纵向驱动程序
纵向speed-tracking控制器
- 库:
动力总成块集/车辆场景构建器
车辆动力学块集/车辆场景/驾驶员
描述
的<年代p一个nclass="block">纵向驱动程序块实现纵向速度跟踪控制器。基于参考和反馈速度,块生成从0到1不等的标准化加速和制动命令。您可以使用该块来建模驱动器的动态响应,或生成跟踪纵向驱动器周期所需的命令。
配置
外部行为
使用<年代tr在gclass="guilabel">外部行为参数,为可以禁用、保持或覆盖闭环加速或减速命令的信号创建输入端口。该块对输入命令使用这种优先级顺序:禁用(最高)、保持、覆盖。
下表总结了外部动作参数。
目标
外部动作参数
输入端口
数据类型
使用输入加速命令覆盖加速器命令。
加速器覆盖
EnablAccelOvr
布尔
AccelOvrCmd
双
按住加速命令的当前值。
加速器控制
AccelHld
布尔
禁用加速命令。
加速器禁用
AccelZero
布尔
使用输入减速命令覆盖减速命令。
减速器覆盖
EnablDecelOvr
布尔
DecelOvrCmd
双
保持减速命令在当前值。
减速器举行
DecelHld
布尔
禁用减速器命令。
减速器禁用
DecelZero
布尔
控制器
使用<年代tr在gclass="guilabel">控制类型,cntrlType参数来指定这些控件选项之一。
设置
块实现
π
比例积分(PI)控制跟踪发条和前馈增益。
将π
PI控制跟踪发条和前馈增益是一个功能的车辆速度。
预测
C. C. MacAdam开发的最优单点预览(前瞻)控制模型<年代up>1、2、3.该模型描述了驾驶员在路径跟踪和避障机动过程中的转向控制行为。驾驶员可以预览(向前看)按照预定的路径前进。要实现MacAdam模型,块:
将动力学表示为线性单轨道(自行车)车辆
使单个点的预估误差信号最小化T *提前几秒
驾驶员滞后的原因来自知觉和神经肌肉机制
转变
使用<年代tr在gclass="guilabel">转变类型,shftType参数来指定这些移位选项之一。
设置
块实现
没有一个
不传播。块输出恒定齿轮1。使用此设置可以最小化生成加速和制动命令以跟踪前方车辆运动所需的参数数量。此设置不允许车辆反向运动。
相反,中性,开车
块使用状态流<年代up>®倒车、空挡和驱动换挡调度模型图表。使用此设置生成加速和制动命令,使用简单的倒车、空挡和驱动档位调度跟踪前进和倒车运动。根据车辆状态和车辆速度反馈,块使用初始档位和换挡所需的时间来将车辆上移至行驶或下移至倒车或空挡。对于空挡,制动块使用制动命令来控制车辆速度。对于倒挡,制动块使用加速命令产生扭矩和制动命令降低车辆速度。
计划
Block使用状态流图来建模倒车、空挡、停车和n速换挡调度。使用此设置生成加速和制动命令,使用倒车、空挡、停车和n速换挡调度跟踪车辆前进和倒车运动。根据车辆状态和车辆速度反馈,块使用这些参数来确定:
最初的齿轮
上档和下档油门踏板位置
上档和下档速度
换挡和从空挡前进和倒车的时机
对于空挡,制动块使用制动命令来控制车辆速度。对于倒挡,制动块使用加速命令产生扭矩和制动命令降低车辆速度。
外部
Block使用输入齿轮、车辆状态和速度反馈来生成加速和制动命令,以跟踪车辆的前进和后退运动。对于空挡,制动块使用制动命令来控制车辆速度。对于倒挡,制动块使用加速命令产生扭矩和制动命令降低车辆速度。
齿轮信号
使用<年代tr在gclass="guibutton">输出齿轮信号参数来创建GearCmd输出端口。的GearCmd信号包含命令车辆齿轮的整数值。
齿轮
整数
公园
80
反向
-1
中性
0
开车
1
齿轮
设备数量
控制器:πSpeed-Tracking
如果将控件类型设置为π或将π,该块实现了比例积分(PI)控制与跟踪上发条和前馈增益。为将π配置,块使用前馈增益是车辆速度的函数。
为了计算速度控制输出,块使用这些方程。
设置
方程
π
将π
速度误差低通滤波器采用了这种传递函数。
为了计算加速和制动命令,块使用这些方程。
方程使用这些变量。
v<年代ub>笔名
名义上的车辆速度
K<年代ub>p
成比例增加
K<年代ub>我
积分增益
K<年代ub>亚历山大-伍尔兹
Anti-windup获得
K<年代ub>ff
速度前馈增益
K<年代ub>g
等级角前馈增益
θ
年级的角
τ<年代ub>犯错
误差滤波器时间常数
y
标称控制输出幅度
y<年代ub>坐
饱和控制输出幅度
e<年代ub>裁判
速度误差
e<年代ub>出
饱和和名义控制输出之间的差异
y<年代ub>一个cc
加速度信号
y<年代ub>12月
制动信号
v
速度反馈信号
v<年代ub>裁判
参考速度信号
