Dynamic Steering

Динамическое регулирование для Акермана, реечного механизма и параллельных рулевых механизмов

  • Библиотека:
  • Vehicle Dynamics Blockset / регулирование

  • Dynamic Steering block

Описание

Блок Dynamic Steering реализует динамическое регулирование, чтобы вычислить углы колеса для Акермана, реечного механизма и параллельных рулевых механизмов. Блок использует входной крутящий момент руля, правильный крутящий момент колеса и оставленный крутящий момент колеса, чтобы вычислить углы колеса. Блок использует систему координат транспортного средства.

Если вы выбираете Power assist, можно указать, что крутящий момент помогает интерполяционной таблице, которая является функцией скорости транспортного средства и входного крутящего момента руля. Блок использует входной крутящий момент руля, и крутящий момент помогают вычислять держащуюся динамику.

Чтобы задать держащийся тип, используйте параметр Type.

УстановкаБлокируйте реализацию

Ackerman

Идеал Акерман, держащийся. Углы колеса имеют общий центр круга превращения.

Rack and pinion

Идеальное регулирование реечного механизма. Механизмы преобразуют держащееся вращение в линейное движение.

Parallel

Параллельное регулирование. Углы колеса равны.

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

УстановкаБлокируйте реализацию

Constant

Рулевой механизм использует постоянные данные о параметре.

Lookup table

Рулевой механизм реализует таблицы для данных о параметре.

Используйте параметр Location, чтобы задать переднее или заднее регулирование.

УстановкаРеализация
Front

Переднее регулирование

Figure of front steering turning right

Rear

Заднее регулирование

Figure of rear steering turning right

Динамика

Чтобы вычислить держащуюся динамику, блок Dynamic Steering моделирует руль, вал, рулевой механизм, гистерезис, и, опционально, степень помогают.

Figure of steering wheel, spring damper, and steering mechanism

ВычислениеУравнения

Рулевая колонка и держащаяся динамика вала

J1θ¨1=τinb2θ˙1τhys

J2θ¨2=τeqb3θ˙2+τhysτfric

Гистерезисный пружинный демпфер

δ=θ1θ2Δδ=δcurrentδpreviousτhys=(b1δ˙k1δ)(1+exp(|Δδ|β))β={βu   когда  δ>0βl    когда  δ0

Дополнительная степень помогает

τast=ftrq(v,τin)J1θ¨1=τin+τastb2θ˙1τhysJ2θ¨2=τeq+τastb3θ˙2+τhysτfric

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

J1

Инерция руля

J2

Инерция рулевого механизма

θ1,θ˙1,θ¨1

Угол руля, скорость вращения и угловое ускорение, соответственно

θ2,θ˙2,θ¨2

Угол вала, скорость вращения и угловое ускорение, соответственно

b1, k1

Гистерезисные пружинные и вязкие коэффициенты демпфирования, соответственно

b2

Руль вязкий коэффициент демпфирования

b3

Коэффициент демпфирования рулевого механизма

τhys

Гистерезисный крутящий момент затухания пружины

τfric

Момент трения рулевого механизма

τeq

Колесо эквивалентный крутящий момент

τast

Крутящий момент помогает

βu , βl

Верхние и более низкие гистерезисные модификаторы, соответственно

v

Скорость транспортного средства

ƒtrq

Крутящий момент помогает интерполяционной таблице

Регулирование типов

Акерман

Для идеала Акерман, держащийся, углы колеса имеют общий круг превращения.

Figure of Ackerman steering turning right around turning circle

Чтобы вычислить держащиеся углы, блок использует эти уравнения.

cot(δL)cot(δR)=TWWBδvir=δinγδL=tan1(WBtan(δvir)WB0.5TWtan(δvir))δR=tan1(WBtan(δvir)WB+0.5TWtan(δvir))

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

δin

Регулирование угла

δL

Оставленный угол колеса

δR

Правильный угол колеса

δvir

Виртуальный угол колеса

TW

Ширина дорожки

WB

Основа колеса

γ

Регулирование отношения

Реечный механизм

Для идеального регулирования реечного механизма механизмы преобразуют держащееся вращение 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 держащиеся углы, блок использует эти уравнения.

l1=TWlrack2ΔPl22=l12+D2ΔP=rδinβ=π2tan1[Dl1]cos1[larm2+l22lrod22larml2]

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

δin

Угол руля

δL

Оставленный угол колеса

δR

Правильный угол колеса

TW

Ширина дорожки

r

Свяжите радиус

ΔP

Линейное изменение в положении стойки

D

Расстояние между передней осью и стойкой

lrack

Установите случающуюся длину в стойку

larm

Регулирование длины руки

lrod

Свяжите длину стержня

Параллель

Для параллельного регулирования углы колеса равны.

