Продольный контроллер отслеживания скорости
Powertrain Blockset/Построитель сценариев автомобиля
Динамика автомобиля транспортное средство
Блок Longitudinal Driver реализует продольный контроллер отслеживания скорости. На основе ссылки и скоростей обратной связи блок генерирует нормированные команды ускорения и торможения, которые могут варьироваться от 0 до 1. Можно использовать блок, чтобы смоделировать динамическую характеристику драйвера или сгенерировать команды, необходимые для отслеживания продольного цикла привода.
Используйте параметры External Actions для создания входных портов для сигналов, которые могут отключать, удерживать или переопределять команды ускорения или замедления с обратной связью. Блок использует этот порядок приоритета для входных команд: отключить (наивысший), удержать, переопределить.
В этой таблице представлены параметры внешнего действия.
Цель | Параметр внешнего действия | Входные порты | Тип данных |
---|---|---|---|
Переопределите команду Accelerator командой входного ускорения. | Accelerator override |
| Boolean |
| double | ||
Удерживайте команду ускорения при текущем значении. | Accelerator hold | AccelHld | Boolean |
Отключите команду ускорения. | Accelerator disable | AccelZero | Boolean |
Переопределите команду замедлителя входной командой замедления. | Decelerator override |
| Boolean |
| double | ||
Удерживайте команду замедлителя при текущем значении. | Decelerator hold | DecelHld | Boolean |
Отключите команду замедлителя. | Decelerator disable | DecelZero | Boolean |
Используйте параметр Control type, cntrlType, чтобы задать одну из следующих опций управления.
Настройка | Реализация блока |
---|---|
| Пропорционально-интегральное (PI) управление с отслеживанием коэффициентов усиления и feedforward. |
| Управление ПИ с отслеживанием насыщения и передаточного усиления, которые являются функцией скорости транспортного средства. |
| Оптимальная одноточечная модель предпросмотра (посмотрите вперед) управления, разработанная С. С. Макадамом1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением драйвера во время маневров следования по пути и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (посмотрите вперед), чтобы следовать предопределенному пути. Для реализации модели MacAdam, блок:
|
Используйте параметр Shift type, shftType, чтобы задать одну из следующих опций shift.
Настройка | Реализация блока |
---|---|
| Коробка передач отсутствует. Блок выводит постоянную передачу 1. Используйте эту настройку, чтобы минимизировать количество параметров, необходимых для генерации команд ускорения и торможения, чтобы отслеживать движение прямого транспортного средства. Эта настройка не допускает обратного движения транспортного средства. |
| Блок использует Stateflow® диаграмма для моделирования заднего, нейтрального и графика сдвига передач привода. Используйте эту настройку, чтобы сгенерировать команды ускорения и торможения, чтобы отслеживать движение вперед и назад транспортное средство с помощью простого планирования сдвига задней, нейтральной и ведущей передач. В зависимости от состояния транспортного средства и обратной связи по скорости транспортного средства, блок использует начальную передачу и время, необходимое для переключения транспортного средства вверх на привод или вниз на задний или нейтральный. Для нейтральных передач блок использует команды торможения, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для задних передач блок использует команду ускорения, чтобы сгенерировать крутящий момент, и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства. |
| Блок использует диаграмму Stateflow, чтобы смоделировать расписание заднего нейтрального паркового и N-скоростного сдвига. Используйте эту настройку, чтобы сгенерировать команды ускорения и торможения для отслеживания движения вперед и назад транспортного средства с помощью планирования сдвига передачи назад, нейтралей, парковки и N-ступеней. В зависимости от состояния транспортного средства и обратной связи о скорости транспортного средства, блок использует эти параметры, чтобы определить:
Для нейтральных передач блок использует команды торможения, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для задних передач блок использует команду ускорения, чтобы сгенерировать крутящий момент, и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства. |
| Блок использует вход передачу, транспортное средство состояние и обратную связь скорости, чтобы сгенерировать команды ускорения и торможения, чтобы отслеживать движение вперед и назад транспортное средство. Для нейтральных передач блок использует команды торможения, чтобы контролировать скорость транспортного средства. Для задних передач блок использует команду ускорения, чтобы сгенерировать крутящий момент, и команду тормоза, чтобы уменьшить скорость транспортного средства. |
Используйте параметр Output gear signal, чтобы создать GearCmd
выходной порт. The GearCmd
сигнал содержит целое значение управляемой передачи транспортного средства.
Механизм | Целое число |
---|---|
Парк |
|
Перемена |
|
Нейтральный |
|
Двигатель |
|
Механизм |
|
Если вы задаете тип элемента управления PI
или Scheduled PI
блок реализует пропорционально-интегральное (PI) управление с отслеживанием коэффициентов усиления и feedforward. Для Scheduled PI
строение, блок использует коэффициент усиления передачи, которые являются функцией скорости транспортного средства.
Чтобы вычислить выход регулировки скорости, блок использует эти уравнения.
Настройка | Уравнение |
---|---|
|
|
|
|
Фильтр lowpass ошибки скорости использует эту передаточную функцию.
Чтобы вычислить команды ускорения и торможения, блок использует эти уравнения.
