение педали акселератора повышающей и понижающей передач

  • Скорость переключения на повышенную и пониженную передачу

  • Сроки переключения и включения прямого и обратного направления из нейтрального положения

Для нейтральных передач блок использует команды торможения для управления скоростью транспортного средства. Для передач заднего хода блок использует команду ускорения для генерирования крутящего момента и команду торможения для снижения скорости транспортного средства.

External

Блок использует входную передачу, состояние транспортного средства и обратную связь скорости для формирования команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад.

Для нейтральных передач блок использует команды торможения для управления скоростью транспортного средства. Для передач заднего хода блок использует команду ускорения для генерирования крутящего момента и команду торможения для снижения скорости транспортного средства.

Блоки отсчета и обратной связи скорости транспортного средства.

Зависимости

Если для параметра «Продольный тип элемента управления» задано значение «Тип элемента управления CntrlType» Scheduled или Scheduled PI, блок использует единицы измерения продольной скорости, velUnits для размера параметра Номинальная скорость, vnom.

Если для параметра «Тип сдвига» задано значение Scheduledблок использует единицы измерения продольной скорости, velUnits для следующих размеров параметров:

  • Таблица данных скорости переключения на более высокую передачу, upShftTbl

  • Таблица данных скорости понижающей передачи, dnShftTbl

Угловые единицы ввода и вывода.

Укажите, чтобы создать выходной порт GearCmd.

Используйте параметр «Выходной угол маховика» для задания единиц измерения для рулевых портов.

Настройка

Блокирование реализации

Порт

off (по умолчанию)

Командный угол поворота, нормированный от -1 до 1. Блок использует предел насыщения угла колеса шины Предел угла колеса шины, параметр theta для нормализации команды.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления, нормализованной от -1 до 1.

SteerOvrCmd - Вход

on

Командируемый угол поворота, в единицах, указанных в угловых единицах, angUnits.

SteerCmd - Выход

Переопределяет команду рулевого управления с помощью входной команды рулевого управления в единицах измерения, заданных angUnits, angUnits.

SteerOvrCmd - Вход

Зависимости

Для создания SteerOvrCmd входной порт, выберите «Переопределение рулевого управления».

Ссылочный элемент управления

Продольный

Пропорциональный коэффициент усиления, Кп, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI.

Пропорциональный коэффициент усиления, Ki, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI.

Коэффициент усиления подачи скорости, Kff, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI.

Коэффициент усиления при подаче под углом уклона, кг, в 1/град.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI.

Точки останова при увеличении скорости, VehVelVec, безразмерные.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение Scheduled PI.

Значения коэффициента усиления скорости, KffVec, как функция скорости транспортного средства, безразмерные.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение Scheduled PI.

Значения пропорционального усиления, KpVec, как функция скорости транспортного средства, безразмерные.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение Scheduled PI.

Интегральные значения усиления, KiVec, как функция скорости транспортного средства, безразмерные.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение Scheduled PI.

Значения наклона угла подачи, KgVec, как функция скорости транспортного средства, в 1/град.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение Scheduled PI.

Номинальная скорость транспортного средства, vnom, в единицах, определяемых контрольными блоками и блоками обратной связи, параметр velUnits. Блок использует номинальную скорость для нормализации усиления контроллера.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI или Scheduled PI.

Коэффициент усиления против намотки, Kaw, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI или Scheduled PI.

Ошибка при установке постоянной времени фильтра в поле «starterr» в поле s. Для отключения фильтра введите 0.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Тип элемента управления значение PI или Scheduled PI.

Прогнозирующий

Время отклика драйвера, start, в с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите тип продольного элемента управления, тип cntrlType или тип бокового элемента управления, controlTypeLat в значение Predictive.

Расстояние предварительного просмотра драйвера, L, в м. Используется для определения временного окна предварительного просмотра, T *.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите тип продольного элемента управления, тип cntrlType или тип бокового элемента управления, controlTypeLat в значение Predictive.

Эффективная суммарная тяговая сила транспортного средства, Kp, в Н.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Продольный тип элемента управления, cntrlType значение Predictive.

Коэффициент статического сопротивления качению и трансмиссии aR в N. Блок использует параметр для оценки постоянного ускорения или тормозного усилия.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Продольный тип элемента управления, cntrlType значение Predictive.

Коэффициент сопротивления качению и трансмиссии, bR, в Н· с/м. Блок использует параметр для оценки линейного ускорения или тормозного усилия, зависящего от скорости.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Продольный тип элемента управления, cntrlType значение Predictive.

Коэффициент аэродинамического сопротивления, cR, в Н· с ^ 2/м ^ 2. Блок использует параметр для оценки квадратичного ускорения или усилия торможения, зависящего от скорости.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Продольный тип элемента управления, cntrlType значение Predictive.

Гравитационная постоянная, г, в м/с ^ 2.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, задайте для параметра Продольный тип элемента управления, cntrlType значение Predictive.

Стэнли

Выберите этот параметр для создания RefPose и CurrPose входные порты.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Stanley.

Контроллер вычисляет эту команду по методу Стэнли, чей закон управления основан как на кинематической, так и на динамической модели велосипеда. Чтобы изменить модель, используйте этот параметр.

НастройкаВнедрение
off

Контроллер использует кинематическую модель велосипеда, которая подходит для пути следования в низкоскоростных средах, таких как стоянки, где инерционные эффекты минимальны.

on

Контроллер использует динамическую модель велосипеда, которая подходит для пути следования в высокоскоростных средах, таких как автомагистрали, где инерционные эффекты более выражены.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Stanley.

