一定半径旋回操作

このリファレンスアプリケーションは、一定半径旋回テスト操作における車両運動モデル全体を表します。類似の操作の詳細については、SAE J266_199601 規格 ^[4] および ISO 4138:2012 規格 ^[5] を参照してください。独自のバージョンを作成して、車両が通常および極端な運転条件下で設計要件を満たすことをテストするフレームワークを確立できます。このリファレンスアプリケーションは、走行およびハンドリングの調査やシャシー制御の開発で、ステアリングと横方向の車両運動を特徴付けるために使用します。

開ループテストと閉ループテストのためにリファレンスアプリケーションを構成できます。

開ループ — ターゲットの速度とステアリングホイールの角度を維持して、特定の加速度および後続のテスト操作の横方向加速度、横滑り特性、およびステアリング角度を特定します。開ループテストでは、Reference Generator ブロックの [操縦] パラメーターを [増加するステアリング] に設定します。
閉ループ — ドライバビリティとハンドリング性能の調査のために、予測ドライバーを使用して、事前に指定された旋回半径を異なる速度で維持します。閉ループテストでは、Reference Generator ブロックの [操縦] パラメーターを [定数半径] に設定します。

一定半径リファレンスアプリケーションの作業コピーを作成して開くには、次のように入力します。

vdynblksConstRadiusStart

次の表は、リファレンスアプリケーションのブロックとサブシステムをまとめています。一部のサブシステムにはバリアントがあります。

リファレンスアプリケーションの要素	説明	バリアント
Reference Generator	操作と 3D 可視化環境を構成するパラメーターを設定します。既定では、ブロックは 3D シミュレーションエンジン環境が無効な一定半径旋回操作用に設定されます。 3D 可視化環境の最小ハードウェア要件については、Unreal Engine シミュレーション環境の要件と制限を参照してください。 3D 可視化を有効にするには、[3D エンジン] タブで [有効] を選択します。	✓
Driver Commands	加速、制動、ギア、およびステアリングの各指令を生成するためにリファレンスアプリケーションで使用するドライバーモデルを実装します。既定では、Driver Commands サブシステムのバリアントは Predictive Driver ブロックです。	✓
Environment	風や道路による力を実装します。	✓
Controllers	エンジン制御ユニット (ECU)、トランスミッション、アンチロックブレーキシステム (ABS)、およびアクティブデファレンシャルのコントローラーを実装します。	✓
Passenger Vehicle	以下を実装します。車体、サスペンション、車輪エンジンステアリング、トランスミッション、動力伝達装置、ブレーキ	✓
Visualization	車両の軌跡およびドライバーの応答を提供します。	✓

既定のバリアントをオーバーライドするには、[モデル化] タブの [設計] セクションでドロップダウンをクリックします。[一般] セクションで [バリアントマネージャー] を選択します。バリアントマネージャーで、使用するバリアントに移動します。右クリックして [この選択肢を使用してオーバーライド] を選択します。

Reference Generator

Reference Generator ブロックは、操作と 3D シミュレーション環境を構成するパラメーターを設定します。既定では、ブロックは 3D シミュレーションエンジン環境が無効な一定半径旋回操作用に設定されます。

[操縦] パラメーターを使用して操作のタイプを指定します。ダブルレーンチェンジ、スイープ正弦波、正弦波滞留、および徐々に増加する操作を指定できます。

[操縦固有のドライバー、初期位置、およびシーンを使用] パラメーターを選択すると、リファレンスアプリケーションは指定した操作のドライバー、初期位置、およびシーンを設定します。

詳細については、Reference Generator を参照してください。

Driver Commands

Driver Commands ブロックは、加速、制動、ギア、およびステアリングの各指令を生成するためにリファレンスアプリケーションで使用するドライバーモデルを実装します。既定では、Reference Generator ブロックのパラメーター [操縦固有のドライバー、初期位置、およびシーンを使用] を選択すると、指定した操作のドライバーがリファレンスアプリケーションで選択されます。

車両指令モード設定	実装
`Longitudinal Driver`	Longitudinal Driver ブロック — 縦方向の速度追跡コントローラー。このブロックでは、基準速度とフィードバック速度に基づいて、0 から 1 までの間で変化する正規化された加速指令と制動指令を生成します。このブロックは、ドライバーの動的応答をモデル化したり、縦方向のドライブサイクルを追跡するために必要な指令を生成したりするために使用します。
`Predictive Driver`	Predictive Driver ブロック — 縦方向の速度と横方向の基準変位を追跡するための正規化されたステアリング指令、加速指令、制動指令を生成するコントローラー。正規化された指令は -1 から 1 までの間で変化します。このコントローラーでは、シングルトラック (二輪) モデルを使用して、最適なシングルポイントプレビューコントロールを行います。
`Predictive Stanley Driver` (既定)	Predictive Driver ブロック — 縦方向の速度と横方向の基準変位を追跡するための正規化されたステアリング指令、加速指令、制動指令を生成するコントローラー。正規化された指令は -1 から 1 までの間で変化します。縦方向制御では、ブロックはシングルトラック (二輪) モデルを使用して、最適なシングルポイントプレビューコントロールを行います。横方向制御では、ブロックは Stanley コントローラーを使用して、参照パスに対する現在のパスの位置と角度の誤差を最小限に抑えます。
`Open Loop`	ステアリング、加速、制動、およびギアの各指令の定数または信号ベースの入力に応じてリファレンスアプリケーションを構成できるように開ループシステムを実装します。

Environment

Environment サブシステムは、風や地面による力を生成します。このリファレンスアプリケーションには次の環境バリアントがあります。

環境	バリアント	説明
Ground Feedback	`3D Engine`	Simulation 3D Terrain Sensor ブロックを使用して、3D 環境に多点地形センサーを実装します。
Ground Feedback	`Constant` (既定)	一定の摩擦値を実装します。

Controllers

Controllers サブシステムは、エンジントルク、トランスミッションギア、ブレーキ圧力、および差圧の各指令を生成します。

ECU

ECU コントローラーは、エンジントルクコマンドを生成します。このコントローラーでは、エンジントルクコマンドをモデルワークスペース変数 EngRevLim で指定された値に制限することで過度の空ぶかしを防止します。既定では、この値は 7000 rpm です。差分トルク指令がエンジントルクコマンドの制限を超えると、ECU はエンジントルクコマンドを指令差分トルクに設定します。

Transmission Control

Transmission Controller サブシステムは、トランスミッションギア指令を生成します。このコントローラーには次のバリアントがあります。

バリアント	説明
`Driver - No Clutch`	開ループトランスミッション制御。コントローラーはギア指令をギア要求に設定します。
`PRNDL Controller` (既定)	Stateflow^® のロジックを使用して車両加速度、制動指令、車輪回転数、エンジン回転数、およびギア要求に基づいてギア指令を生成するトランスミッション制御モジュール (TCM) を実装します。
`Paddles`	車両加速度とエンジン回転数を使用してギア指令を生成するパドルコントローラーを実装します。
`Transmission Controller`	Stateflow のロジックを使用して車両加速度、車輪回転数、およびエンジン回転数に基づいてギア指令を生成するトランスミッション制御モジュール (TCM) を実装します。

Brake Pressure Control

Brake Controller サブシステムは、ブレーキ圧力指令を生成するための Brake Pressure Control サブシステムを実装します。Brake Pressure Control サブシステムには次のバリアントがあります。

バリアント説明

バリアント	説明
`Bang Bang ABS`	2 つの状態を切り替えて車輪滑りを調整するアンチロックブレーキシステム (ABS) フィードバックコントローラーを実装します。バンバン制御により、実際の滑りと望ましい滑りの間の誤差が最小限に抑えられます。望ましい滑りとして、コントローラーは mu スリップ曲線がピーク値に到達する滑り値を使用します。この望ましい滑り値は、制動距離が最小になる最適値です。
`Open Loop` (既定)	開ループブレーキ制御。コントローラーはブレーキ圧力指令を制動指令に基づく基準ブレーキ圧力に設定します。
`Five-State ABS`	操作をシミュレートするときの 5 状態の ABS 制御。^1,2,3 5 状態の ABS コントローラーでは、車輪減速度と車両加速度に基づく論理スイッチを使用して各車輪のブレーキ圧力を制御します。操作時の車輪のロックアップを防止したり、制動距離を短縮したり、ヨー安定性を維持したりするには、5 状態の ABS 制御の使用を検討してください。既定の ABS のパラメーターは、摩擦係数のスケーリング係数が 0.6 で一定である路面を想定して設定されています。

Bang Bang ABS

2 つの状態を切り替えて車輪滑りを調整するアンチロックブレーキシステム (ABS) フィードバックコントローラーを実装します。バンバン制御により、実際の滑りと望ましい滑りの間の誤差が最小限に抑えられます。望ましい滑りとして、コントローラーは mu スリップ曲線がピーク値に到達する滑り値を使用します。この望ましい滑り値は、制動距離が最小になる最適値です。

Open Loop (既定)

開ループブレーキ制御。コントローラーはブレーキ圧力指令を制動指令に基づく基準ブレーキ圧力に設定します。

Five-State ABS

操作をシミュレートするときの 5 状態の ABS 制御。^1,2,3 5 状態の ABS コントローラーでは、車輪減速度と車両加速度に基づく論理スイッチを使用して各車輪のブレーキ圧力を制御します。

操作時の車輪のロックアップを防止したり、制動距離を短縮したり、ヨー安定性を維持したりするには、5 状態の ABS 制御の使用を検討してください。既定の ABS のパラメーターは、摩擦係数のスケーリング係数が 0.6 で一定である路面を想定して設定されています。

Active Differential Control

Active Differential Control サブシステムは、差圧指令を生成します。指令を計算するために、このサブシステムには次のバリアントがあります。

バリアント説明

バリアント	説明
`Rear Diff Controller`	以下に基づいて差圧指令を生成するコントローラーを実装します。ステアリング角度車両のピッチ、ヨー、ロール制動指令車輪回転数ギア車両加速度
`No Control` (既定)	コントローラーを実装しません。差圧指令は 0 に設定されます。

Rear Diff Controller

以下に基づいて差圧指令を生成するコントローラーを実装します。

ステアリング角度
車両のピッチ、ヨー、ロール
制動指令
車輪回転数
ギア
車両加速度

No Control (既定)

コントローラーを実装しません。差圧指令は 0 に設定されます。

Passenger Vehicle

Passenger Vehicle サブシステムには、エンジン、コントローラー、および四輪の車体が含まれます。具体的には、車両には次のサブシステムがあります。

Body, Suspension, Wheels サブシステムバリアント説明

Body, Suspension, Wheels サブシステム	バリアント	説明
PassVeh7DOF	`PassVeh7DOF`	四輪の車両: 車体の自由度 (DOF) は 3 — 縦方向、横方向、ヨー各車輪の DOF は 1 — 回転サブシステムには以下を含むタイヤのバリアントがあります。 Fiala Magic Formula
PassVeh14DOF	`PassVeh14DOF` (既定)	四輪の車両。車体の DOF は 6 — 縦方向、横方向、垂直方向、ピッチ、ヨー、ロール各車輪の DOF は 2 — 垂直方向、回転サブシステムには以下を含むサスペンションのバリアントがあります。 Double Wishbone Independent Mapped Front Kinematics and Compliance Independent Suspension サブシステムには以下を含むタイヤのバリアントがあります。 Fiala Magic Formula Dugoff

PassVeh7DOF

PassVeh7DOF

四輪の車両:

車体の自由度 (DOF) は 3 — 縦方向、横方向、ヨー
各車輪の DOF は 1 — 回転

サブシステムには以下を含むタイヤのバリアントがあります。

Fiala
Magic Formula

PassVeh14DOF

PassVeh14DOF (既定)

四輪の車両。

車体の DOF は 6 — 縦方向、横方向、垂直方向、ピッチ、ヨー、ロール
各車輪の DOF は 2 — 垂直方向、回転

サブシステムには以下を含むサスペンションのバリアントがあります。

Double Wishbone
Independent Mapped Front
Kinematics and Compliance Independent Suspension

サブシステムには以下を含むタイヤのバリアントがあります。

Fiala
Magic Formula
Dugoff

Engine サブシステム	バリアント	説明
Mapped Engine	`SiMappedEngine` (既定)	火花点火 (SI) マップエンジン

Steering, Transmission, Driveline, and Brakes サブシステム		バリアント	説明
Driveline Ideal Fixed Gear	Driveline モデル	`All Wheel Drive`	全輪駆動、前輪駆動、後輪駆動、または後輪駆動アクティブデファレンシャルの動力伝達装置を構成し、トルクカップリングのタイプを指定します。
		`Front Wheel Drive`
		`Rear Wheel Drive`
		`Rear Wheel Drive Active Differential` (既定)
	Transmission	`Ideal` (既定)	理想的な固定ギアトランスミッションを実装します。
	Brake Hydraulics	NA	コントローラーがシリンダーに制動指令を適用するときの油圧システムのヒューリスティックな応答を実装します。前輪と後輪のバイアス係数が含まれます。サブシステムは、加えられた圧力をシリンダーのスプール位置に変換します。ブレーキ圧力を生成するために、スプールからシリンダーの下流側にフローが適用されます。

Visualization

シミュレーションを実行すると、Visualization サブシステムにより、ドライバー、車両、および応答の情報が提供されます。ステアリング、車両速度、エンジン回転数、横方向加速度などの車両信号のログが操作時にリファレンスアプリケーションで記録されます。ログに記録された信号をシミュレーションデータインスペクターを使用してインポートし、そのデータを調べることができます。

Image of Visualization subsystem

要素	説明
Driver Commands	ドライバーの指令: ハンドホイール角度加速指令制動指令
Vehicle Response	車両の応答: エンジン回転数車両速度横方向加速度
Steer, Velocity, Lat Accel Scope ブロック	`SteerAngle` — 時間に対するステアリング角度 `<xdot>` — 時間に対する縦方向の車両速度 `<ay>` — 時間に対する横方向加速度
Vehicle XY Plotter	車両の横方向の距離に対する縦方向の距離
ISO 15037-1:2006 ブロック	ステアリングホイールの角度とトルク、縦方向と横方向の速度、横滑り角など、ISO 規格の測定信号をシミュレーションデータインスペクターに表示します。

Reference Generator ブロックの [3D エンジン] タブで [有効] を選択して 3D 可視化を有効にすると、車両の応答を Simulation 3D Viewer で表示できます。

カメラビューを滑らかに切り替えるには、次のキーボードショートカットを使用します。

キーボードショートカット	カメラビュー
1	左後方	アニメーション GIF の表示
2	後方
3	右後方
4	左
5	内部
6	右
7	左前方
8	前方
9	右前方
0	上

その他のカメラコントロールについては、次のキーボードショートカットを使用します。

キーボードショートカット	カメラコントロール
Tab	シーン内のすべての車両間でビューを切り替えます。アニメーション GIF の表示
マウスのスクロールホイール	車両からのカメラの距離を制御します。アニメーション GIF の表示
L	カメラのラグ効果のオンとオフを切り替えます。ラグ効果を有効にすると、カメラビューに以下が含まれます。車両の並進加速度に基づく位置のラグ車両の回転速度に基づく回転のラグこのラグにより、車両の加速と回転の全体的な可視化が改善されます。アニメーション GIF の表示
F	フリーカメラモードのオンとオフを切り替えます。フリーカメラモードを有効にすると、マウスを使用してカメラのピッチとヨーを変更できます。このモードを使用すると、車両の周りをカメラが旋回移動できます。アニメーション GIF の表示

参照

[1] Pasillas-Lépine, William. "Hybrid modeling and limit cycle analysis for a class of five-phase anti-lock brake algorithms." Vehicle System Dynamics 44, no. 2 (2006): 173-188.

[2] Gerard, Mathieu, William Pasillas-Lépine, Edwin De Vries, and Michel Verhaegen. "Improvements to a five-phase ABS algorithm for experimental validation." Vehicle System Dynamics 50, no. 10 (2012): 1585-1611.

[3] Bosch, R. "Bosch Automotive Handbook." 10th ed. Warrendale, PA: SAE International, 2018.

[4] J266_199601. Steady-State Directional Control Test Procedures for Passenger Cars and Light Trucks. Warrendale, PA: SAE International, 1996.

[5] ISO 4138:2012. Passenger cars — Steady-state circular driving behaviour — Open-loop test methods. Geneva: ISO, 2012.