自行车运动模型

利用自行车运动模型计算类车车辆运动

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机器人系统工具箱/移动机器人算法

描述

的自行车运动模型Block创建一个自行车车辆模型来模拟简化的类似汽车的车辆动力学。这个模型代表了一辆有两个车轴的汽车，由车轴之间的长度定义，轴距．前轮可随转向角度转动ψ．车辆航向θ定义在后轴的中心。

自行车运动模型图，标有x, y, theta, psi，速度，轴距和转弯半径

港口

输入

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`v`-车速
数字标量

车辆速度，以米每秒为单位。

`ψ`-转向角度
数字标量

车辆的转向角度，以弧度为单位。

依赖关系

若要启用此端口，请设置车辆的输入参数车速和转向角度．

`ω`-转向角速度
数字标量

飞行器的角速度，单位为弧度/秒。正值使车辆向左行驶，负值使车辆向右行驶。

依赖关系

若要启用此端口，请设置车辆的输入参数车速和航向角速度．

输出

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`状态`-车辆姿态
三元素向量

当前的xy-车辆的位置和方向，指定为a[x y theta]以米和弧度为单位的向量。

`stateDot`-衍生品`状态`输出
三元素向量

车辆的线速度和角速度，用a表示[xDot yDot thetaDot]向量单位是米/秒和弧度/秒。线速度和角速度的计算方法是求导状态输出。

参数

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`车辆的输入`-车辆的速度和方向输入类型
`车速和转向角度`(默认)|`车速和航向角速度`

占位符。

车速和转向角度-车辆速度(以米每秒为单位)，转向角度(以弧度为单位)。
车速和航向角速度-车辆速度(米/秒)，方向角速度(弧度/秒)。

`轴距`-前后轴之间的距离
`1`(默认)|正数值标量

轴距是指车辆前后轴之间的距离，单位为米。

`车速范围`-最低和最高车速
`(负无穷到正无穷)`(默认)|二元向量

车轮速度范围是一个两元向量，它提供了车辆车轮速度的最小值和最大值，[MinSpeed MaxSpeed，单位为弧度/秒。

`最大转向角`-最大转弯半径
`π/ 4`(默认)|数字标量

最大转向角度，是指车辆可以向右或向左转向的最大量，以弧度指定。默认值:π/ 4为车辆提供最小的转弯半径，0．此属性用于验证用户提供的状态输入。

`初始状态`-车辆初始姿态
`(0, 0, 0)`(默认)|三元素向量

最初的x- - - - - -,y-位置和方向，θ，车辆的。

`模拟使用`-要运行的模拟类型
`解释执行`(默认)|`代码生成`

解释执行-用MATLAB仿真模型^®翻译。有关更多信息，请参见模拟模式(模型)．
代码生成-使用生成的C代码模拟模型。当你第一次运行Simulink时^®生成该块的C代码。只要模型没有改变，C代码将被重用用于后续的模拟。

可调:没有

模型的例子

在Simulink中规划自行车机器人路径

演示如何在Simulink®中执行给定地图上两个位置之间的无障碍路径。路径是使用概率路线图(PRM)规划算法(mobileRobotPRM)生成的。用于导航该路径的控制命令是使用Pure Pursuit控制器块生成的。在此基础上建立了自行车运动模型，模拟了机器人的运动。

打开实时脚本

参考文献

[1]林奇，凯文M和弗兰克c帕克。《现代机器人:力学、计划与控制马萨诸塞州剑桥:剑桥大学出版社，2017年第1版。

科克，彼得一世。机器人，视觉和控制:MATLAB的基本算法．施普林格,2011年。

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