Kinematic Steering

Кинематическое рулевое управление для Ackerman, реечных и параллельных механизмов рулевого управления

Библиотека:
Динамика автомобиля Blockset/Рулевое управление

Описание

Блок Kinematic Steering реализует модель рулевого управления, чтобы определить углы левого и правого колес для Ackerman, реечной и параллельных механизмов рулевого управления. Блок использует систему координат транспортного средства.

Чтобы задать тип рулевого управления, используйте параметр Type.

Настройка	Реализация блока
`Ackerman`	Идеальное рулевое управление Ackerman. Углы колеса имеют общий центр круга поворота.
`Rack and pinion`	Идеальное рулевое управление в реечном механизме. Передачи преобразуют вращение рулевого управления в линейное движение.
`Parallel`	Параллельное рулевое управление. Углы колес равны.

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

Настройка	Реализация блока
`Constant`	Механизм управления использует постоянные данные параметра.
`Lookup table`	Механизм управления реализует таблицы для данных о параметрах.

Используйте параметр Location, чтобы задать рулевое управление спереди или сзади.

Настройка	Реализация
Front	Рулевое управление спереди
Rear	Заднее рулевое управление

Настройка

Реализация

Front

Рулевое управление спереди

Figure of front steering turning right

Rear

Заднее рулевое управление

Figure of rear steering turning right

Типы рулевого управления

Акерман

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

Figure of Ackerman steering turning right around turning circle

Чтобы вычислить углы поворота, блок использует эти уравнения.

$\begin{array}{l} \cot (δ_{L}) - \cot (δ_{R}) = \frac{T W}{W B} \\ δ_{v i r} = \frac{δ_{i n}}{γ} \\ δ_{L} = \tan^{- 1} (\frac{W B \tan (δ_{v i r})}{W B - 0.5 T W \tan (δ_{v i r})}) \\ δ_{R} = \tan^{- 1} (\frac{W B \tan (δ_{v i r})}{W B + 0.5 T W \tan (δ_{v i r})}) \end{array}$

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

_δin	Угол поворота руля
_δL	Угол левого колеса
_δR	Угол правого колеса
_δvir	Угол виртуального колеса
TW	Ширина дорожки
WB	Основа колеса
γ	Коэффициент рулевого управления

Реечный механизм

Для идеального управления реечным механизмом передачи 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

Чтобы вычислить углы поворота, блок использует эти уравнения.

$\begin{array}{l} l_{1} = \frac{T W - l_{r a c k}}{2} - Δ P \\ l_{2}^{2} = l_{1}^{2} + D^{2} \\ Δ P = r δ_{i n} \\ β = \frac{π}{2} - \tan^{- 1} [\frac{D}{l_{1}}] - \cos^{- 1} [\frac{l_{a r m}^{2} + l_{2}^{2} - l_{r o d}^{2}}{2 l_{a r m} l_{2}}] \end{array}$

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

_δin	Угол поворота руля
_δL	Угол левого колеса
_δR	Угол правого 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 колеса равны.

Figure parallel steering where wheel angles are equal

Чтобы вычислить углы поворота, блок использует это уравнение.

$δ_{R} = δ_{L} = \frac{δ_{i n}}{γ}$

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

_δin	Угол поворота руля
_δL	Угол левого колеса
_δR	Угол правого колеса
γ	Коэффициент рулевого управления

Порты

Вход

расширить все

`AngIn` - Угол поворота руля
`scalar`

Угол поворота, _δin, в рад.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины содержит этот блочный расчет.

Сигнал	Описание	Переменная	Модуль
`InstStrgRatio`	Коэффициент мгновенного рулевого управления	γ	НА

`AngLft` - Угол левого колеса
`scalar`

Угол левого колеса, _δL, в рад.

`AngRght` - Угол правого колеса
`scalar`

Угол правого колеса, _δR, в рад.

