Adaptive Cruise Control System
Симулируйте адаптивный круиз-контроль с помощью прогнозирующего контроллера модели
- Библиотека:
Модель прогнозирующего управления Toolbox/беспилотное вождение
Описание
Блок Adaptive Cruise Control System моделирует адаптивную систему круиз-контроля (ACC), которая отслеживает установленную скорость и поддерживает безопасное расстояние от свинцового транспортного средства путем регулировки продольного ускорения автомобиля , оборудованного датчиком. Блок вычисляет оптимальные действия управления при удовлетворении ограничений безопасного расстояния, скорости и ускорения с помощью прогнозирующего управления модели (MPC).
Чтобы настроить контроллер, например, использовать расширенные функции MPC или изменить начальные условия контроллера, нажмите Create ACC subsystem.
Порты
Вход
Set velocity - Уставка скорости автомобиля , оборудованного датчиком
неотрицательный скаляр
Автомобиль , оборудованный датчиком уставку скорости в м/с. Когда нет ведущего транспортного средства, контроллер отслеживает эту скорость.
Time gap - Безопасный временной разрыв
неотрицательный скаляр
Безопасный промежуток времени в секундах между ведущим транспортным средством и автомобилем , оборудованным датчиком. Эта временная погрешность используется для вычисления минимального безопасного ограничения расстояния. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Безопасное следование расстоянию».
Longitudinal velocity - Скорость Ego автомобиля
неотрицательный скаляр
Автомобиль , оборудованный датчиком скорость в м/с.
Relative distance - Расстояние между головным транспортным средством и эго-транспортным средством
положительная скалярная величина
Расстояние в метрах между головным транспортным средством и автомобилем , оборудованным датчиком. Чтобы вычислить этот сигнал, вычесть положение автомобиля , оборудованного датчиком из положения ведущего транспортного средства.
Relative velocity - различие скоростей между головным транспортным средством и эго-транспортным средством
скаляр
Скорость различия в метрах в секунду между ведущим автомобилем и автомобилем , оборудованным датчиком. Чтобы вычислить этот сигнал, вычесть скорость автомобиля , оборудованного датчиком из скорости головного автомобиля.
Minimum longitudinal acceleration - Минимальное ускорение эго-автомобиля
отрицательный скаляр
Ограничение автомобиля , оборудованного датчиком минимальное продольное ускорение в м/с2. Используйте этот входной порт, когда минимальное ускорение изменяется во время исполнения.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выберите Use external source для параметра Minimum longitudinal acceleration.
Maximum longitudinal acceleration - Максимальное ускорение эго-автомобиля
положительная скалярная величина
Максимальный автомобиль , оборудованный датчиком продольное ограничение ускорения в м/с2. Используйте этот входной порт, когда максимальное ускорение изменяется во время исполнения.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выберите Use external source для параметра Maximum longitudinal acceleration.
Enable optimization - Сигнал разрешения оптимизации контроллера
скаляр
Сигнал разрешения оптимизации контроллера. Когда этот сигнал:
Ненулевое, контроллер выполняет вычисление оптимизации и генерирует Longitudinal acceleration сигнал управления.
Нуль, контроллер не выполняет вычисления оптимизации. В этом случае выходной сигнал Longitudinal acceleration остается на значении, которое он имел, когда оптимизация была отключена. Контроллер продолжает обновлять оценки внутреннего состояния.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выберите параметр Use external signal to enable or disable optimization.
External control signal - Продольный разгон, применяемый к эго-транспортному средству
скаляр
Фактическое продольное ускорение в м/с2 применяется к автомобилю , оборудованному датчиком. Контроллер использует этот сигнал, чтобы оценить состояния модели автомобиль , оборудованный датчиком. Используйте этот вход порт, когда управляющий сигнал, приложенный к автомобилю , оборудованному датчиком, не совпадает с оптимальным управляющим сигналом, вычисленным прогнозирующим контроллером модели. Это несоответствие может произойти, когда, например:
Этот Adaptive Cruise Control System не является активным контроллером. Поддержание точной оценки состояния, когда контроллер не активен, предотвращает выпуклости в управляющем сигнале, когда контроллер становится активным.