控制器:预测Speed-Tracking
如果你设置<年代tr在gclass="guilabel">控制类型,cntrlType参数预测,块实现了由C. C. MacAdam开发的最优单点预览(向前看)控制模型<年代up>1、2、3.该模型描述了驾驶员在路径跟踪和避障机动过程中的转向控制行为。驾驶员可以预览(向前看)按照预定的路径前进。要实现MacAdam模型,块:
将动力学表示为线性单轨道(自行车)车辆
将提前T秒的单点的预估错误信号最小化
驾驶员滞后的原因来自知觉和神经肌肉机制
车辆动力学
对于纵向运动,块实现这些线性动力学。
在矩阵表示法:
块体用这个方程计算滚动阻力。
单点模型假设在单点处有一个最小的预估误差信号T *时间提前了几秒。一个*是驾驶员根据当前转向控制输入预测未来车辆反应的能力。b *是驾驶员根据当前车辆状态预测未来车辆反应的能力。该块使用这些方程。
方程使用这些变量。
一个,b
前、后轮胎位置,分别
米
汽车的质量
我
汽车转动惯量
一个*,b*
分别为驱动预测标量增益和矢量增益
x
预测车辆状态向量
v
纵向速度
F
系统矩阵
K<年代ub>pt
牵引力和制动极限
γ
年级的角
g
控制系数向量
g
引力常数
T *
预览时间窗口
ƒ(t + t *)
提前T*秒预览路径输入
U
提出车辆速度
米<年代up>T
不断观察向量;提供车辆横向位置
F<年代ub>r
滚动阻力
一个<年代ub>r
静态滚动和传动系统阻力
b<年代ub>r
线性滚动和传动系统阻力
c<年代ub>r
气动滚动和传动系统阻力
优化
由块实现的单点模型找到使本地性能指标最小化的转向命令,J,在当前预览间隔内,(t,t + t).
最小化J对于转向指令,这个条件必须满足。
您可以用当前非最优和相应的非零预览输出误差来表示最优控制解决方案T *秒前<年代up>1、2、3.
该块利用预瞄距离和车辆纵向速度来确定预瞄时间窗口。
方程使用这些变量。
T *
预览时间窗口
ƒ(t + t *)
预览输入路径T *秒前
y (t + t *)
预览植物输出T *秒前
e (t + t *)
预览误差信号T *秒前
u (t),u<年代up>o(t)
分别为转向角和最佳转向角
l
预览的距离
J
性能指标
U
车辆前进(纵向)速度
司机延迟
由块实现的单点模型引入了驱动程序延迟。驱动程序滞后负责驱动程序跟踪任务时的延迟。具体来说,它是由知觉和神经肌肉机制引起的运输延迟。为了计算驱动程序传输延迟,块实现了这个等式。
方程使用这些变量。
τ
司机运输延迟
y (t + t *)
预览植物输出T *秒前
e (t + t *)
预览误差信号T *秒前
u (t),u<年代up>o(t)
分别为转向角和最佳转向角
J
性能指标
的<年代p一个nclass="block">纵向驱动程序 使用<年代tr在gclass="guilabel">外部行为 下表总结了外部动作参数。 外部动作参数 输入端口 数据类型 使用输入加速命令覆盖加速器命令。 加速器覆盖 按住加速命令的当前值。 加速器控制 禁用加速命令。 加速器禁用 使用输入减速命令覆盖减速命令。 减速器覆盖 保持减速命令在当前值。 减速器举行 禁用减速器命令。 减速器禁用 使用<年代tr在gclass="guilabel">控制类型,cntrlType 设置 块实现 比例积分(PI)控制跟踪发条和前馈增益。 PI控制跟踪发条和前馈增益是一个功能的车辆速度。 C. C. MacAdam开发的最优单点预览(前瞻)控制模型<年代up>1、2、3 将动力学表示为线性单轨道(自行车)车辆 使单个点的预估误差信号最小化 驾驶员滞后的原因来自知觉和神经肌肉机制 使用<年代tr在gclass="guilabel">转变类型,shftType 设置 块实现 不传播。块输出恒定齿轮1。 使用此设置可以最小化生成加速和制动命令以跟踪前方车辆运动所需的参数数量。此设置不允许车辆反向运动。 块使用状态流<年代up>® 使用此设置生成加速和制动命令,使用简单的倒车、空挡和驱动档位调度跟踪前进和倒车运动。根据车辆状态和车辆速度反馈,块使用初始档位和换挡所需的时间来将车辆上移至行驶或下移至倒车或空挡。 对于空挡,制动块使用制动命令来控制车辆速度。对于倒挡,制动块使用加速命令产生扭矩和制动命令降低车辆速度。 Block使用状态流图来建模倒车、空挡、停车和n速换挡调度。 使用此设置生成加速和制动命令,使用倒车、空挡、停车和n速换挡调度跟踪车辆前进和倒车运动。根据车辆状态和车辆速度反馈,块使用这些参数来确定: 最初的齿轮 上档和下档油门踏板位置 上档和下档速度 换挡和从空挡前进和倒车的时机 对于空挡,制动块使用制动命令来控制车辆速度。对于倒挡,制动块使用加速命令产生扭矩和制动命令降低车辆速度。 Block使用输入齿轮、车辆状态和速度反馈来生成加速和制动命令,以跟踪车辆的前进和后退运动。 对于空挡,制动块使用制动命令来控制车辆速度。对于倒挡,制动块使用加速命令产生扭矩和制动命令降低车辆速度。 使用<年代tr在gclass="guibutton">输出齿轮信号 齿轮 整数 公园 反向 中性 开车 齿轮 如果将控件类型设置为 为了计算速度控制输出,块使用这些方程。 设置
