康谋分享 | 自动驾驶联合仿真——功能模型接口FMI（四）

虹科

2024/07/24 13:19

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在上一篇文章：“康谋分享 | 自动驾驶联合仿真——功能模型接口FMI（三）”，我们讲述了在构建FMU中，如何通过fmi_simple_car.cpp来实现FMI2.0，即如何实现一个简单的车辆模型来进行车辆动力学仿真。今天康谋接着展示如何通过simple_car.cpp和simple_car.h构建车辆模型本身。

一、操作步骤

首先simple_car.cpp主要构建了车辆所需的多个动力学参数，包括底盘的位姿、车轮的状态等，而simple_car.h提供多个函数来实现基于FMI2.0标准将参数写入到车辆中。

simple_car.cpp主要分为三部分：

初始化车辆动力学参数
计算参数并更新车辆的运动变化
根据车辆的位姿计算车轮的坐标

在头文件中，除了定义相关函数外，还提供了车辆的一些静态参数，用于协助动力学参数的计算，比如给定车辆的转向传动比、轴距、最大附着加速度、车轮半径等。

图1 (1).png

1、实例化

我们来看一个simple_car.cpp中实现车辆状态更新的简单示例：

const double wheel_angle =val_refs[STEERING_ANGLE] / m_steer_transmission_ratio;

const double curvature = wheel_angle / m_wheelbase

const double yaw_rate = curvature * val_refs[CHASSIS_SPEED]

这三个分别计算了转向角、曲率和偏航率。基于这个三个值，再结合车辆的静态参数，我们可以计算并推算出其他的车辆运动姿态参数。

我们也会通过加速踏板和刹车踏板的状态来计算车辆（底盘的纵向加速度），其中m_max_adh_acc为在头文件中预先定义的最大附着加速度:

if val_refs[BRAKE_PEDAL_POSITION] < 0.0

{

val_refs[CHASSIS_LONGITUDINAL_ACCELERATION] = val_refs[BRAKE_PEDAL_POSITION] * m_max_adh_acc;

}

可以注意到我们使用了宏定义的[STEERING_ANGLE]、[CHASSIS_LONGITUDINAL_ACCELERATION]和[BRAKE_PEDAL_POSITION]。

使用这一方式的原因：一是为了计算不同参数时清晰明了，此外更重要的是这和FMU中的modelDescription.xml文件所对应，modelDescription.xml规定了FMU的结构，其结构可以参考FMI系列的第二篇文章：“康谋分享 | 自动驾驶联合仿真——功能模型接口FMI（二）”。

2、关注参数

在XML文件中，需要关注的参数类型为name和valuReference，STEERING_ANGLE这一name对应的valuReference值为3，那么为了方便我们使用这些参数，可以把这些定义的宏写入到value_reference_ids.h中，当然也可以写入simple_car.h这一头文件里。

图2 (1).png