Привод ускорения отказывает и не выдает правильный сигнал управления в автомобиль , оборудованный датчиком.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выберите параметр Use external control signal for bumpless transfer between ACC and other controllers.
Выход
Longitudinal acceleration - Сигнал управления ускорением
скаляр
Сигнал управления ускорением в м/с2 сгенерирован контроллером.
Параметры
Вкладка « параметры»
Автомобиль , оборудованный датчиком модельLinear model from longitudinal acceleration to longitudinal velocity - Модель Ego автомобиля
tf(1,[0.5,1,0]) (по умолчанию) | модель LTI | модель линейной Toolbox™ идентификации систем
Линейная модель от автомобиля , оборудованного датчиком продольного ускорения до его продольной скорости, заданная как модель LTI или линейная система модель Identification Тулбокса. Контроллер создает свою внутреннюю прогнозирующую модель, увеличивая автомобиль , оборудованный датчиком динамическую модель.
Программное использование
Параметры блоков:
EgoModel |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"tf(1,[0.5,1,0])" |
Initial condition for longitudinal velocity - Начальная скорость модели ego vehicle
20 (по умолчанию) | неотрицательной скаляром
Начальная скорость в м/с модели автомобиля , оборудованного датчиком, которая может отличаться от фактического автомобиля , оборудованного датчиком начальной скорости.
Это значение используется, чтобы сконфигурировать начальные условия прогнозирующего контроллера модели. Для получения дополнительной информации см. «Начальные условия».
Программное использование
Параметры блоков:
InitialEgoVelocity |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"20" |
Default spacing - Минимальный интервал до головного транспортного средства
10 (по умолчанию) | неотрицательной скаляром
Минимальный интервал в метрах между ведущим транспортным средством и автомобилем , оборудованным датчиком. Это значение соответствует целевому относительному расстоянию между ego и ведущими транспортными средствами, когда скорость автомобиль , оборудованный датчиком равна нулю.
Это значение используется для вычисления:
Минимальное безопасное расстояние следования. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Безопасное следование расстоянию».
Начальные условия контроллера. Для получения дополнительной информации см. «Начальные условия».
Программное использование
Параметры блоков:
DefaultSpacing |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"10" |
Maximum velocity - Максимальная продольная скорость
50 (по умолчанию) | положительная скалярная величина
Максимальная продольная скорость автомобиля , оборудованного датчиком в м/с.
Программное использование
Параметры блоков:
MaxVelocity |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"50" |
Minimum longitudinal acceleration - Минимальное ускорение эго-автомобиля
-3 (по умолчанию) | отрицательный скаляр
Ограничение автомобиля , оборудованного датчиком минимальное продольное ускорение в м/с2.
Если минимальное ускорение изменяется с течением времени, добавьте Minimum longitudinal acceleration входной порт к блоку, выбрав Use external source.
Программное использование
Параметры блоков:
MinAcceleration |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"-3" |
Maximum longitudinal acceleration - Максимальное ускорение эго-автомобиля
2 (по умолчанию) | неотрицательной скаляром
Максимальный автомобиль , оборудованный датчиком продольное ограничение ускорения в м/с2.
Если максимальное ускорение изменяется с течением времени, добавьте Maximum longitudinal acceleration входной порт к блоку, выбрав Use external source.
Программное использование
Параметры блоков:
MaxAcceleration |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"2" |
Sample time - шаг расчета контроллера
0.1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина
Шаг расчета контроллера в секундах.
Программное использование
Параметры блоков:
Ts |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"0.1" |
Prediction horizon - Горизонт предсказания контроллера
10 (по умолчанию) | положительное целое число
Шаги горизонта предсказания контроллера. Время предсказания контроллера является продуктом шага расчета и горизонта предсказания.
