Медленно увеличивающийся маневр рулевого управления

Этот пример готовых узлов представляет полную модель динамики аппарата, проходящую медленно увеличивающийся маневр рулевого управления согласно стандарту SAE J266⁴. Можно создать свои собственные версии, установив среду для тестирования того, что ваше транспортное средство соответствует проектным требованиям при нормальных и экстремальных условиях вождения. Используйте пример готовых узлов для анализа транспортного средства езды и обработки и разработки элементов управления шасси. Чтобы охарактеризовать рулевую и боковую динамику аппарата, используйте этот пример готовых узлов.

На основе постоянной скорости, переменный тест руля, заданный в SAE J266⁴, медленно увеличивающийся маневр рулевого управления помогает охарактеризовать боковую динамику транспортного средства. В тесте драйвер:

Ускоряется до тех пор, пока транспортное средство не достигнет целевой скорости.
Поддерживает целевую скорость.
Линейно увеличивает угол поворота руля с 0 степеней до максимального угла.
Поддерживает угол поворота руля в течение заданного времени.
Линейно уменьшает угол поворота руля с максимального угла до 0 степеней.

Чтобы протестировать расширенные системы помощи драйверу (ADAS) и программное обеспечение для автоматического вождения (AD), планирования и управления, можно запустить маневр в 3D окружении. Требования к платформе двигателя визуализации 3D и рекомендации по оборудованию смотрите в 3D Требования и ограничения Engine визуализации.

Чтобы создать и открыть рабочую копию проекта увеличивающегося примера готовых узлов рулевого управления, введите

vdynblksIncreasingSteeringStart

В этой таблице представлены блоки и подсистемы в пример готовых узлов. Некоторые подсистемы содержат варианты.

Пример готовых узлов	Описание	Варианты
Slowly Increasing Steer блок	Генерирует команды рулевого управления, ускорителя и тормоза.
Команды драйвера	Реализует модель драйвера, которую пример готовых узлов использует для генерации команд ускорения, торможения, передачи и рулевого управления. По умолчанию Driver Commands подсистема варианта является блоком Predictive Driver.	✓
Окружение	Реализует силы ветра и дороги.	✓
Контроллеры	Реализует контроллеры для модулей управления двигателем (ECU), коробок передач, систем антиблокировочного торможения (ABS) и активных дифференциалов.	✓
Пассажирское транспортное средство	Реализует: Корпус, подвеска и колеса Engine Рулевое управление, трансмиссия, приводная линия и тормоза	✓
Визуализация	Предоставляет траекторию транспортного средства, ответ драйвера и 3D визуализацию	✓

Чтобы переопределить вариант по умолчанию, на вкладке Modeling, в разделе Design, щелкните раскрывающийся список. В General разделе выберите Variant Manager. В Диспетчере вариантов перейдите к варианту, который необходимо использовать. Щелкните правой кнопкой мыши и выберите Override using this Choice.

Медленно увеличивающийся блок рулевого управления

Используйте блок Slowly Increasing Steering для генерации команд рулевого управления, ускорителя и тормоза для медленно увеличивающегося маневра рулевого управления.

Longitudinal speed setpoint - Уставка целевой скорости
Handwheel rate - Линейная скорость для увеличения угла поворота рулевого колеса
Maximum handwheel angle - Максимальный угол поворота рулевого колеса

Команды драйвера

Блок Driver Commands реализует модель драйвера, которую пример готовых узлов использует для генерации команд ускорения, торможения, передачи и рулевого управления. По умолчанию, если вы выбираете Reference Generator параметров блоков Use maneuver-specific driver, initial position, and scene, пример готовых узлов выбирает водителя для заданного вами маневра.

Установка командного режима транспортного средства	Реализация
`Longitudinal Driver`	Longitudinal Driver блок - 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. Используйте блок, чтобы смоделировать динамическую характеристику драйвера или сгенерировать команды, необходимые для отслеживания продольного цикла привода.
`Predictive Driver`	Predictive Driver блок - Контроллер, который генерирует нормированные команды управления, ускорения и торможения для отслеживания продольной скорости и бокового опорного перемещения. Нормированные команды могут варьироваться от -1 до 1. Контроллер использует однопутную (велосипедную) модель для оптимального одноточечного предварительного просмотра.
`Open Loop`	Реализует систему разомкнутого контура, так что можно сконфигурировать пример готовых узлов для постоянного или основанного на сигналах рулевого управления, ускорения, торможения и командного входа передачи.