Figure parallel steering where wheel angles are equal

Чтобы вычислить держащиеся углы, блок использует это уравнение.

δR=δL=δinγ

Рисунок и уравнения используют эти переменные.

δin

Угол руля

δL

Оставленный угол колеса

δR

Правильный угол колеса

γ

Регулирование отношения

Порты

Входной параметр

развернуть все

Крутящий момент, τin, в N · m.

Оставленный крутящий момент колеса, τL, в N · m.

Правильный крутящий момент колеса, τR, в N · m.

Скорость транспортного средства, v, в m/s.

Зависимости

Создать VehSpd, выберите Power assist.

Вывод

развернуть все

Сигнал шины содержит эти вычисления блока.

СигналОписаниеМодуль

StrgWhlAng

Угол руля

рад

StrgWhlSpd

Скорость вращения руля

рад/с

ShftAng

Угол вала

рад

ShftSpd

Угловая скорость вала

рад/с

AngLft

Оставленный угол колеса

рад

SpdLft

Оставленная скорость вращения колеса

рад/с

AngRght

Правильный угол колеса

рад

SpdRght

Правильная скорость вращения колеса

рад/с

TrqAst

Крутящий момент помогает

PwrAst

Степень помогает

W

PwrLoss

Потери мощности

W

InstStrgRatio

Мгновенное руководящее отношение

N/A

Оставленный угол колеса, δL, в рад.

Правильный угол колеса, δR, в рад.

Параметры

развернуть все

Чтобы задать держащийся тип, используйте параметр Type.

УстановкаБлокируйте реализацию

Ackerman

Идеал Акерман, держащийся. Углы колеса имеют общий центр круга превращения.

Rack and pinion

Идеальное регулирование реечного механизма. Механизмы преобразуют держащееся вращение в линейное движение.

Parallel

Параллельное регулирование. Углы колеса равны.

Зависимости

Эта таблица суммирует Type и зависимости от параметра Parametrized by.

ВводПараметрированныйСоздает параметры

Ackerman

Constant

Track width, TrckWdth

Wheel base, WhlBase

Steering range, StrgRng

Steering ratio, StrgRatio

Lookup table

Track width, TrckWdth

Wheel base, WhlBase

Steering range, StrgRng

Steering angle breakpoints, StrgAngBpts

Steering ratio table, StrgRatioTbl

Rack and pinion

Constant

Track width, TrckWdth

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

Lookup table

Track width, TrckWdth

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

ParallelConstant

Steering range, StrgRng

Steering ratio, StrgRatio

Lookup table

Steering range, StrgRng

Steering angle breakpoints, StrgAngBpts

Steering ratio table, StrgRatioTbl

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

УстановкаБлокируйте реализацию

Constant

Рулевой механизм использует постоянные данные о параметре.

Lookup table

Рулевой механизм реализует таблицы для данных о параметре.

Зависимости

Эта таблица суммирует Type и зависимости от параметра Parametrized by.

ВводПараметрированныйСоздает параметры

Ackerman

Constant

Track width, TrckWdth

Wheel base, WhlBase

Steering range, StrgRng

Steering ratio, StrgRatio

Lookup table

Track width, TrckWdth

Wheel base, WhlBase

Steering range, StrgRng

Steering angle breakpoints, StrgAngBpts

Steering ratio table, StrgRatioTbl

Rack and pinion

Constant

Track width, TrckWdth

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

Lookup table

Track width, TrckWdth

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

ParallelConstant

Steering range, StrgRng

Steering ratio, StrgRatio

Lookup table

Steering range, StrgRng

Steering angle breakpoints, StrgAngBpts

Steering ratio table, StrgRatioTbl

Если вы выбираете Power assist, можно указать, что крутящий момент помогает интерполяционной таблице, ƒtrq, который является функцией скорости транспортного средства, v, и входного крутящего момента руля, τin.

