Model based prototyping of steer by wire for a rearwheel steered vehicle

The work described in this paper is a development iteration in an existing project where a three wheeled personal mobility assistance vehicle aimed at the elderly is developed. It was carried out during the spring and summer of 2016 in collaboration with Toyo University in Tokyo, Japan. This paper describes the next design iteration with a threefold purpose; to build better foundations to allow for more of the development to be made in a simulated environment by creating a model; investigate the feasibility of implementing rear wheel steering to the existing design; and to develop a more advanced Steer-by-wire system than what is in use today. The rst task was achieved by using dierent MATLAB based modelling tools to develop a universal model of the system which could accurately simulate the dynamics of the researched vehicle. This model was used as a base for the further development of the prototype by testing and comparing dierent control algorithms for the steer-by-wire system as well as comparing the properties of Front wheel steering, FWS, and rear wheel steering, RWS, on the vehicle in question. The resulting model could successfully simulate the dynamics of the personal mobility vehilce, PMV, and was used as a foundation for both development and testing of the steer-by-wire and force feedback algorithms. The Steer-by-Wire system proved that an accurate tracking of the handlebar was possible and gave a good feedback torque. However, the complete system could not be tested properly due to hardware malfunction in the physical prototype.Det arbete som är beskrivet i den här rapporten är en iteration i ett existerande projekt där ett trehjuligt personligt assistansfordon för de äldre har utvecklats. Arbetet utfördes under våren och sommaren 2016 i ett samarbete med Toyo University i Tokyo, Japan. Rapporten beskriver nästa steg av vidareutvecklingen, med ett trefaldigt syfte; att etablera en bättre bas för att tillåta mer av den framtida utvecklingen att göras i en simuleringsmiljö; att undersöka möjligheten av att använda en bakhjulsstyrning i den existerande designen; och att utveckla ett mer sofistikerat reglersystem än det som används i den nuvarande prototypen. Det första målet uppnåddes genom användning av olika MATLAB-baserade modelleringsverktyg, för att utveckla en universell modell av systemet som kunde trovärdigt simulera dynamiken i den utvecklade prototypen. Modellen användes som bas för fortsatt utveckling av prototypen genom testning och jämförelse av regleralgoritmer till "Steer-By-Wire" delsystemet, men även för jämförelse av egenskaper för den framhjulstyrda och den bakhjulsstyrda prototypen. Den slutgiltiga simuleringsmodellen kunde simulera dynamiken av fordonet och användes för både utvecklingen och testningen av "Steer-By-Wire" och kraftåtergivelsesystemen. Styrsystemet visades kunna hålla en liten vinkelskillnad mellan handtaget och styrhjulet samt gav tillfredställande kraftåtergivelse. Dock kunde inte systemet testas som önskat på grund av mekaniska fel i den fysiska prototypen