Окружение

Подсистема Окружения генерирует силы ветра и земли. У пример готовых узлов есть эти окружения варианты.

Окружение	Вариант	Описание
Наземная обратная связь	`3D Engine`	Использует Vehicle Terrain Sensor блок для реализации трассировки лучей в 3D окружении
Наземная обратная связь	`Constant` (по умолчанию)	Реализует постоянное значение трения

Контроллеры

Подсистема Контроллеров генерирует команды крутящего момента двигателя, передачи, тормозного давления и перепада давления.

ЭКЮ

Контроллер ECU генерирует команду крутящего момента двигателя. Контроллер предотвращает избыточное обновление двигателя, ограничивая команду крутящего момента двигателя значением, заданным переменного рабочего пространства модели EngRevLim. По умолчанию значение равно 7000 об/мин. Если команда дифференциального крутящего момента превышает ограниченную команду крутящего момента двигателя, то ЭБУ устанавливает команду крутящего момента двигателя на заданный дифференциальный крутящий момент.

Управление передачей

Подсистема контроллера трансмиссии генерирует команду трансмиссии. Контроллер включает эти варианты.

Вариант	Описание
`Transmission Controller`	Реализует модуль управления передачей (TCM), который использует Stateflow^® логика для генерации команды передачи на основе ускорения транспортного средства, скорости вращения колеса и скорости вращения двигателя.
`Driver - No Clutch`	Разомкнутый контур. Контроллер устанавливает команду передачи на запрос передачи.
`PRNDL Controller` (по умолчанию)	Реализует модуль управления трансмиссией (TCM), который использует логику Stateflow, чтобы сгенерировать команду передачи на основе ускорения транспортного средства, команды торможения, скорости колеса, скорости вращения двигателя и запроса передачи.
`Paddles`	Реализует контроллер лопасти, который использует ускорение транспортного средства и скорость вращения двигателя, чтобы сгенерировать команду передачи.

Управление Давлением Тормоза

Подсистема Контроллера Тормоза реализует Подсистему Управления Давлением Тормоза, чтобы сгенерировать команду Давления Тормоза. Подсистема управления тормозным давлением имеет эти варианты.

Вариант Описание

Вариант	Описание
`Bang Bang ABS`	Реализует контроллер обратной связи антиблокировочной системы (ABS), который переключается между двумя состояниями, чтобы регулировать скольжение колеса. Релейное управление минимизирует ошибку между фактическим проскальзыванием и желаемым проскальзыванием. Для желаемого скольжения контроллер использует значение скольжения, при котором кривая mu-скольжения достигает пикового значения. Это желаемое значение скольжения оптимально для минимального пути торможения.
`Open Loop` (по умолчанию)	Управление тормозом разомкнутого контура. Контроллер устанавливает команду тормозного давления на ссылку тормозное давление на основе команды тормоза.
`Five-State ABS`	Пятигосударственное управление ABS при симуляции маневра.^1,2,3 Пятигосударственный контроллер использует логическое переключение, основанное на замедлении колеса и ускорении транспортного средства, чтобы контролировать давление торможения на каждом колесе. Рассмотрите использование управления ABS в пяти состояниях, чтобы предотвратить блокировку колеса, уменьшить путь торможения или сохранить стабильность рыскания во время маневра. Параметры ABS по умолчанию устанавливаются так, чтобы работать на дорогах, которые имеют постоянный коэффициент масштабирования коэффициента трения 0,6.

Bang Bang ABS

Реализует контроллер обратной связи антиблокировочной системы (ABS), который переключается между двумя состояниями, чтобы регулировать скольжение колеса. Релейное управление минимизирует ошибку между фактическим проскальзыванием и желаемым проскальзыванием. Для желаемого скольжения контроллер использует значение скольжения, при котором кривая mu-скольжения достигает пикового значения. Это желаемое значение скольжения оптимально для минимального пути торможения.

Open Loop (по умолчанию)

Управление тормозом разомкнутого контура. Контроллер устанавливает команду тормозного давления на ссылку тормозное давление на основе команды тормоза.

Five-State ABS

Пятигосударственное управление ABS при симуляции маневра.^1,2,3 Пятигосударственный контроллер использует логическое переключение, основанное на замедлении колеса и ускорении транспортного средства, чтобы контролировать давление торможения на каждом колесе.