τast=ftrq(v,τin)

Блок использует входной крутящий момент руля, и крутящий момент помогают вычислять держащуюся динамику.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Используйте параметр Location, чтобы задать переднее или заднее регулирование.

УстановкаРеализация
Front

Переднее регулирование

Figure of front steering turning right

Rear

Заднее регулирование

Figure of rear steering turning right

Общий

Ширина дорожки, TW, в m.

Зависимости

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

Основа колеса, WB, в m.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Type на Ackerman.

Регулирование области значений, в рад. Блок ограничивает углы колеса, чтобы остаться в держащейся области значений.

Регулируя отношение, γ, безразмерный.

Зависимости

Создать этот параметр:

  • Установите Type на Ackerman или Parallel.

  • Установите Parametrized by на Constant.

Регулирование угловых точек останова, в рад.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, установите Parametrized by на Lookup table.

Регулируя таблицу отношения, γ, безразмерный.

Зависимости

Создать этот параметр:

  • Установите Type на Ackerman или Parallel.

  • Установите Parametrized by на Lookup table.

Реечный механизм

Регулируя длину руки, larm, в m.

Зависимости

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

Установите в стойку случающуюся длину, lrack, в m.

Зависимости

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

Свяжите длину стержня, lrod, в m.

Зависимости

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

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

Зависимости

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

Свяжите радиус, r, в m.

Зависимости

Создать этот параметр:

  • Установите Type на Rack and pinion.

  • Установите Parametrized by на Constant.

Свяжите таблицу радиуса, r, в m.

Зависимости

Создать этот параметр:

  • Установите Type на Rack and pinion.

  • Установите Parametrized by на Lookup table.

Динамика

Инерция руля, J1, в kg*m^2.

Инерция рулевого механизма, J2, в kg*m^2.

Верхний гистерезисный модификатор, βu, безразмерный.

Понизьте гистерезисный модификатор, βl, безразмерный.

Гистерезисное затухание, b1, в N · m·.

Гистерезисная жесткость, k1, в N · m/rad.

Затухание руля, b2, в N · m·.

Затухание рулевого механизма, b3, в N · m·.

Начальный руководящий угол, θ0, в рад.

Начальная руководящая скорость вращения, ωo, в rad/s.

Момент трения, τfric, в N · m.

Степень помогает

Точки останова крутящего момента руля, в N · m.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Точки останова скорости транспортного средства, в m/s.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Помогая таблице крутящего момента, ƒtrq, в N · m.

Крутящий момент помогает, интерполяционная таблица является функцией скорости транспортного средства, v, и входного крутящего момента руля, τin.

τast=ftrq(v,τin)

Блок использует входной крутящий момент руля, и крутящий момент помогают вычислять держащуюся динамику.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Помощь пределу крутящего момента, в N · m.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Помощь пределу степени, в N · m/s.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Помощь КПД крутящего момента, безразмерному.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Частота среза, в rad/s.

Зависимости

Выбор Power assist создает VehSpd входной порт и эти параметры.

Степень помогаетПараметры

on

Steering wheel torque breakpoints, TrqBpts

Vehicle speed breakpoints, VehSpdBpts

Assisting torque table, TrqTbl

Assisting torque limit, TrqLmt

Assisting power limit, PwrLmt

Assisting torque efficiency, Eta

Cutoff frequency, omega_c

Ссылки

[1] Crolla, Дэвид, Дэвид Фостер, и др. Энциклопедия Автомобильной Разработки. Объем 4, Часть 5 (Системы Шасси) и Часть 6 (Электрические и Электронные системы). Чичестер, Западный Сассекс, Соединенное Королевство: John Wiley & Sons Ltd, 2015.

[2] Гиллеспи, Томас. Основные принципы динамики аппарата. Варрендэйл, усилитель мощности (УМ): ассоциация инженеров автомобилестроения, 1992.

[3] Комитет по стандартам динамики аппарата. Терминология динамики аппарата. SAE J670. Варрендэйл, усилитель мощности (УМ): ассоциация инженеров автомобилестроения, 2008.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2018a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте