antos Béla BME Iránítástechnka és Inforatka anszék GÉPJÁRMŰ UOMIKU KDÁYEKERÜŐ REDZER VÓ IDEJŰ KÖRYEZEBE IEGRÁÁÁHOZ ZÜKÉGE FEÉEEK É GYOR PROOÍPU REDZEREKBE VÓ EZEHEŐÉG VIZGÁ MB/IMUIK RE IME WORKHOP É dpe RGE OMPIER KÖRYEZEBE. ZOFVER É DOKUMEÁIÓ anulán Készült a RE. Járűforgal rendszerek odellezése és ránítása projekt keretében Elektronkus Járű és Járűránítás udásközpont Budapest 8. szepteber
artal összefoglaló Műszak alkalazások az ránítástechnkában ntenzíen építenek a Matlab és toolboanak szolgáltatásara. Matlab lcensz azonban költséges és a Matlab körnezet ne bztosítja a alós dejű elárások teljesíthetőségét. Két út kínálkozk ennek egkerülésére az egk Matlab lcenszet ne génlő stand-alone alkalazások kfejlesztése host P-re Wndows ag nu alá a ásk pedg a Matlab alatt kfejlesztett szolgáltatás kfordítása beágazott processzorokra ag ás gors prototípus rendszerekre. z előbb több lehetőséget bztosít a toolbook felhasználására és könnebben bőíthető de gors rendszerek esetén ne képes a alós dejű elárások kelégítésére ezzel szeben az utóbb gors rendszerek alós dejű ránítására s képes de csak a Matlab szolgáltatások eg erősen korlátozott szeletét használhatja és csaks a szabálozó ulnk odelljéből ezethető le. pálázat korább fázsában stand-alone progracsoagot hoztunk létre gépjárű ütközésentes pálaterezésére és predktí ránítására ael a toolbo szolgáltatások beonása érdekében ne épített a szabálozó ulnk odelljére ellenben khasználta Matlab opler szolgáltatásat és host P-n futtatható Matlab lcenszet ár ne génlő stand-alone prograot eredénezett. gors alós dejű űködéshez el kellett hagn a P-körnezetet és specáls target rendszerekre kellett alapozn a egoldást. Ez az út azonban kzárta a Matlab opler használatát és csaks a ulnk > Real e Workshop > arget opler szekencában tette lehetőé alós dejű egoldás létrehozását. célrendszerül target a udásközpont adottságanak egfelelően a dpe utobo rendszert álasztottuk. úlos korlátozó ténező olt hog a ulnk kzárja a toolbook használatát és bár a ulnk ú.n. ebedded functon beágazott függén blokkja bzonos lehetőségeket egenged saját fejlesztésű függének beonására a Real e Workshop ezek körét toább korlátozza korlátozások szükségessé tették a korább algortusok átértékelését és toábbfejlesztését a pálaterezés és ránítás ulnk alakra hozatalát lénegében a teljes akadálelkerülés rendszer újraterezését ulnk alapon. kutatás első fázsában ntafeladatok keretében felderítettük a ulnk > Real e Workshop > arget opler korlátozásat ajd a kutatás ásodk fázsában a tapasztalatokra alapoza létrehoztuk az autoatkus akadálelkerülés nelneárs predktí ránító rendszerének ulnkre és beágazott függénekre alapozott egalósítását és elégeztük részletes tesztelését először csak ulnk körnezetben ajd a dpe utobo rendszeren. Eközben fokozatosan elnáltuk a szofter körnezet hánosságat a hbaüzenetek analzálása és a szofter kolátok egkerülése réén. z akadálelkerülő pálát dfferencálgeoetra elű DG és predktí ránítás ozgó horzontú RH ódszerekkel alósítottuk eg. Predktí ránítás esetén a szabálozó nden horzont kezdetén eghatározza a ozgó járű dőnaráns ag dőben áltozó lnearzált odelljét az aktuáls állapot ag a teljes állapot-trajektóra körül és a predktí ránítást a ozgó horzonton belül a keletkező I ag V rendszerre alapozza. z ránításhoz a ne érhető állapotokat sebesség oldalcsúszás szög orentácó és deráltja X és Y pozícó GP/I szenzorok jeleből állapotbecsléssel határozza eg. egalósítás az akadálelkerülő pála adatat előfeldolgozott töör kódolt forában kér a beenetek között. szabálozó az állapotbecslést GP és IM érzékelők adatara alapozza aelekből a gépkocs állapotektorát kétszntű kterjesztett Kalan-szűrőel határozza eg. dpe utobo rendszeren a ontroldesk felügelete alatt futó alós dejű szabálozó egalósítás bztosítja a ozgó horzontú nelneárs predktí ránítás RH pontosság elárásahoz szükséges s ntaétel dőt. Jelen fázsban a alósdejű rendszer szulálja a gépjárű dnakus odelljét és az érzékelők érés folaatát. Ezek az nforácók később rádókapcsolattal és buszon keresztül juttathatók el a szabálozóhoz a szabálozó égső technologzálásakor. ulnk körnezetben az pleentált 3 ránítás ódszer dfferencálgeoetra elű ntegrátort ne tartalazó predktí ntegrátort tartalazó predktí kálóan űködött és hatékon szabálozást bztosított. ulnk odell utobo körnezetre s hbátlanul lefordítható olt az első két ránítás ódszer jól űködött de a haradk ránítás ódszer rejtett rendszerhbákra sszaezethetően ndítás után elabortálódott. fejlesztés során a MB R6a és a hozzátartozó ulnk Real e Workshop és dpe utobo szofter és harder körnezetet használtuk. Ennek dpe utobo része az EJJ udásközpont tulajdona és használata harder kulcshoz kötött elet a fejlesztés során a BME II anszék száára kölcsönzött. szofter körnezet több része a BME II anszék tulajdona.
artalojegzék. élktűzés.... Gépjárű akadálelkerülő rendszer alós dejű körnezetbe ntegrálásához szükséges feltételek zsgálata.... Matlab/ulnk körnezet általános egszorítása.... Matlab/ulnk körnezet specáls egszorítása az autoatkus akadálelkerüléskor..3 z akadálelkerülő szabálozás ulnk odelljének koncepcója... 3 3. z ránítás és állapotbecslés algortusok... 7 3. Referenca jel terezés az ránításokhoz... 7 3. Gépjárű dnakus odellje és e algebra tulajdonsága... 7 3.. pontos nelneárs járűodell... 8 3.. pproált nelneárs járűodell... 8 3..3 z approált odell e algebra tulajdonsága... 9 3.3 elneárs kenet sszacsatoláson alapuló ránítás... 3.4 nelneárs predktí ránítás algortus... 3.4. Választható alternatíák... 3.4. egalósított predktí ránítás elélet alapja... 3.4.3 egalósított predktí ránítás algortus... 3 3.5 GP/I érzékelők jelen és kétszntű Kalan-szűrőn alapuló állapotbecslés... 5 3.5. GP/I jelek prer feldolgozása... 6 3.5. Első Kalan-szűrő fokozat: a szögsebesség becslése... 6 3.5.3 Másodk Kalan-szűrő fokozat: a sebesség becslése... 7 4. szabálozások tesztelése Matlab/ulnk körnezetben... 9 4. dfferencálgeoetra ódszeren alapuló szabálozás tesztje... 9 4. elneárs predktí ránítás tesztje... 4.. Integrátort tartalazó predktí ránítás tesztje... 4.. Integrátort ne tartalazó predktí ránítás tesztje... 3 5. zabálozások tesztelése dpe utobo körnezetben... 5 5. Általános korlátok dpe utobo körnezetben... 5 5. Futtatás előkészítése utobo rendszeren ontroldesk alatt... 5 5.3 Futtatás eredének és anoálák utobo rendszeren ontroldesk alatt... 6 5.3. Futtatás eredének dfferencálgeoetra elű ránítás esetén... 6 5.3. Futtatás eredének ntegrátor nélkül predktí ránítás esetén... 8 5.3.3 Futás anoála ntegrátort tartalazó predktí ránítás esetén... 9 5.3.4 Értékelés... 9 6. rendszer ulnk odelljében használt beágazott függének lstá... 3 6. szabálozót egalósító beágazott függén... 3 6. z állapotbecslőt egalósító beágazott függén... 45 6.3 nelnárs gépjárűt euláló beágazott függén... 49 6.4 GP/I érzékelőket euláló beágazott függén... 5 6.5 z utobora fordítás helességét dokuentáló protokoll... 5 6.6 z átadott szofter és dokuentácó dszk térképe... 54 7. Összefoglalás... 55 8. Felhasznált rodalo... 56
. élktűzés Műszak alkalazások az ránítástechnkában ntenzíen építenek a Matlab és toolboanak szolgáltatásara. Matlab lcensz azonban költséges és a Matlab körnezet ne bztosítja a alós dejű elárások teljesíthetőségét. Két út kínálkozk ennek egkerülésére az egk Matlab lcenszet ne génlő stand-alone alkalazások kfejlesztése host P-re Wndows ag nu alá a ásk pedg a Matlab alatt kfejlesztett szolgáltatás kfordítása beágazott processzorokra ag ás gors prototípus rendszerekre. z előbb több lehetőséget bztosít a toolbook felhasználására és könnebben bőíthető de gors rendszerek esetén ne képes a alós dejű elárások kelégítésére ezzel szeben az utóbb gors rendszerek alós dejű ránítására s képes de csak a Matlab szolgáltatások eg erősen korlátozott szeletét használhatja és csaks a szabálozó ulnk odelljéből ezethető le. pálázat korább fázsában stand-alone progracsoagot hoztunk létre gépjárű ütközésentes pálaterezésére és predktí ránítására ael a toolbo szolgáltatások beonása érdekében ne épített a szabálozó ulnk odelljére ellenben khasználta Matlab opler szolgáltatásat és host P-n futtatható Matlab lcenszet ár ne génlő stand-alone prograot eredénezett. gors alós dejű űködéshez el kell hagn a P-körnezetet és specáls target rendszerekre kell alapozn a egoldást. Ez az út azonban kzárja a Matlab opler használatát és csaks a ulnk > Real e Workshop > arget opler szekencában tesz lehetőé alós dejű egoldás létrehozását. célrendszerül target a udásközpont adottságanak egfelelően a dpe utobo rendszert álasztjuk. úlos korlátozó ténező hog a ulnk kzárja a toolbook használatát és bár a ulnk ú.n. ebedded functon blokkja bzonos lehetőségeket egenged saját fejlesztésű függének beonására a Real e Workshop ezek körét toább korlátozza korlátozások szükségessé teszk a korább algortusok átértékelését és toábbfejlesztését a pálaterezés és ránítás ulnk alakra hozatalát lénegében a teljes akadálelkerülés rendszer újraterezését ulnk alapon. élunk a kutatás első fázsában ntafeladatok keretében felderíten a ulnk > Real e Workshop > arget opler korlátozásat ajd a kutatás ásodk fázsában a tapasztalatokra alapoza létrehozn az autoatkus akadálelkerülés nelneárs predktí ránító rendszerének ulnkre és beágazott függénekre alapozott egalósítását és a részletes tesztelését elégzése először csak ulnk körnezetben ajd a dpe utobo rendszeren. Eközben fokozatosan elnáln kell a szofter körnezet hánosságat a hbaüzenetek analzálása és a szofter kolátok egkerülése réén a lehetőségek határan belül. z akadálelkerülő pálát dfferencálgeoetra elű DG és predktí ránítás ozgó horzontú RH ódszerekkel alósítjuk eg. Predktí ránítás esetén a szabálozó nden horzont kezdetén eghatározza a ozgó járű dőnaráns ag dőben áltozó lnearzált odelljét az aktuáls állapot ag a teljes állapot-trajektóra körül és a predktí ránítást a ozgó horzonton belül a keletkező I ag V rendszerre alapozza. z ránításhoz a ne érhető állapotokat sebesség oldalcsúszás szög orentácó és deráltja X és Y pozícó GP/I szenzorok jeleből állapotbecsléssel határozza eg. kfejlesztendő egalósítás az akadálelkerülő pála adatat előfeldolgozott töör kódolt forában kér a beenetek között. szabálozó az állapotbecslést GP és IM érzékelők adatara alapozza aelekből a gépkocs állapotektorát kétszntű kterjesztett Kalan-szűrőel határozza eg. dpe utobo rendszeren a ontroldesk felügelete alatt futó alós dejű szabálozó egalósításnak bztosítana kell a ozgó horzontú nelneárs predktí ránítás RH pontosság elárásahoz szükséges s ntaétel dőt. fejlesztés során a alósdejű rendszer szulálja a gépjárű dnakus odelljét és az érzékelők érés folaatát s. Ezek az nforácók a jöőben toábbfejlesztések során rádókapcsolattal és buszon keresztül juttathatók el a szabálozóhoz a szabálozó égső technologzálásakor. fejlesztés során a MB R6a és a hozzátartozó ulnk Real e Workshop és dpe utobo szofter és harder körnezetet használjuk. dpe utobo az EJJ udásközpont a szofter több része a BME II anszék tulajdona.
. Gépjárű akadálelkerülő rendszer alós dejű körnezetbe ntegrálásához szükséges feltételek zsgálata Műszak alkalazások az ránítástechnkában ntenzíen építenek a Matlab és toolboanak szolgáltatásara. Matlab lcensz azonban költséges és a Matlab körnezet ne bztosítja a alós dejű elárások teljesíthetőségét. Két út kínálkozk ennek egkerülésére az egk Matlab lcenszet ne génlő stand-alone alkalazások kfejlesztése host P-re Wndows ag nu alá a Matlab opler szolgáltatásanak kaknázásáal a ásk pedg a Matlab alatt kfejlesztett szabálozás rendszer kfordítása beágazott processzorokra ag ás gors prototípus rendszerekre. z előbb több lehetőséget bztosít a toolbook felhasználására és könnebben bőíthető. Korább kutatásankban ezt a fejlesztés ódszert ár beutattuk [?]. Mel azonban ez a ódszer gors szabálozás rendszerek esetén ne képes a alós dejű elárások kelégítésére ezért egzsgáljuk a Matlab alatt kfejlesztett szabálozás rendszer kfordítását beágazott processzorokra ag ás gors prototípus rendszerekre.. Matlab/ulnk körnezet általános egszorítása gors alós dejű űködéshez el kell hagn a P-körnezetet és specáls target rendszerekre kell alapozn a egoldást. Ez az út azonban kzárja a Matlab opler használatát és csaks a ulnk > Real e Workshop > arget opler szekencában tesz lehetőé alós dejű egoldás létrehozását. célrendszer target sokféle lehet száunkra ezek közül a BME II anszék harder/szofter adottságat s fgelebe ée a beágazott rendszerek létrehozásához beált MP555 Motorola processzor és a gors prototípus terezést táogató toább célrendszerek köztük elsősorban a dpe D3 és dpe utobo célrendszerek jöhetnek száításba. úlos korlátozó ténező azonban hog a ulnk kzárja a toolbook használatát és bár a ulnk ú.n. ebedded functon beágazott függén blokkja bzonos lehetőségeket egenged saját fejlesztésű függének beonására a Real e Workshop ezek körét toább korlátozza csak a. kétdeű töbök lehetségesek struktúra használata ne egengedett a Matlab részét képező standard függéneknek csak eg szűk köre egengedett fájl-űeletek ne egengedettek toolbook használata kzárt. beágazott függének írásakor tekntettel kell lenn arra hog beágazott függénekből a Matlab függéneknek csak eg szűk lstája híható. Poztíu hog ezen a lstán szerepelnek az n sd qr függének negatíu szont hog ne híhatók a rand és randn életlen szá generárorok. korlátozások szükségessé teszk a korább algortusok átértékelését és toábbfejlesztését a pálaterezés és ránítás ulnk alakra hozatalát lénegében a teljes akadálelkerülés rendszer újraterezését ulnk alapon. oább probléát okozhat hog a Real e Workshop és a arget opler toább korlátozásokat defnálhat ezért ne garantált hog a Matlab/ulnk körnezetben futó és tesztelt ulnk progra alóban kfordítható a target rendszerre.. Matlab/ulnk körnezet specáls egszorítása az autoatkus akadálelkerüléskor Korábban az akadálelkerülő pála egterezésekor a progra elárt beenet adatat a statkus akadál pl. elől haladó járűről leesett teher és a ozgó akadál szebejöő járű geoetra paraétere befoglaló kör középpontja és sugara alkották alant a ozgó akadál és a saját járű sebessége. oább beenet adatok azonosították az útszakaszt bal oldal és jobb oldal sászélesség. z akadálelkerülő pálát az elasztkus szalag elére épüle határoztuk eg ael nagéretű nelneárs egenletrendszerre ezet ost azonban ne használható egoldására az fsole függén el az az Optzaton oolbo része és toolbook ne használhatók a ulnk-ben. Ezért a alós dejű egoldás a pálaterezésre ne fog kterjedn azt külső eszközön kell egalósítan ael esetleg rádókapcsolat beonásáal buszon juttatja el az
akadálelkerülő pálanforácót a ntaétel dő üteében a szabálozóhoz. busz szolgáltatást a ulnk Real e oolbo es arget opler táogatja. Hasonlóan eg külső szenzor processzorra telepíte képzelendő el a szenzorjelek érése aelek kétantennás dfferencáls GP alant 3D gorsulás és szögsebesség érzékelő I Inertal agaton ste érés adatat foglalják agukba. szenzorok ntaétel frekencája eltérő lehet adatakat a szenzor processzor perspektkusan buszon keresztül toábbítja az ránító rendszerhez. fejlesztés első fázsa az ránító rendszer ulnk odelljének kfejlesztése és tesztelése Matlab lcenszet tartalazó fejlesztés körnezetben. kutatás ásodk fázsában erre lehet alapozn a beágazott ránítórendszer kfejlesztését a ulnk > Real e Workshop > arget opler szolgáltatások kaknázásáal. cél toábbra s az autoatkus akadálelkerülő pála egalósítása predktí ránítás és állapotbecslés beonásáal. szabálozó száára az akadálelkerülő pála és a szenzorjelek beenő jelek a beaatkozó jelek agas szntű ezérlő jelek a longtudnáls gorsító erő és a korán szögelfordulás alakjában. Feltételezzük hog egalósításukat az alacson sznten egalósított szabálozások elégzk. kapcsolatot ebben az ránban s perspektkusan buszon keresztül terezzük egalósítan. z ránításhoz a ne érhető állapotokat sebesség oldalcsúszás szög orentácó és deráltja X és Y pozícó GP/I szenzorok jeleből kétszntű Kalan-szűrő határozza eg. z akadálelkerülő pálát dfferencálgeoetra elű DG és predktí ránítás ozgó horzontú RH ódszerekkel alósíthatjuk eg. Predktí ránítás esetén a rendszer nden horzont kezdetén eghatározza a ozgó járű dőnaráns ag dőben áltozó lnearzált odelljét az aktuáls állapot ag a teljes állapot-trajektóra körül és a predktí ránítást a ozgó horzonton belül a keletkező I ag V rendszerre alapozza. predktí szabálozó ulnk odelljének kfejlesztésekor k kell dolgozn tesztelés célra a pálaterezés és a szenzorjelek szulácóját s. Ezeket eg-eg ulnk blokk alósíthatja eg elnek eredénet az állapotbecslő és szabálozó felhasználja. szenzorjelek szulácója célszerűen szntén eg ulnk progra lehet..3 z akadálelkerülő szabálozás ulnk odelljének koncepcója z akadálelkerülő szabálozás rendszer ulnk odelljét a.. ábra utatja be. főbb blokkokat a ulnk ebedded functon beágazott függén szolgáltatására alapozzuk. h a t h a t _ s a p _ t e st a to r _ s a p _ se n so r o W o rksp a c e 4 u u o W o rksp a c e 3 e l e c to r d o W o rksp a c e 5 n _ b re a k s t _ b re a k s _ c o e f f s _ c o e f f s n tp a th _ u _ t _ s a p c _ o d e h a t t n _ break s t _ b re a k s _ c o e f f s _ c o e f f s c _ o d e _ s a p c o n tr u d u t _ u _ c a rd n U U E o W o rksp a c e tt o W o rksp a c e d d e e o W o rksp a c e o W o rksp a c e 6 n tss.. ábra. z akadálelkerülő rendszer ránításának closedss.dl ulnk odellje 3
főbb egségek közül cardn a gépjárűt eulálja annak nelneárs dnakus odellje alajában sensor pedg a GP/IM érzékelőt. Mndketten a szabálozó kfejlesztéséhez és egbízható teszteléséhez szükséges kegészítő egségek. szabálozó később technologzálásakor a contr szabálozó cardn helett az alacsonszntű longtudnáls gorsító erőt és a koránszöget egalósító alrendszerek felé küld el kenő jelét. később technologzáláskor sensor helébe a alód GP/IM érzékelő kerül ael a gépjárűre an telepíte és buszon keresztül csatlakozk az estator kétszntű kterjesztett Kalanszűrőhöz. z akadálelkerülő szabálozó az ntpath ntss estator contr egségekből áll. z ntpath és ntss egségek ne tartalaznak beágazott függént felépítésüket a.-.3. ábrák utatják. -- onstant lock _ u_ 4 _sap 5 c_ode 3 t _ u_ t _sap c_ode ntss _ u_ 3 t 4 _sap 5 c_ode.. ábra. z ntss blokk részletes bal oldalt és töör jobb oldalt alakja -- -- onstant n_breaks -- onstant t_breaks -- onstant 3 _coeffs onstant3 4 _coeffs.3. ábra. z ntpath blok felépítése z ntss blokk fő feladata az _ kezdet állapot az u_ kezdet beaatkozó jel a _sap ntaétel dő és a c_ode szabálozás ód DG RH beállítása toábbá folaatosan a t alós dő előállítása a szabálozó száára ael t-re és az ntpath által adott n_breaks t_breaks _coeffs _coeffs adatokra alapoza a contr részét képező ebed_path beágazott függénnel rendre eghatározza a pála adatokat a t pllanatban. Itt n_breaks t_breaks _coeffs _coeffs egfelelnek a statkus és dnakus akadál adatanak seretében korábban az elasztkus szalag elén alapula az fsoleés a 4
splne toolbo függének felhasználásáal száított és sított pála adtoknak. Mel a toolbo szolgáltatások a ulnk-ben és Real e Workshop-ban ne elérhetők ezért ezeket előre k kell száítan és tároln az ebed_breaks_coeffs.at fájlban és a szulácó ndítása előtt a MB unkaterületére be kell olasn load. z ebed_breaks_coeffs.at fájlnak tartalazna kell a _sap ntaétel dőt az n_breaks t_breaks _coeffs _coeffs akadálelkerülő pála adatokat az _ kezdet állapotot és az u_ kezdet beaatkozó jelet a gépjárű _own átlagsebességét és a dfferencálgeoetra elen alapuló ránítás labda szabálozás paraéterét. c_ode paraéter a Matlab parancsezejében állítandó be a álasztott szabálozás ódnak egfelelően ha dfferencálgeoetra elű ha predktí ránítás szükséges. gépjárű nelneárs dnakus odelljét a.4. ábra utatja be. dnakus odellben a cardot beágazott függén képez a nelneárs állapotegenlet jobb oldalát aelből az állapotektort az Int6 ntegrátorok határozzák eg. selector ezek közül kálasztja az X Y pozícó és ψ orentácó keneteket..5. ábra szernt Int6 ntegrátorok beállítják a kezdet állapotot s _ alapján. heles űködéshez az ntegrálást Euler-ódszerrel kell elégezn. u t 3 _ 4 u _ u t _ u _ c a r d o t d o t E b e d d e d M B F u n c t o n d o t I n O u t I n t 6 U U E e l e c t o r.4. ábra. gépjárű nelneárs dnakus odellje. s In Int_ s Int_ s Int_3 s Int_4 s Int_5 s Int_6 Out.5. ábra. z Int6 ntegrátorok ulnk odellje sensor egség eulálja a GP/IM érzékelőket. Működéséhez szükség an a rand és randn életlenszá generátorokra aelek azonban ne szerepelnek a beágazott függének által eghíható függének lstáján. Ezért ezeket beágazott függénként eg kellett írn 5
aelhez a Matlab 5.-ben s használt algortus került egalósításra. rand_own saját függén a Park-Mller algortust a randn_own saját függén pedg a polar algortust alósítja eg. Ezek a függének részét képezk a sensor egséget egalósító GP_I függénnek a.6. ábrán. _ sa p 3 s a p _ G P _ I E b e d d e d M B Fu n ct o n.6. ábra. sensor egséget egalósító GP_I beágazott függén. beágazott függénként egírt állapotbecslőt az estator ulnk blokk alósítja eg lásd.7. ábra. 3 _s a p etkf hat _sa p hat 4 5 t t est ator.7. ábra. z állapotbecslőt beágazott függénként egalósító estator kétszntű Kalan-szűrő beágazott függénként egírt szabálozót a controller ulnk blokk alósítja eg lásd.8. ábra. Két lehetséges üzeódja a DG dfferencálgeoetra elű és RH ozgó horzontú predktí ránítás. h a t t 3 n _ b re a ks 4 t_ b re a ks 5 _ c o e ffs 6 _ c o e ffs 7 c_ o d e 8 _ sa p h at t n _ bre a k s t _ b rea k s _ c o e f f s _ c oe f f s c _ o d e _ s a p co n tr E b e d d e d M B F u n ct o n u d u d.8. ábra. szabálozót beágazott függénként egalósító ulnk blokk toábbakban összefoglaljuk a contr és estator blokkokban egalósított algortusokat ajd egadjuk az algortusokat pleentáló beágazott függének prototípusat és a ulnk körnezetben egalósításukkal kapott szabálozás tranzenseket. 6
3. z ránítás és állapotbecslés algortusok z algortusok főbb egséget a referenca jel terezés a járűodell a dfferencálgoetra elű ránítás a nelneárs predktí ránítás és az állapotbecslés algortusa alkotják. 3. Referenca jel terezés az ránításokhoz z n-breaks _coeffs _coeffs beenet adatok töören kódolt forában tartalazzák az akadált elkerülő pála adatat. Ezeket a szabálozó a később technologzálás után buszon kapja eg ezért a töörség alapető szepont az adatáttel dő csökkentése érdekében. Ezért n_breaks tartalaza a korább splne szakaszok száát _coeffs és _coeffs pedg a haradfokú approácós polnook adatat kétndees töb forájában el a struktúra adat típus beágazott függénekben ne egengedett. Ezekből az ebed_path és az abból híott ebed_der3 függének harározzák eg a referenca jeleket alapjel dőfüggéneket. függének káltják a ppal unkpp kpp splnetechnkájára épülő függéneket. deráltak segítségéel a kneatka ennségeket a referenca ozgásban jogosan nulla oldalcsúszás szöget feltételeze az alább összefüggések adják: & & / & && & && & & & ψ arctan & / & / && & & && ψ& & & & && & && && ψ & & & && & && κ 3/ & & &&& & &&&& & & 3. deráltakat száító függén prototípus alakja és egsoros coentje a helphez a köetkező: functon [ddd3]ebed_der3breakscoeffs Ebedded der3 referenca jeleket száító függén prototípus alakja és egsoros coentje a helphez a köetkező: functon [tdtdtd3ttdtdtd3t]... ebed_pathtt_breaks_coeffs_coeffs opute reference sgnals and derates 3. Gépjárű dnakus odellje és e-algebra tulajdonsága járű dnakus odelljében az első kerekekre front wheels F betűel a hátsó kerekre rear wheels R betűel hatkozunk. Kétféle dnakus odellt különböztetünk eg antos 6a. z approált nelneárs odell beenet-affn approácót ad ael szükséges a dfferencálgeoetra elű ránításhoz. járű dnakus odelljében az oldalcsúszás szög és a koránzás szög trgonoetrkus függénet elsőfokú alor-polnookkal approáljuk de a több áltozóban egőrzzük a nelneárs összefüggéseket. Ezen kíül beenő jelnek ne a longtudnáls gorsító erőt és a koránzás szöget tekntjük hane a longtudnáls gorsító erőt és az első kerékre ható oldalránú száraztatott erőt ael utóbbból a koránzás szög száítható. Vezessük be a köetkező toább jelöléseket az első és hátsó h oldalránú erőkre: 7
8 G F w F G R R h l c l c ψ β ψ β & & 3. ullának esszük az első kereket eghajtó lf F és nenullának a hátsó kereket eghajtó lr F erőt. rendszer beenetének tekntjük az lr F u u u beenő jel ektort és állapotektornak az G Y X ψ ψ β & ektort. 3.. pontos nelneárs járűodell sn cos } sn sn cos cos { } cos sn { } cos cos sn sn { β ψ β ψ β ψ β β ψ β β β ψ β ψ β ψ ψ ψ β ψ β β ψ β β β ψ β G G G R R W G F W F lr W lf G G R R R W G F W F F W lf F zz G R R W G F W F lr W lf G Y X l c l c F F l c l l c l F l I l c l c F F & & & & & & & && & & & & & & 3.3 zsgálatok során az lf F és álasztással éltünk. z állapotegenlet jobb oldalát száító függén prototípus alakja és egsoros coentje a helphez a köetkező: functon dot cardotut_u_ Ebedded functon for coputng the rght sde of the car's state equaton 3.. pproált nelneárs járűodell z Y X jelek kételéel alor-sorfejtéssel a köetkező approált lneárs odellhez jutunk: / / / / sn cos / / / 6 5 4 4 4 4 3 4 3 u B F I l I l lr zz F zz R h h & 3.4 zsgálatok során az lf F és álasztással éltünk. z állapotegenlet jobb oldalát száító függén prototípus alakja és egsoros coentje a köetkező:
9 functon [dotf_lrdeltawfg]apprfundottf_lrdeltaw... c_fl_fc_rl_r_i_zz opute rght sde of approated ehcle dnac odel 3..3 z approált odell e-algebra tulajdonsága z approált nelneárs odellre Freund E. & Mar R. 997 alapján elégeze a n j B j d k k k : n K 3.5 száításokat és beezete a sn cos jelölést kapjuk hog ] [ ] [ 4 6 4 5 h h z approált nelneárs rendszer dfferencáls rendje d d toábbá teljesül ] [ ] [ h h d d és det 3.6 4 6 4 5 M α α α α α α α α Ezért a nelneárs rendszerek e-algebrán alapuló eredéne szernt álaszható { } M w u Λ 3.7 ahol λ λ λ dag. Vezessük be a köetkező jelöléseket: 4 6 4 5 w w α α λ α α λ 3.8 akkor átalakítások után kapjuk hog a zárt rendszerre teljesül:
u u & & & && & 4 && && [ & & 4 4 4 h [ λ w 4 λ w α & α 5 6 & ] / α α 4 4 4 λ w λ w α ] α α & α & 3.9 3.3 elneárs kenet sszacsatoláson alapuló ránítás Választható λ λ : λ α α : λ és α α λ aellel két szétcsatolt aperodkus határesetű ásodrendű rendszerhez jutunk aelnek karaktersztkus egenlete s λs λ. & α & α λw 3. Választható ezért w : wa α w& a w& a ael után a két szétcsatolt rendszer λ && α & λ λ[ wa α w& a w&& a ] λ 3. w&& a && α w& a & λ wa alakú stabl rendszer lesz ahol a referenca jelek szerepét betöltő wa X a t és wa Ya t a egterezett ütközést elkerülő pálák. dfferencálgeoetra elen alapuló ránításhoz szükség an a pála első és ásodk deráltjára s aelet splne-technkáal korábban ár egtereztünk. Vegük észre hog az ránítás és az állapotáltozók ag a becsült állapotáltozók seretében a alód ránítás ags a w koránzás szög eghatározható: l ψ& F w β 3. cf G dfferencálgeoetra elekre épülő szabálozó c_ode esetén közetlenül kerül egalósításra a contr szabálozó törzsében. eghíott saját fejlesztésű függének prototípus alakja és a hatásukat köronalazó egsoros coent a köetkező: functon dectfundectt_breaks_coeffs_coeffs opute desred state fro path database functon [tdtdtd3ttdtdtd3t]... ebed_pathtt_breaks_coeffs_coeffs opute reference sgnals and derates functon [ddd3]ebed_der3breakscoeffs Ebedded der3 functon ebed_afnd Ebedded sple fnd
3.4. nelneárs predktí ránítás algortus nelneárs odellalapú predktí ránítás eg lehetséges egalósítása a ozgó horzontú ránítás RH Recedng Horzon ontrol ael nden horzont kezdetén lnearzálja a nelneárs rendszert és az íg keletkező lneárs dőnaráns I ag lneárs dőben áltozó V rendszert optalzálja. z optalzálás feladat eg költségfüggén nalzálása felntott körben a rendszer jöőbel selkedésének jóslására alapoza predkcó. Meghatározásra kerül az optáls beaatkozó jel control sorozat a horzonton belül és kadásra kerül a sorozat első elee aktuáls beaatkozó jelként zárt körben. Ez a lépés cklkusan sétlődk az új horzontra ael az előzőnek ntaétel dőel aló eltolásáal keletkezk. tott kérdés a zárt nelneárs rendszer stabltása aelre jó hatással an a horzont szélességének nöelése a horzont szélessége dőben ére. Ha a nelneárs dnakus odellt használnánk a predkcóra akkor eg nelneárs optzálás feladat keletkezne aelnek alós dejű egoldása gors rendszerek esetén dőkrtkus. Ezért a nelneárs odell lnearzálását álasztottuk az előírt nonáls trajektóra entén nden horzont kezdetén aelet köet a perturbácós hatás optalzálása a horzonton belül kadratkus krtéru szernt és analtkusan kezelhető égfeltétel ellett. Kool probléát jelent azonban hog a járű alulaktuált azaz nagobb a szabadságfoka nt a beaatkozó jelek száa köetkezésképp ne nden nonáls pálához létezk azt pontosan egalósító nonáls ránítás. Ezért a egterezett akadálelkerülő pálához se határozható eg egszerű nuerkus technkáal a egfelelő approácót bztosító nonáls beaatkozó jel sorozat. egfeljebb eg approáló ránítást tételezhetünk fel aelnek hatására a ozgás a nonáls pála közelében halad. 3.4. Választható alternatíák Két lehetőség kínálkozk antos 6b: I rendszer álasztása aelhez csak u szükséges ne pedg a teljes u t dőfüggén a horzonton belül. V rendszer generálása a később sertetendő algortus szernt. Ehhez abból ndulhatunk k hog ha a hba a horzonton belül kcs akkor a horzonton belül optáls beaatkozó jel sorozat a egterezett nonáls pálához szükséges beaatkozó jel sorozat eg jó approácójának teknthető. Ezért lnearzáljuk a rendszert az előző horzonton belül kapott optáls t u t entén az új horzont kezdetén és optalzáljuk az ekörül perturbácót az új horzonton belül. Vegük azonban észre hog az előző horzonton belül optáls beaatkozó jel sorozat balra tolása att az új u a horzont égén hánzk ezért ennek száítását s k kell dolgozn. prograban ndkét eset kálasztható. toábbakban az egszerűség kedéért nonálsnak neezzük az előző horzontban keletkezett optáls ajd eltolt és kegészített beaatkozó jel sorozatot és ezzel szeben a kíánt desred beaatkozó jel sorozat az lesz ael az V lnearzált rendszer körül perturbácók hatását nalzálja. ódszer terészetesen I rendszer esetére s alkalazható el az egszerűbben képezhető I approácó predktí ránítás szepontból az V rendszer ránítása specáls esetének teknthető. 3.4. egalósított predktí ránítás elélet alapja Jelölje { K } és { u u K u } a nonáls állapot és beenő beaatkozó jel sorozatot a horzonton belül legen toábbá ˆ a becsült állapot a horzont kezdetén és K } az állapot sorozathoz tartozó kenő jel sorozat. egen { { d d d } { e d e d e d K a egkíánt desred kenő jel sorozat és jelölje az ehhez képest hba jel sorozatot K }. nonáls beenő jel sorozat lehet a dfferencálgeoetra elű algortus DG szernt száított ránítás a legelső horzont esetén ag a toábbakban az előző optáls beenő jel sorozat eggel eltola és eg új eleel kegészíte ael pl. eg égfeltételből száítható ag az utolsó beenő jel egszerű egsétlése lásd később az. lépést az algortusban.
nelneárs dnakus odell lnearzálható a nonáls állapot és beenő jel sorozatok entén és teknthetők a keletkező lneárs dőben áltozó V rendszer körül ˆ K u u K perturbácók. lnearzálás történhet a pontos és az apprált nput affn nelneárs odell körül. perturbácókat a u B V rendszer írja le. kenet hbasorozat d e a J költségfüggén pedg álasztható eg kadratkus függénnek ael büntet a kenet hbákat és anéleges ránítástól aló nag eltéréseket: u e J λ 3.3 z állapot és kenő jel perturbácók a köetkezőképp száíthatók: M M B B B B B B B B B B O M u u u u M 3.4 M M B B B B B B B B O M M u u u u M 3.5 ag töör alakban U H P U H P M 3.6 ahol [ ] [ ] r n r n h H p P h h H p p P M M és u r n d d d. z optalzálás probléa égfeltétellel a köetkező alakú: n U H P e e u e J λ 3.7 5.4 jelölésekkel a költségfüggén részletes alakja:
3 > > < < e p e e J > < > < p p U e h. > < > < > < U U U U h h U p h λ 3.8 Mel a költségfüggén kone és a korlátozás lneárs ezért az optu szükséges és elégséges feltétele a agrange ultplkátor szabál. Jelölje a µ ektor a agrange ultplkátorokat akkor > > < > < < U H P e J µ µ µ µ λ µ λ H U I H H P H H U U h h p h e h U d d 3.9 ahol h e. köetkező jelölésekkel az eredének egszerűbb alakban írhatók fel: H H I H H : : µ λ 3. Ekkor 5.7 és a égfeltétel korlátozás fgelebeételéel: ] [ ] [ P H H P H e P H H H P e P H H U µ µ µ µ és ezért } ] [ { P H H P H P H H H I e H U µ µ µ 3. beaatkozó jel zárt körben u u ahol u a nonáls ránítás a horzont kezdetén és r u R a felntott körben optáls U sorozat első elee. 3.4.3 egalósított predktí ránítás algortus: Mnden horzontban a köetkező lépések sétlődnek:. lépés. z kezdet állapotból és az } { u u u K nonáls beenő jel sorozatból eghatározásra kerül az } { K nonáls állapot sorozat a járű approált nelneárs dnakus odellje alapján. Itt az eltolt előző horzontból jön és eltérhet a becsült ˆ kezdet állapottól az állapotbecslés bellesztése után. z előírt desred állapot sorozat a egterezett akadálelkerülő pálából száítható nulla β oldalránú elcsúszás szög slde slp angle esetén. kenő jel Y X ezért a kíánt desred kenő jel sorozat kszáítható a kíánt desred állapot sorozatból a horzontban a e e ] [ 6 5 átr segítségéel ahol kételesen e az -edk standard egségektort jelöl.
hbajel sorozat ezek különbsége. legelső horzont esetén a nonáls beenő jel sorozat a DG ódszerrel kerül eghatározásra és ncalzált értéke a egterezett akadálelkerülő pála állapotektora nulla oldalcsúszás szög slde slp angle esetén.. lépés. dszkrétdejű Bu V rendszer eghatározása a & f c u foltonosdejű approált nelneárs dnakus odellből Euler-foruláal: : I df / d B : df / du. c u c u 3. lépés. z optáls U beenő jel áltozás sorozat eghatározása 5.9 alapján és ˆ felhasználásáal ahol ˆ a becsült állapot az állapotbecslés bektatása után. z optáls beenő jel sorozat U : U U. sorozat első u elee kerül kadásra beaatkozó jelként zárt körben. 4. lépés. zért hog ncalzálható legen a beenő jel sorozat a köetkező horzont száára az kezdet állapothoz és az új { u u K u } optáls beenő jel sorozathoz az & f c u foltonosdejű approált nelneárs dnakus odell felhasználásáal eghatározásra kerül a nelneárs rendszer állapot sorozata az eredént a tranzens égén jelöl. z seretlen u hároféleképpen határozható eg: u a DG ódszerrel kerül eghatározásra felhasználásáal. u úg lesz egálaszta hog az Euler-foruláal képzett dszkrétdejű nelneárs rendszer álasza és a egterezett akadálelkerülő pála d állapota között dfferenca ael f G u d legen náls least squares érteleben. z utolsó beenő jel az optáls beenő jel sorozatban egszerűen sétlésre kerül: u : u. 5. lépés. nonáls beenő jel sorozat a köetkező horzont száára u u K u } ael a kegészített optáls beenő jel sorozat u u K u } eggel balra eltola. { ehetséges ntegrátor bellesztése a predktí szabálozóba a augented állapot beezetéséel ahol áltozását kell optalzáln. Beezete a { : u u r ekkor azonban a beenő jel r u bőített B B : és B : I 3. I helettesítéseket a korább eredének az új áltozókkal érénben aradnak. Mndazonáltal ebben az esetben R lesz az optáls beenő jel áltozás ael eghatározásra kerül és az optáls U beenő jel sorozat a kuulatí összege R -nek. nelneárs predktí ránítás algortus c_ode esetén a contr törzsében kerül egalósításra de híja ég a köetkező függéneket s eleket függén prototípus alakjukkal és a funkcót köronalazó egsoros coent-tel adunk eg: functon [dotf_lrdeltaw]dg_controllert_sap... t_breaks_coeffs_coeffs... c_fl_fc_rl_r_i_zz... labdaalphaalpha Ipleent dg_controller for control horzon ntalzaton functon [BB]VehcleuusVhor... c_fl_fc_rl_r_i_zzdeltawnput nearze ehcle dnac odel along gen trajector and control pproated odel uf_lr' f deltawnput otherwse udeltawf_lr' functon [BBB]prent_abphBB opute BBB for ntegral control 4
functon [PHPHece]abphBBeenthor opute PP and HH fro and BB for use n V RH control functon [dfddfdu]dfapprdu... c_fl_fc_rl_r_i_zzdeltawnput Frst derate of fu approated functon dectfundectt_breaks_coeffs_coeffs opute desred state fro path database functon deltawdeltawc_fl_f; onert deltaw to usng approated odell functon deltawdeltawc_fl_f; onert to deltaw usng approated odell functon uuuutdeltawnputsap... c_fl_fc_rl_r_i_zz opute tansent belongng to uu and functon [dotf_lrdeltawfg]apprfundottf_lrdeltaw... c_fl_fc_rl_r_i_zz opute rght sde of approated ehcle dnac odel functon [tdtdtd3ttdtdtd3t]... ebed_pathtt_breaks_coeffs_coeffs opute reference sgnals and derates functon [ddd3]ebed_der3breakscoeffs Ebedded der3 functon ebed_afnd Ebedded sple fnd 3.5 GP/I érzékelők jelen és kétszntű Kalan-szűrőn alapuló állapotbecslés reáls rendszerekben íg járűekben s az állapotáltozók többsége ne érhető ezért becslésüket az érzékelők érhető jelere kell alapozn. Feltételeztük hog az érzékelők jelet - antennás dfferencáls GP rendszer jele és eg I rendszer Inertal agaton ste gorsulás érzékelő/szögsebesség jele szolgáltatják. GP/I jelek kértékelését Ru and Gerdes 4 eredénere alapoztuk. berendezések a drerek segítségéel agas szntű állapotbecslésre alkalas nforácót szolgáltatnak aelek a köetkezők: GP V : a járű ért erre utal az -nde sebességektora a GP föld nercarendszerében GP ψ : a járű orentácója a GP föld nercarendszerében a : a járű -ránú longtudnáls gorsulása a járűhöz rögzített koordnáta-rendszerben a : a járű -ránú transzerzáls gorsulása a járűhöz rögzített koordnáta-rendszerben r : a járű z -ránú aw-ránú szögsebessége a járűhöz rögzített koordnáta-rendszerben Feltesszük hog az első antenna közetlenül az I rendszer felett helezkedk el és az I rendszer a töegközéppontban OG an. z általános esetben áltoztatások szükségesek. 5
z érzékelők drft-tel bas s rendelkeznek aeleket a Kalan-szűrőknek szntén becsüln kell. z érzékelők pontosságát a σ érték és a bas jellez. z addtí Gauss-zaj nose lénegében a ért érték körül [ 3σ 3σ ] sába esk statsztkalag aelhez ég hozzáadódk a bas értéke. 3.5. GP/I jelek prer feldolgozása GP GP GP Vízszntes síkban haladó járű esetén V V V alakú ahonnan eghatározható az oldalcsúszás szög ért értéke abból pedg a járűhöz rögzített koordnátarendszerben az u sebességektor koponense: γ atanv u GP V GP GP V GP cos β β GP GP nose γ ψ GP 3.3 u GP V GP sn β GP nose z állapotbecslést fokozatból álló Kalan-szűrőre alapozzuk. 3.5. Első Kalan-szűrő fokozat: a szögsebesség becslése z első fokozat becsl a jaasolható: ψ& r szögsebességet. Erre a köetkező két ódszer alaelke ψ& ψ r r bas r & bas GP ψ ψ r bas ψ r ψ d s / r sr dt / rbas s / r rbas / s ψ GP [ ] nose nose nose [ ] ψ / s r / s nose r bas r r 3.4 3.5 ahol s r a groszkóp érzékensége. z állapotbecslést dszkrétdejű Kalan-szűrő égz ehhez a álasztott foltonosdejű odellről dszkrétdejűre kell áttérn. Jelölje a ntaétel dőt akkor a dszkrétdejű odellek átra a köetkezők: d [ ] Bd d 3.6a [ ] I3 B 3 3.6b d c d d z állapotbecslés eredénéből a szögsebesség becsült értéke kfejezhető a álasztott odell alapján: r ψ& ˆ : rˆ bas r 3.7a r ψ& ˆ : r / sˆ rˆ / sˆ 3.7b r bas r 6
3.5.3 Másodk Kalan-szűrő fokozat: a sebesség becslése z első sznten eghatározott szögsebesség becslés értéke felhasználásra kerül a ásodk Kalan-szűrőben a járű u u sebességkoponensenek becslésekor a járűhöz rögzített koordnáta-rendszerben. becslés alapja az a u& ω u összefüggés ael a köetkező foltonosdejű odellt eredénez: d dt u a u a bas bas r u a bas a r u a a bas u GP u a bas nose GP u u a bas nose 3.8 odell a alós dőben áltozó r értékét tartalazza ezért előnös hog a foltonos dőről dszkrét dőre áttérés eredéne analtkusan egadható: d cos r sn r sn r / r [ cos r ]/ r sn r cos r [ cos r ]/ r sn r / r sn r / r [ cos r ]/ r B d 3.9 [ cos r ]/ r sn r / r d Mel a gakorlat esetben r ne kzárható ezért a krtkus határértékeket a Hosptalszabállal analtkusan határoztuk eg a szofter pleentácó száára. z állapotbecslést a ásodk Kalan-szűrő égz. becslésből kapott u ˆ uˆ és az első Kalan-szűrő eredéneként kapott ψˆ értékéből toább állapotáltozók becslése határozható eg: ˆ uˆ uˆ ; ˆ β atanuˆ uˆ 3.3 G hánzó X Y pozícó jellegű állapotáltozókat a Kalan-szűrőkkel kapott becsült értékekből téglalap szabálon alapuló nuerkus ntegrálással határozzuk eg: X ˆ : Xˆ ˆ cos ψ ˆ ˆ; β Yˆ : Yˆ ˆ sn ψˆ ˆ β 3.3 G G Kalan-szűrőket az alább alakban pleentáltuk: 7
t t B u t P t P t d d d d Q te update 3.3a t K P t t K[ t [ P t P t [ I K] P R] t szenzorérések tpkus ntaétel deje I.s Hz GP el.s Hz GP att.s 5Hz ahol a szabálozás ntaétel deje. z eltérő ntaétel dőket az állapotbecsléskor fgelebe kell enn. t] easureent update 3.3b z állapotbecslés algortusa est törzsében kerül egalósításra de híja ég a köetkező függéneket s eleket függén prototípus alakjukkal és a funkcót köronalazó egsoros coent-tel adunk eg: functon [pppprq]kalanflterpppprq... dbddu opute hat b Kalan Flter functon tosrgrosens_corr onert and to 8
4. szabálozások tesztelése Matlab/ulnk körnezetben szabálozásokat egalósító ulnk odell a kfejlesztett beágazott függénekre épül hog jó esél legen kfordításukra target processzorra. Matlab/ulnk alatt tesztelés alkalas az ránítás algortus tesztelésére de ég ne alós dejű. Mndazonáltal erre a tesztelésre szükség an a target processzorra aló kfordítás egksérlése előtt ert ez a technka képes a beágazott függének specaltásanak előzetes és futás közben tesztelésére és skeressége esetén an csak esél a kfordításra. toábbakban beutatjuk a Matlab/ulnk körnezetben kapott futtatás eredéneket aelek eggőzően bzonítják a szabálozástechnkus száára kfejlesztett algortusok és a beágazott függénekre épülő ulnk odell helességét. 4. dfferencálgeoetra ódszeren alapuló szabálozás tesztje dfferencálgeoetra ódszeren DG alpuló ránítás szulácós eredéne s f lépésköz és ode Euler ntegrálás ódszer esetén készültek el a target processzorra kfordításkor előírás lesz. szulácós eredének unkaterületen Workspace tárolódtak ahonnan az erre a célra kfejlesztett plot_ttd plot_tt plot_tth plot_ttuu plot_ttee függénekkel lettek felrajzola. Mnden jel I értékegségben rad /s stb. értendő. referenca jeleket desred alues a 4.. ábra utatja be. dt dt psdt 5.5.5.5 3 3.5 4 4.5 -.5.5.5 3 3.5 4 4.5. -..5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.. ábra. Referenca jelek Matlab/ulnk alatt DG ránítás esetén z állapotáltozókat és becsült értéküket a 4.. ábra utatja be. Jól látható hog a kétszntű kterjesztett Kalan-szűrő jó állapotbecslést bztosít. éneges keeln hog a cardn-ben szereplő Int6 ntegrátorok szntén ode Euler ellett adnak csak jó eredént nden fnoabb ntegrálás elrontja az t függént és ele a több jelet s. 9
.3 beta.4 ps dps... -. - -. 5 -.4 5-5.5 G X.5 Y 5.5 9.5 5 5 -.5 5 4.. ábra. Állapotáltozók és becsült értékek Matlab/ulnk alatt DG ránítás esetén. eref- error n drecton -..5.5.5 3 3.5 4 4.5. eref- error n drecton -..5.5.5 3 3.5 4 4.5. epspsref-ps orentaton error -..5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.3. ábra. pozícó és orentácó hbajelek Matlab/ulnk alatt DG ránítás esetén
koránszög és longtudnáls gorsító erő beaatkozó jeleket a 4.4. ábra utatja be. Jól látható hog a beaatkozó jelek értéke I egségben ére reálsak..4 deltaw. -. -.4.5.5.5 3 3.5 4 4.5 4 FlR -.5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.4. ábra. Koránszög és longtudnáls gorsító erő beaatkozó jelek Matlab/ulnk alatt DG ránítás esetén 4. elneárs predktí ránítás tesztje nelneárs predktí ránítás RH recedng horzon control szulácós eredéne s f lépésköz és ode Euler ntegrálás ódszer esetén készültek el a target processzorra kfordításkor előírás lesz. horzont éret s. Mnden horzont kezdetén eg új I odell kerül eghatározásra ael a nelneárs odellt approálja a horzont alatt. 4.. Integrátort tartalazó predktí ránítás tesztje Elsőként az ntegrátort s tartalazó RH ránítást zsgáljuk. referenca jel egegezk a 4.. ábrán adottal. z állapotokat és becsült értéküket a 4.5. ábra a hbajeleket a 4.6. ábra utatja be..3 beta.4 ps dps... -. - -. 5 -.4 5-5.5 G X.5 Y 5.5 9.5 5 5 -.5 5 4.5. ábra. Állapotáltozók és becsült értékek Matlab/ulnk alatt ntegrátort tartalazó RH ránítás esetén
.5 eref- error n drecton -.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5.5 eref- error n drecton -.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5. epspsref-ps orentaton error -..5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.6. ábra. pozícó és orentácó hbajelek Matlab/ulnk alatt ntegrátort tartalazó RH ránítás esetén koránszög és longtudnáls gorsító erő beaatkozó jeleket a 4.7. ábra utatja be. Jól látható hog a beaatkozó jelek értéke I egségben ére reálsak..4 deltaw. -. -.4.5.5.5 3 3.5 4 4.5.5 4 FlR -.5 -.5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.7. ábra. Koránszög és longtudnáls erő beaatkozó jelek Matlab/ulnk alatt ntegrátort tartalazó RH ránítás esetén
4.. Integrátort ne tartalazó predktí ránítás tesztje Másodkként az ntegrátort ne tartalazó RH ránítást teszteljük. referenca jel egegezk a 4.. ábrán adottal. z állapotokat és becsült értéküket a 4.8. ábra a hbajeleket a 4.9. ábra a beaatkozó jeleket pedg a 4.. ábra utatja be..3 beta. ps dps... -. - -. 5 -. 5-5.5 G X.5 Y 5.5 9.5 5 5 -.5 5 4.8. ábra. Állapotáltozók és becsült értékek Matlab/ulnk alatt ntegrátort ne tartalazó RH ránítás esetén.5 eref- error n drecton -.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5.5 eref- error n drecton -.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5. epspsref-ps orentaton error -..5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.9. ábra. pozícó és orentácó hbajelek Matlab/ulnk alatt ntegrátort ne tartalazó RH ránítás esetén 3
.4 deltaw. -. -.4.5.5.5 3 3.5 4 4.5 4 FlR - -.5.5.5 3 3.5 4 4.5 4.. ábra. Koránszög és longtudnáls erő beaatkozó jelek Matlab/ulnk alatt ntegrátort ne tartalazó RH ránítás esetén 4
5. szabálozások tesztelése dpe utobo körnezetben teszteléshez rendelkezésre kell álln a dpe utobo harder rendszernek és a ontroldesk szofter felügelő rendszernek toábbá ee rendszerek harder kulcsának. Ezen kíül szükséges a Matlab R6a rendszer a Real e Workshop kegészítéssel és a dpe 5 board target copler. z utobo a BME II anszéken külön egséget alkot ael hálózaton keresztül érhető el az IB/33 Intellgens Robotok labor száítógépjeről. harder kulcsot abba a P-be kell betenn ael az utobo-ra fordítást és a alós dejű tesztelést égz. Érteleszerűen az utobo egségnek be kell kapcsola lenne. Matlab/ulnk R6a és a Real e Workshop lcensz a BME II anszék tulajdona. z utobo ontroldesk és ezek harder kulcsa az EJJ udásközpont tulajdona elet a fejlesztés dejére a BME II anszék kölcsön kapott az EJJ udásközponttól. 5. Általános korlátok dpe utobo körnezetben dpe target copler elárja hog csak olan töb specfkácók forduljanak elő a beágazott függénekben aelet a fordító a fordítás fázsban statkus éretű helfoglalássá tud konertáln. Ezért alternatíák elek eltérő éretű töböket eredéneznének ne fordulhatnak elő. Ez azt jelent hog ha a beágazott függén funkconálsan különböző alternatíákra lehetne képes akkor az ezt ezérlő paraéterek értékét a beágazott függén fejlécében fen be kell állítan és ehhez kell elégezn a fordítást a target processzorra. Más alternatíához át kell írn a paraétereket és újra el kell égezn az ezekhez tartozó fordítást a target processzorra. contr beágzott függén fejlécében szereplő paraéterek erre a célra szolgálnak. Fordítás előtt a köetkező lépéseket kell elégezn:. Meg kell gőződn a teljes rendszert odellező closedss.dl heles űködéséről Matlab/ulnk alatt. Ennek során f lépésköz ode Euler ntegrálás ódszer és _sap. szulácós lépésköz beállításnak kell érénesnek lenne.. ulnk odell Optzaton felparaéterezésében töröln kell a ppákat Block reducton ondtonal nput gnal storage előtt. 3. Real e Workshop száára ódosítan kell a ste target fle értékét rt5.tlc-re. 4. RI sulaton optons száára be kell állítan az Intal sulaton state értékét OP-ra. 5. RI arable descrpton száára k kell jelöln ppáal az Include ask and workspace gént. 6. Ezután el kell ndítan a fordítást D5 target processzorra az Increental buld konnal lefelé utató nlak. fordításhoz harder kulcs kell az utobo-nak be kell kapcsola lenne. Heles fordítás égén ### uccessful coplaton... Fnshed RI buld... üzeneteket kapunk és a betöltés egtörténk az utobo-ra. 5. Futtatás előkészítése utobo rendszeren ontroldesk alatt Futtatás előtt a köetkező lépéseket kell elégezn:. El kell ndítan a ontroldesk prograot ráklkkele a P-n léő konjára.. Be kell állítan a hálózat kapcsolatot hange connecton >etwork connecton >etwork clent: 9.68.4.49 OK szekencáal. 5
3. felső konsoron esetleg takarítást s égeze k kell álasztan a oad pplcaton/model fület és be kell állítan a odell köntárat *.sdf egjelenő fül alatt: closedss Model RootOP a után látszanak a odell alrendszere. 4. ontroldesk electon Bo szolgáltatásáal előállítandók a szulácó R OP PUE állapota és kálaszthatók a gűjtendő jelek a laout felületen. Erre a célra a closedsslaout progra lett létrehoza. 5. Ezután a szulácó elndítható. 6. szulácó égén a closedsslaout sae gobjára ráklkkele egadandó a *.at fájl nee ahol a jelek elenthetők ajd a szulácó égeztéel Matlab alá beolashatók és felrajzolhatók. ontroldesk adottságahoz gazoda ael csak oszclloszkóp ternátorokat tud *.at fájlba enten és a Matlabnak analízsre átadn a.. ábrához képest új ternátorokat ezettünk be egőrze a korább beágazott függéneket. z új ulnk odell az 5.. ábrán látható. szulácó során a tranzenseket a dspace_rt_s.at fájlban kell elenten ael hatására az adatok eg struktúrában kelekeznek ahonnan később a Matlab alá beolashatók load és a conert saját függénnel felrajzolhatók. *. fájl neét a closedsslaout progra laout elrendezése esetén a sae paraétereként lehet egálasztan sae nélkül nncs tárolás fájlban. RI Data u hat _sap _ t estator _sap _ sensor u uu o Workspace3 elector n_breaks t_breaks _coef f s _coef f s ntpath _ u_ t _sap c_ode ntss hat t n_breaks t_breaks _coef fs _coeff s c_ode _sap contr u d u t _ u_ cardn U UE tt o Workspace dd ee o Workspace ee ee ee3 tt 5.. ábra. ontroldesk alatt használt ulnk odell oszclloszkóp ternátorokkal z új ternátorok ellett elégeztük a ulnk odell fordítását a target processzorra. fordítás eredéne: szabálozás ulnk odellje ndháro üzeódban hbátlanul lefordítható olt a D5 target processzorra at a 6.5 pontban szereplő lsta deonstrál: 5.3 Futtatás eredének és anoálák utobo rendszeren ontroldesk alatt 5.3. Futtatás eredének dfferencálgeoetra elű ránítás esetén Ez az ránítás c_ode esetén jut érénre. ulnk alatt kapott eredéneket a 4.-4.4. ábrák tartalazták. z utobo rendszerrel kapott tranzenseket ost az 5.-5.. ábrák utatják be az eredének kssé eltérnek a 4.3-4.4. korább eredénektől. 6
. eref- error n drecton -..5.5.5 3 3.5 4 4.5.5 eref- error n drecton -.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5. epspsref-ps orentaton error -..5.5.5 3 3.5 4 4.5 5.. ábra. pozícó és orentácó hbajelek utobo alatt DG ránítás esetén.4 deltaw. -. -.4.5.5.5 3 3.5 4 4.5 6 FlR 4 -.5.5.5 3 3.5 4 4.5 5.. ábra. Koránszög és longtudnáls gorsító erő beaatkozó jelek utobo alatt DG ránítás esetén 7
5.3. Futtatás eredének ntegrátor nélkül predktí ránítás esetén ulnk alatt a korább eredéneket a 4.8-4.. ábrák tartalazták. z utobo alatt kapott eredéneket az 5.3-5.4. ábrák tartalazzák. Ezeket összeete a 4.9-4.. ábrák eredéneel csak az -ránú hbák tekntetében an jelentősebb eltérés a ulnk alatt ksebb az utobo alatt nagobb a hba..5 eref- error n drecton -.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5. eref- error n drecton -..5.5.5 3 3.5 4 4.5. epspsref-ps orentaton error -..5.5.5 3 3.5 4 4.5 5.3. ábra. pozícó és orentácó hbajelek utobo alatt ntegrátor nélkül predktí ránítás esetén.4 deltaw. -. -.4.5.5.5 3 3.5 4 4.5 4 FlR.5 -.5 -.5.5.5 3 3.5 4 4.5 5.4. ábra. Koránszög és longtudnáls gorsító erő beaatkozó jelek utobo alatt ntegrátor nélkül predktí ránítás esetén 8