Рассмотрите использование управления ABS в пяти состояниях, чтобы предотвратить блокировку колеса, уменьшить путь торможения или сохранить стабильность рыскания во время маневра. Параметры ABS по умолчанию устанавливаются так, чтобы работать на дорогах, которые имеют постоянный коэффициент масштабирования коэффициента трения 0,6.

Активное дифференциальное управление

Подсистема активного дифференциального управления генерирует команду дифференциального давления. Чтобы вычислить команду, подсистема имеет эти варианты.

Вариант Описание

Вариант	Описание
`Rear Diff Controller`	Реализует контроллер, который генерирует команду перепада давления на основе: Угол поворота Тангаж, рыскание и крен транспортного средства Команда тормоза Скорость колеса Механизм Ускорение транспортного средства
`No Control` (по умолчанию)	Не реализует контроллер. Устанавливает команду перепада давления равной 0.

Rear Diff Controller

Реализует контроллер, который генерирует команду перепада давления на основе:

Угол поворота
Тангаж, рыскание и крен транспортного средства
Команда тормоза
Скорость колеса
Механизм
Ускорение транспортного средства

No Control (по умолчанию)

Не реализует контроллер. Устанавливает команду перепада давления равной 0.

Пассажирское транспортное средство

Подсистема Passenger Vehicle имеет двигатель, контроллеры и корпус транспортного средства с четырьмя колесами. В частности, транспортное средство содержит эти подсистемы.

Корпус, Подвеска, Подсистема колес Вариант Описание

Корпус, Подвеска, Подсистема колес	Вариант	Описание
PassVeh7DOF	`PassVeh7DOF`	Транспортное средство с четырьмя колесами: Корпус транспортного средства имеет три степени свободы (DOFs) - продольная, боковая и рыскание Каждое колесо имеет один СТЕПЕНЬ СВОБОДЫ - Качение
PassVeh14DOF	`PassVeh14DOF` (по умолчанию)	Транспортное средство с четырьмя колесами. Корпус транспортного средства имеет шесть чИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ - продольный, боковой, вертикальный и тангаж, рыскание и крен Каждое колесо имеет два чИСЛА СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ - Вертикальный и качение

PassVeh7DOF

PassVeh7DOF

Транспортное средство с четырьмя колесами:

Корпус транспортного средства имеет три степени свободы (DOFs) - продольная, боковая и рыскание
Каждое колесо имеет один СТЕПЕНЬ СВОБОДЫ - Качение

PassVeh14DOF

PassVeh14DOF (по умолчанию)

Транспортное средство с четырьмя колесами.

Корпус транспортного средства имеет шесть чИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ - продольный, боковой, вертикальный и тангаж, рыскание и крен
Каждое колесо имеет два чИСЛА СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ - Вертикальный и качение

Подсистемы двигателей	Вариант	Описание
Сопоставленный Engine	`SiMappedEngine` (по умолчанию)	Отображенный двигатель с искровым зажиганием

Подсистема рулевого управления, трансмиссии, привода и тормозов		Вариант	Описание
Идеальная неподвижная передача привода	Модель привода	`All Wheel Drive`	Сконфигурируйте привод для полного, переднего, заднего или заднего активного дифференциального привода и укажите тип муфты крутящего момента.
		`Front Wheel Drive`
		`Rear Wheel Drive`
		`Rear Wheel Drive Active Differential` (по умолчанию)
	Передача	`Ideal` (по умолчанию)	Реализует идеальную коробку передач с фиксированной передачей.
	Тормозная Гидравлика	НА	Реализует эвристическую реакцию гидравлической системы, когда контроллер применяет команду тормоза к цилиндру. Включает коэффициенты смещения переднего и заднего колес. Подсистема преобразует приложенное давление в положение золотника гидроцилиндра. Для создания тормозного давления золотник применяет поток вниз по потоку к цилиндрам.

Визуализация

Когда вы запускаете симуляцию, Подсистема визуализации предоставляет информацию о драйвере, транспортном средстве и отклике. Во время маневра примера готовых узлов журналов транспортного средства сигналы, включая рулевое управление, транспортное средство и скорость вращения двигателя, и боковое ускорение. Можно использовать Данные моделирования Inspector, чтобы импортировать записанные сигналы и изучить данные.