Параметры

расширить все

`Type` - Выберите тип рулевого управления
`Ackerman` (по умолчанию) | `Rack and pinion` | `Parallel`

Чтобы задать тип рулевого управления, используйте параметр Type.

Настройка	Реализация блока
`Ackerman`	Идеальное рулевое управление Ackerman. Углы колеса имеют общий центр круга поворота.
`Rack and pinion`	Идеальное рулевое управление в реечном механизме. Передачи преобразуют вращение рулевого управления в линейное движение.
`Parallel`	Параллельное рулевое управление. Углы колес равны.

Зависимости

В этой таблице представлены Type и Parametrized by зависимости параметров.

Напечатать	Параметризация по	Создает параметры
`Ackerman`	`Constant`	Track width, TrckWdth Wheel base, WhlBase Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering ratio, StrgRatio
`Ackerman`	`Lookup table`	Track width, TrckWdth Wheel base, WhlBase Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering angle breakpoints, StrgAngBpts Steering ratio table, StrgRatioTbl
`Rack and pinion`	`Constant`	Track width, TrckWdth Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering arm length, StrgArmLngth Rack casing length, RckCsLngth Tie rod length, TieRodLngth Distance between front axis and rack, D Pinion radius, PnnRadius
`Rack and pinion`	`Lookup table`	Track width, TrckWdth Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering angle breakpoints, StrgAngBpts Steering arm length, StrgArmLngth Rack casing length, RckCsLngth Tie rod length, TieRodLngth Distance between front axis and rack, D Pinion radius, PnnRadiusTbl
`Parallel`	`Constant`	Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering ratio, StrgRatio
`Parallel`	`Lookup table`	Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering angle breakpoints, StrgAngBpts Steering ratio table, StrgRatioTbl

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

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

Настройка	Реализация блока
`Constant`	Механизм управления использует постоянные данные параметра.
`Lookup table`	Механизм управления реализует таблицы для данных о параметрах.

Зависимости

В этой таблице представлены Type и Parametrized by зависимости параметров.

Напечатать	Параметризация по	Создает параметры
`Ackerman`	`Constant`	Track width, TrckWdth Wheel base, WhlBase Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering ratio, StrgRatio
`Ackerman`	`Lookup table`	Track width, TrckWdth Wheel base, WhlBase Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering angle breakpoints, StrgAngBpts Steering ratio table, StrgRatioTbl
`Rack and pinion`	`Constant`	Track width, TrckWdth Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering arm length, StrgArmLngth Rack casing length, RckCsLngth Tie rod length, TieRodLngth Distance between front axis and rack, D Pinion radius, PnnRadius
`Rack and pinion`	`Lookup table`	Track width, TrckWdth Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering angle breakpoints, StrgAngBpts Steering arm length, StrgArmLngth Rack casing length, RckCsLngth Tie rod length, TieRodLngth Distance between front axis and rack, D Pinion radius, PnnRadiusTbl
`Parallel`	`Constant`	Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering ratio, StrgRatio
`Parallel`	`Lookup table`	Deadband, Db Steering range, StrgRng Steering angle breakpoints, StrgAngBpts Steering ratio table, StrgRatioTbl

`Location` - Выберите местоположение
Front (по умолчанию) | Rear

Используйте параметр Location, чтобы задать рулевое управление спереди или сзади.

Настройка	Реализация
Front	Рулевое управление спереди
Rear	Заднее рулевое управление

Настройка

Реализация

Front

Рулевое управление спереди

Figure of front steering turning right

Rear

Заднее рулевое управление

Figure of rear steering turning right

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

Коэффициент, _NrmFctr, который блок использует, чтобы настроить коэффициент рулевого управления, γ или радиус шестерни, r. Блок может нормироваться, только если у вас Parametrized by установлено на Constant.

Чтобы настроить коэффициент рулевого управления или радиус шестерни, нажмите кнопку Normalize.

Тип рулевого управления Нормализация

Тип рулевого управления	Нормализация
`Ackerman` `Parallel`	Блок обновляет параметр Steering ratio, StrgRatio до нормированного значения, _γnrm, заданного этим уравнением. $γ_{n r m} = \frac{1}{N r m_{F c t r}}$
`Rack and pinion`	Блок обновляет параметр Pinion radius, PnnRadius, используя коэффициент нормализации, _NrmFctr.

Ackerman

Parallel

Блок обновляет параметр Steering ratio, StrgRatio до нормированного значения, _γnrm, заданного этим уравнением.

$γ_{n r m} = \frac{1}{N r m_{F c t r}}$

Rack and pinion

Блок обновляет параметр Pinion radius, PnnRadius, используя коэффициент нормализации, _NrmFctr.

Общая информация

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

Ширина дорожки, TW, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type равным Ackerman или Rack and pinion.

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

Основа колеса, WB, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type равным Ackerman.

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

Тупиковый угол поворота перед зацеплением шестерни с шестерней, в рад.

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

Рулевая область значений, в рад. Блок ограничивает углы колеса, чтобы остаться в область значений рулевого управления.

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

Коэффициент рулевого управления, γ, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Установите Type значение Ackerman или Parallel.
Установите Parametrized by 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, установите Parametrized by равным 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 коэффициента рулевого управления, γ, безразмерная.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Установите Type значение Ackerman или Parallel.
Установите Parametrized by значение Lookup table.

Реечный механизм

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

Длина рулевого рычага, _larm, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type равным Rack and pinion.

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

Длина корпуса стойки, _lrack, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type равным Rack and pinion.

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

Длина тяги, _lrod, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type равным Rack and pinion.

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

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

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type равным Rack and pinion.

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

Радиус шестерни, r, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Установите Type значение Rack and pinion.
Установите Parametrized by 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 радиуса шестерни, r, в м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр:

Установите Type значение Rack and pinion.
Установите Parametrized by значение Lookup table.

Ссылки

[1] Crolla, David, David Foster, et al. Энциклопедия автомобильной техники. Том 4, Часть 5 (Системы шасси) и Часть 6 (Электрические и электронные системы). Chichester, West Sussex, Великобритания: John Wiley & Sons Ltd, 2015.

[2] Гиллеспи, Томас. Основы динамики аппарата. Warrendale, PA: Общество автомобильных инженеров, 1992.

[3] Комитет по стандартам динамики аппарата. Терминология динамики аппарата. J670 SAE. Warrendale, PA: Общество автомобильных инженеров, 2008.

Расширенные возможности

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

См. также

Dynamic Steering | Mapped Steering

Темы

Системы координат в Vehicle Dynamics Blockset

Введенный в R2018a

Документация

Kinematic Steering

Описание

Типы рулевого управления

Порты

Вход

AngIn - Угол поворота руля scalar

Выход

Info - Сигнал шины автобус

AngLft - Угол левого колеса scalar

AngRght - Угол правого колеса scalar

Параметры

Type - Выберите тип рулевого управления Ackerman (по умолчанию) | Rack and pinion | Parallel

Зависимости

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

Зависимости

Location - Выберите местоположение Front (по умолчанию) | Rear

Normalization factor, NrmFctr - Отрегулируйте угол поворота руля scalar

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

Зависимости

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

Зависимости

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

Steering range, StrgRng - Область значений 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

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

См. также

Темы

Документация по Vehicle Dynamics Blockset

Поддержка

`AngIn` - Угол поворота руля
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`AngLft` - Угол левого колеса
`scalar`

`AngRght` - Угол правого колеса
`scalar`

`Type` - Выберите тип рулевого управления
`Ackerman` (по умолчанию) | `Rack and pinion` | `Parallel`

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

`Location` - Выберите местоположение
Front (по умолчанию) | Rear

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

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

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

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

`Steering range, StrgRng` - Область значений
`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`

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