速度误差低通滤波器采用了这种传递函数。
为了计算加速和制动命令,块使用这些方程。
方程使用这些变量。 名义上的车辆速度 成比例增加 积分增益 Anti-windup获得 速度前馈增益 等级角前馈增益 年级的角 误差滤波器时间常数 标称控制输出幅度 饱和控制输出幅度 速度误差 饱和和名义控制输出之间的差异 加速度信号 制动信号 速度反馈信号 参考速度信号 如果你设置<年代tr在gclass="guilabel">控制类型,cntrlType 将动力学表示为线性单轨道(自行车)车辆 将提前T秒的单点的预估错误信号最小化 驾驶员滞后的原因来自知觉和神经肌肉机制 对于纵向运动,块实现这些线性动力学。
在矩阵表示法:
块体用这个方程计算滚动阻力。
单点模型假设在单点处有一个最小的预估误差信号
方程使用这些变量。 前、后轮胎位置,分别 汽车的质量 汽车转动惯量 分别为驱动预测标量增益和矢量增益 预测车辆状态向量 纵向速度 系统矩阵 牵引力和制动极限 年级的角 控制系数向量 引力常数 预览时间窗口 提前T*秒预览路径输入 提出车辆速度 不断观察向量;提供车辆横向位置 滚动阻力 静态滚动和传动系统阻力 线性滚动和传动系统阻力 气动滚动和传动系统阻力 由块实现的单点模型找到使本地性能指标最小化的转向命令,
最小化
您可以用当前非最优和相应的非零预览输出误差来表示最优控制解决方案
该块利用预瞄距离和车辆纵向速度来确定预瞄时间窗口。
方程使用这些变量。 预览时间窗口 预览输入路径 预览植物输出 预览误差信号 分别为转向角和最佳转向角 预览的距离 性能指标 车辆前进(纵向)速度 由块实现的单点模型引入了驱动程序延迟。驱动程序滞后负责驱动程序跟踪任务时的延迟。具体来说,它是由知觉和神经肌肉机制引起的运输延迟。为了计算驱动程序传输延迟,块实现了这个等式。
方程使用这些变量。 司机运输延迟 预览植物输出 预览误差信号 分别为转向角和最佳转向角 性能指标配置
目标
EnablAccelOvr
布尔
AccelOvrCmd
双
AccelHld
布尔
AccelZero
布尔
EnablDecelOvr
布尔
DecelOvrCmd
双
DecelHld
布尔
DecelZero
布尔
π
将π
预测
没有一个
相反,中性,开车
计划
外部
80
-1
0
1
设备数量
控制器:πSpeed-Tracking
方程
π
将π
v<年代ub>笔名
K<年代ub>p
K<年代ub>我
K<年代ub>亚历山大-伍尔兹
K<年代ub>ff
K<年代ub>g
θ
τ<年代ub>犯错
y
y<年代ub>坐
e<年代ub>裁判
e<年代ub>出
y<年代ub>一个cc
y<年代ub>12月
v
v<年代ub>裁判
控制器:预测Speed-Tracking
一个
米
我
一个*
x
v
F
K<年代ub>pt
γ
g
g
T *
ƒ(t + t *)
U
米<年代up>T
F<年代ub>r
一个<年代ub>r
b<年代ub>r
c<年代ub>r
T *
ƒ(t + t *)
y (t + t *)
e (t + t *)
u (t)
l
J
U
τ
y (t + t *)
e (t + t *)
u (t)
J
港口
输入
输出
参数
参考文献
[1]麦克亚当,C。“线性系统的最优预瞄控制”。动态系统、测量与控制学报.第102卷第3期1980年9月
[2]麦克亚当,C。“最优预瞄控制在汽车闭环驾驶仿真中的应用”。《IEEE系统、人与控制论汇刊》.1981年6月第11卷第6期。
[3]麦克亚当,C。用于动力学分析的驾驶员/车辆转向交互模型的开发.最终技术报告UMTRI-88-53。密歇根州安阿伯:密歇根大学交通研究所,1988年12月。
[1]麦克亚当,C。“线性系统的最优预瞄控制”。
[2]麦克亚当,C。“最优预瞄控制在汽车闭环驾驶仿真中的应用”。
[3]麦克亚当,C。
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介绍了R2017a
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