Image of visualization subsystem

Элемент	Описание
Команды драйвера	Команды драйвера: Угол рулевого колеса Команда ускорения Команда тормоза
Реакция транспортного средства	Реакция транспортного средства: Скорость вращения двигателя Скорость транспортного средства Боковое ускорение
Блок скорости рыскания и Scope кручения	Скорость рыскания и угол поворота в зависимости от времени: Желтая линия - скорость рыскания Синие линии - Угол поворота руля
Руль, Скорость, Lat Accel Scope блок	`SteerAngle` - Угол поворота в зависимости от времени `<xdot>` - Зависимости продольной скорости транспортного средства от времени `<ay>` - Боковое ускорение в зависимости от времени
Плоттер XY транспортного средства	График продольного/бокового расстояния транспортного средства
ISO 15037-1:2006 блок	Отображение стандартных сигналов измерения ISO в Данные моделирования Inspector, включая угол и крутящий момент рулевого колеса, продольный и поперечная скорость, и боковой угол

3D визуализации

Вы можете включить или отключить 3D окружение визуализации. Требования к платформе двигателя визуализации 3D и рекомендации по оборудованию смотрите в 3D Требования и ограничения Engine визуализации. После того, как вы откроете пример готовых узлов, в Подсистеме визуализации, откройте блок 3D Engine. Установите эти параметры.

3D Engine с Enabled.
Scene к одной из сцен, например Straight road.
Для размещения транспортного средства в месте происшествия:
1. Выберите метод инициализации положения:
  - Recommended for scene - Установите начальное положение транспортного средства на значения, рекомендуемые для сцены
  - User-specified - Установите свое собственное начальное положение транспортного средства
2. Щелкните Update the model workspaces with the initial values, чтобы перезаписать исходное положение транспортного средства в рабочих пространствах модели на примененные значения.

Когда вы запускаете симуляцию, просмотрите ответ транспортного средства в AutoVrtlEnv окно.

Примечание

Чтобы открыть и закрыть AutoVrtlEnv , используйте Simulink^® Кнопки Run и Stop. Если вы вручную закрываете AutoVrtlEnv Window, Simulink останавливает симуляцию с ошибкой.
Когда вы активируете 3D окружение визуализации, вы не можете отодвинуть симуляцию назад.

Для плавного изменения полей зрения камеры используйте эти ключевые команды.

Ключ	Поле зрения камеры
1	Назад налево	Просмотр анимированного GIF
2	Назад
3	Назад справа
4	Левый
5	Внутренний
6	Правильно
7	Спереди налево
8	Фронт
9	Передний правый
0	Наверху

Для дополнительных элементов управления камерой используйте эти ключевые команды.

Ключ	Управление камерой
Вкладка	Циклический просмотр между всеми транспортными средствами в сцене. Просмотр анимированного GIF
Колесо прокрутки мыши	Управляйте расстоянием между камерами и транспортным средством. Просмотр анимированного GIF
L	Включение или отключение эффекта задержки камеры. Когда вы включаете эффект задержки, поле зрения камеры включает в себя: Задержка положения, основанная на поступательном ускорении транспортного средства Задержка вращения, основанная на скорости вращения транспортного средства Это отставание позволяет улучшить визуализацию общего ускорения и вращения транспортного средства. Просмотр анимированного GIF
F	Включите или отключите режим свободной камеры. Когда вы включите режим свободной камеры, можно использовать мышь, чтобы изменить тангаж и рыскание камеры. Этот режим позволяет вам вращать камеру вокруг транспортного средства. Просмотр анимированного GIF

Ссылки

[1] Пасильяс-Лепин, Уильям. Гибридное моделирование и анализ предельного цикла для класса пятифазных алгоритмов антиблокировки. Динамика систем транспортных средств 44, № 2 (2006): 173-188.

[2] Жерар, Матье, Уильям Пасильяс-Лепин, Эдвин Де Фрис и Мишель Верхеген. «Усовершенствования пятифазного алгоритма ABS для экспериментальной валидации». Динамика систем транспортных средств 50, № 10 (2012): 1585-1611.

[3] Bosch, R. «Bosch Automotive Handbook». 10 эд. Warrendale, PA: SAE International, 2018.

[4] J266 SAE. Статические Процедуры тестирования управления направлением для легковых и легких автомобилей. Warrendale, PA: SAE International, 1996.

Документация