Программное использование
Параметры блоков:
PredictionHorizon |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"30" |
Controller behavior - эффективность контроллера с обратной связью
0.5 (по умолчанию) | скаляром между 0 и 1
Контроллер с обратной связью эффективности. Значение по умолчанию значения параметров обеспечивает сбалансированное проектирование контроллера. Определение:
Меньшее значение создает более устойчивый контроллер с более плавными действиями управления.
Большее значение создает более агрессивный контроллер с более быстрым временем отклика.
Когда вы изменяете этот параметр, изменение применяется к контроллеру немедленно.
Программное использование
Параметры блоков:
ControllerBehavior |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"0.5" |
Блок»
Use suboptimal solution - Применить неоптимальное решение после заданного количества итераций
off (по умолчанию) | on
Сконфигурируйте контроллер, чтобы применить неоптимальное решение после заданного максимального количества итераций, что гарантирует наихудшее время выполнения для вашего контроллера.
Для получения дополнительной информации см. Suboptimal QP Solution.
Зависимости
После выбора этого параметра задайте параметр Maximum iteration number.
Программное использование
Параметры блоков:
suboptimal |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"off" |
Maximum iteration number - Максимальные итерации оптимизации
10 (по умолчанию) | положительное целое число
Максимальное количество итераций оптимизации контроллера.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите параметр Use suboptimal solution.
Программное использование
Параметры блоков:
maxiter |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"10" |
Use external signal to enable or disable optimization - Добавить порт для оптимизации
off (по умолчанию) | on
Чтобы добавить Enable optimization входной порт к блоку, выберите этот параметр.
Программное использование
Параметры блоков:
optmode |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"off" |
Use external signal for bumpless transfer between ACC and other controllers - Добавьте входной порт внешнего сигнала управления
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы добавить External control signal входной порт к блоку.
Программное использование
Параметры блоков:
trackmode |
| Тип: строка, вектор символов |
По умолчанию:
"off" |
Create ACC subsystem - Создайте пользовательский контроллер
кнопка
Сгенерируйте пользовательскую подсистему ACC, которую можно изменить для вашего приложения. Данные строения для пользовательского контроллера экспортируются в MATLAB® рабочая область как структура.
Можно изменить пользовательскую подсистему контроллера следующим образом:
Измените настройки MPC по умолчанию или используйте расширенные функции MPC.
Измените начальные условия контроллера по умолчанию.
Используйте различные настройки приложения, такие как пользовательский сейф после определения расстояния.
Примеры моделей
Алгоритмы
Безопасное следование расстоянию
По умолчанию прогнозирующий контроллер модели вычисляет безопасное следующее ограничение расстояния; то есть минимальное относительное расстояние между головным и автомобиль , оборудованный датчиком, как:
Здесь:
DS является параметром Default spacing.
GT - Time gap входной сигнал.
VE - Longitudinal velocity входной сигнал.
Чтобы задать другое ограничение безопасного следования расстояния, создайте пользовательскую систему круиз-контроля, на вкладке Block, нажав Create ACC subsystem.
Начальные условия
По умолчанию прогнозирующий контроллер модели принимает следующие начальные условия:
Продольная скорость как автомобиля , оборудованного датчиком, так и ведущего транспортного средства равна Initial condition for longitudinal velocity значению параметров.
Автомобиль , оборудованный датчиком продольного ускорения равен нулю.
Относительное расстояние между головным транспортным средством и автомобилем , оборудованным датчиком составляет:
Здесь:
DS является параметром Default spacing.
GT - это временной разрыв, который принимается
1.4.VE является параметром Initial longitudinal velocity.
Если начальные условия в модели не соответствуют этим условиям, выход Longitudinal acceleration может показать начальный отбойник в начале симуляции.
Чтобы изменить начальные условия контроллера, соответствующие вашей симуляции, создайте пользовательскую систему круиз-контроля, на вкладке Block, нажав Create ACC subsystem.