В уравнениях используются эти переменные.
vnom | Номинальная скорость транспортного средства |
Kp | Пропорциональная составляющая |
Ki | Интегральная составляющая |
Kaw | Анти-обмотка усиления |
Kff | Скоростной передаточный коэффициент усиления |
Kg | Feedforward угла ранга |
θ | Угол уклона |
τerr | Постоянная времени фильтрации ошибок |
y | Номинальная выходная величина управления |
ysat | Насыщенная выходная величина управления |
eref | Ошибка скорости |
eout | Различие между насыщенным и номинальным выходами управления |
yacc | Сигнал ускорения |
ydec | Сигнал торможения |
v | Сигнал обратной связи по скорости |
vref | Опорный сигнал скорости |
Если вы устанавливаете параметр Control type, cntrlType равным Predictive
, блок реализует оптимальную модель предпросмотра с одной точкой (посмотрите вперед) управления, разработанную C. C. macAdam1, 2, 3. Модель представляет поведение управления рулевым управлением драйвера во время маневров следования по пути и избегания препятствий. Предварительный просмотр драйверов (посмотрите вперед), чтобы следовать предопределенному пути. Для реализации модели MacAdam, блок:
Представляет динамику как линейное одноколейное (велосипедное) транспортное средство
Минимизирует предварительно просматриваемый сигнал ошибки в одной точке T * секунд вперед по времени
Учитывает задержку драйвера, вытекающую из перцепционных и нервно-мышечных механизмов
Для продольного движения блок реализует эту линейную динамику.
В матричном обозначении:
Блок использует это уравнение для сопротивления качению.
Одноточечная модель принимает минимальный предварительно просмотренный сигнал ошибки в одной точке T* секундах вперед по времени. a* является способностью драйвера предсказать будущую реакцию транспортного средства на основе текущего входа управления рулевым управлением. b* является способностью драйвера предсказать будущий ответ транспортного средства на основе текущего состояния транспортного средства. Блок использует эти уравнения.
В уравнениях используются эти переменные.
a, b | Расположение шин вперед и назад, соответственно |
m | Масса транспортного средства |
I | Инерция вращения транспортного средства |
a*, b* | Скаляр предсказания драйвера и векторное усиление, соответственно |
x | Предсказанный вектор состояния транспортного средства |
v | Продольная скорость |
F | Системная матрица |
Kpt | Тяговая сила и предел сопротивления |
γ | Угол уклона |
g | Вектор коэффициента управления |
g | Ускорение свободного падения |
T* | Предварительный просмотр временного окна |
ƒ(t+T*) | Предварительно просматриваемый путь на T * секунд вперед |
U | Скорость прямого транспортного средства |
mT | Вектор постоянного наблюдения; обеспечивает боковое положение транспортного средства |
Fr | Сопротивление качению |
ar | Статическое сопротивление качения и привода |
br | Линейное сопротивление качения и привода |
cr | Аэродинамическое сопротивление качения и привода |
Одноточечная модель, реализованная блоком, находит команду рулевого управления, которая минимизирует локальный индекс эффективности, J, за текущий интервал предварительного просмотра (t, t+T).
Чтобы минимизировать J относительно команды рулевого управления, это условие должно быть выполнено.
Можно выразить оптимальное решение по управлению с точки зрения текущей неоптимальной и соответствующей ненулевой выходной ошибки предварительного просмотра на T* секунд вперед1, 2, 3.
Блок использует расстояние предварительного просмотра и продольную скорость транспортного средства, чтобы определить временное окно предварительного просмотра.
В уравнениях используются эти переменные.
T* | Предварительный просмотр временного окна |
ƒ(t+T*) | Предварительно просматриваемый путь на T* с вперед |
y(t+T*) | Предварительный просмотр выходных данных объекта T* с опережением |
e(t+T*) | Предварительно просматриваемый сигнал ошибки на T* секунд вперед |
u(t), uo(t) | Угол поворота и оптимальный угол поворота, соответственно |
L | Предварительный просмотр расстояния |
J | Индекс эффективности |
U | Скорость прямого (продольного) транспортного средства |
Одноточечная модель, реализованная блоком, вводит задержку драйвера. Задержка драйвера учитывает задержку, когда драйвер отслеживает задачи. В частности, это задержка транспорта, вытекающая из перцепционных и нервно-мышечных механизмов. Чтобы вычислить драйвер задержку переноса, блок реализует это уравнение.
В уравнениях используются эти переменные.
τ | Задержка транспортировки драйвера |
y(t+T*) | Предварительный просмотр выходных данных объекта T* с опережением |
e(t+T*) | Предварительно просматриваемый сигнал ошибки на T* секунд вперед |
u(t), uo(t) | Угол поворота и оптимальный угол поворота, соответственно |
J | Индекс эффективности |
[1] MacAdam, C. C. «Оптимальное управление предпросмотром для линейных систем». Журнал динамических систем, измерений и управления. Том 102, № 3, сентябрь 1980.
[2] MacAdam, C. C. «Application of Optimal Preview Control for Simulation of Closed-Loop Automobile Driving». Транзакции IEEE по системам, человеку и кибернетике. Том 11, выпуск 6, июнь 1981 года.
[3] MacAdam, C. C. Разработка моделей взаимодействия водитель/машина с управлением для динамического анализа. Окончательный технический отчет UMTRI-88-53. Энн Арбор, Мичиган: Научно-исследовательский институт транспорта Мичиганского университета, декабрь 1988 года.