Коэффициент усиления положения транспортного средства при его движении вперед, определяемый как положительный скаляр. Это значение определяет, насколько ошибка положения влияет на угол поворота. Типичные значения находятся в диапазоне [1, 5]. Увеличьте это значение, чтобы увеличить величину угла поворота.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Stanley.

Коэффициент усиления положения транспортного средства при движении в обратном направлении, определяемый как положительный скаляр. Это значение определяет, насколько ошибка положения влияет на угол поворота. Типичные значения находятся в диапазоне [1, 5]. Увеличьте это значение, чтобы увеличить величину угла поворота.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Stanley.

Коэффициент усиления обратной связи Yaw, определяемый как неотрицательный действительный скаляр. Это значение определяет, какой вес придается текущей скорости рыскания транспортного средства, когда блок вычисляет команду угла поворота рулевого управления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Stanley и выберите Включить динамику.

Коэффициент усиления обратной связи угла поворота, определяемый как неотрицательный действительный скаляр. Это значение определяет, насколько разница между текущей командой «Угол поворота» и текущей командой «Угол поворота» влияет на следующую команду угла поворота.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Stanley и выберите Включить динамику.

Параметры транспортного средства

Переднее положение шины, а, в м. Расстояние от транспортного средства до переднего положения шины вдоль продольной оси транспортного средства.

Заднее положение шины, b, в м. Абсолютное значение расстояния от транспортного средства до заднего положения шины, вдоль продольной оси транспортного средства.

Масса транспортного средства, м, в кг.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Stanley и выберите Включить динамику.

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Predictive.

Коэффициент жесткости поворота, CαF, в Н/рад.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Stanley и выберите Включить динамику.

  • Задайте для типа бокового элемента управления ControlTypeLat значение Predictive.

Коэффициент жесткости поворота, CαR, в Н/рад.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Тип бокового управления controlTypeLat значение Predictive.

Инерция вращения транспортного средства, I, вокруг оси рыскания транспортного средства, в Н· м· с ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для типа бокового элемента управления controlTypeLat значение Predictive.

Коэффициент рулевого управления, Кстеер. Значение не имеет размера.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Выходной угол маховика.

Предельный угол наклона колеса шины, в рад.

Изменение

Реверсивный, нейтральный, привод

Целое значение начальной передачи. Блок использует начальную передачу для формирования команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад.

Механизм

Целое число

Парк

80

Перемена

-1

Нейтральный

0

Двигатель

1

Механизм

Gear number

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Reverse, Neutral, Drive или Scheduled. При указании Reverse, Neutral, Drive, значение параметра Initial Gear, GearInit может быть только -1, 0, или 1.

Время, необходимое для сдвига, tShift, в с. Блок использует время, необходимое для сдвига, чтобы генерировать команды ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад с использованием планирования переключения передач реверса, нейтрали и привода.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Reverse, Neutral, Drive.

Запланированный

Целое значение начальной передачи. Блок использует начальную передачу для формирования команд ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад.

Механизм

Целое число

Парк

80

Перемена

-1

Нейтральный

0

Двигатель

1

Механизм

Gear number

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Reverse, Neutral, Drive или Scheduled. При указании Reverse, Neutral, Drive, значение параметра Initial Gear, GearInit может быть только -1, 0, или 1.

Точки останова положения педали для таблиц поиска при вычислении скоростей переключения на более высокую и более низкую передачу, безразмерные. Размеры вектора 1 по количеству точек останова положения педали, m.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Scheduled.

Данные о скорости переключения на более высокую передачу в зависимости от положения педали и зубчатой передачи в единицах, указанных в параметре Reference и feedback, velUnits. Скорости переключения на более высокую передачу указывают скорость транспортного средства, при которой передача должна увеличиваться на 1.

Размеры массива: m положения педалей по n шестерни. Первый столбец данных, когда n равно 1, является скоростью переключения на более высокую передачу для нейтральной передачи.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Scheduled.

Данные о скорости переключения на более низкую передачу в зависимости от положения педали и зубчатой передачи в единицах, указанных в параметре Reference и feedback, velUnits. Скорости понижающей передачи указывают скорость транспортного средства, при которой передача должна уменьшаться на 1.

Размеры массива: m положения педалей по n шестерни. Первый столбец данных, когда n равно 1, - скорость переключения на более низкую передачу для нейтральной передачи.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Scheduled.

Время, необходимое для переключения, tClutch, в с.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Scheduled.

Время, необходимое для включения реверса от нейтрального, tRev, в с.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Scheduled.

Время, необходимое для привлечения парка из нейтрального, tPark, в с.

Зависимости

Для создания этого параметра установите тип Shift, shftType в значение Scheduled.

Ссылки

[1] MacAdam, C. C. «Оптимальный контроль предварительного просмотра для линейных систем». Журнал динамических систем, измерений и управления. Том 102, номер 3, сентябрь 1980 года.

[2] MacAdam, C. C. «Применение оптимального предварительного контроля для моделирования вождения автомобилей с замкнутым контуром». Транзакции IEEE по системам, человеку и кибернетике. Том 11, выпуск 6, июнь 1981 года.

[3] MacAdam, C. C. Разработка моделей взаимодействия между водителем и транспортным средством для динамического анализа. Окончательный технический отчет UMTRI-88-53. Энн Арбор, Мичиган: Институт транспортных исследований Мичиганского университета, декабрь 1988 года.

[4] Гофман, Габриэль М., Клэр Дж. Томлин, Майкл Монтемерло и Себастьян Трюн. «Отслеживание автономных автомобильных траекторий для внедорожного вождения: дизайн контроллера, экспериментальная валидация и гонки». Американская конференция по контролю. 2007, стр 2296–2301. doi:10.1109/ACC.2007.4282788

Расширенные возможности

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

.
Представлен в R2018a