Материал: Проект системы контроля дистанции при движении МЗКТ-79221 в колонне

система курсовой устойчивости;

дроссельная заслонка с электрическим приводом;

автоматическая коробка передач.

Рисунок 2. Лидар(лазер)

.1.2 Пассивный Круиз-контроль (PCC)

Пассивный Круиз-контроль поддерживает постоянную скорость движения автомобиля (заданную водителем). Заданная скорость остаётся неизменной, пока водитель не меняет её сам, нажимая на тормоз или педаль газа (например, при обгоне другого автомобиля или при вынужденном торможении). В этом случае круиз-контроль отключается, но как только водитель отпускает педаль тормоза или газа, опять устанавливает заданную скорость и поддерживает её до следующего "вмешательства" водителя. Менять настройки круиз-контроля можно и во время движения.

Рисунок 3. Работа круиз-контроля

.1.3 Система Distronics

Система контроля безопасной дистанции Distronics.

Если эта система установлена на машину, на приборную панель добавляется экран, отображающий в цифровом виде установленную скорость. Установленная дистанция показана стрелочкой на шкале вместе со схематичным изображением автомобиля. Когда на той же полосе движения появляется машина, идущая впереди, на экране высвечивается изображение второго автомобиля и расстояние до него на шкале (рис. 5). При помощи системы Distronics автоматически поддерживается заданное безопасное расстояние до идущей впереди машины, что помогает водителю.

Рисунок 4. Система контроля безопасной дистанции Distronics

Рисунок 5. Схема контроля безопасной дистанции Distronics

.1.4 Система адаптивного круиз-контроля ACC

Система адаптивного круиз-контроля ACC - Adaptive Cruise Control. При наличии этой системы водитель устанавливает не дистанцию, а временной интервал между автомобилями. Есть четыре временных интервала: от 1,5 до 2,8 с. Чем быстрее машина двигается, тем больший временной интервал будет установлен. Радар, входящий в состав ACC, способен распознать автомобиль на удалении до 200 м. В случае, если препятствие будет стремительно приближаться, система ограничит подачу топлива в двигатель. Система Stop&Go является дальнейшим развитием ACC (Adaptive Cruise Control).

Рисунок 6. Система адаптивного круиз-контроля ACC

.1.5 Система Stop&Go

Stop&Go работает на частоте 24 ГГц и обеспечивает слежение за препятствием прямо по курсу на расстоянии до 20 м. Она реагирует на сближение с препятствием и включается сразу, если возникает опасность столкновения. При этом в динамике скорость торможения не должна превышать 2 м/с. Дистанция, поддерживаемая до препятствия в пределах до 20 м, варьируется автоматически в зависимости от скорости. На малых скоростях она значительно меньше. Главным отличием Stop&Go от уже используемых систем станет возможность возобновления движения за впереди идущим автомобилем. Это значительно облегчит движение в пробках.

Рисунок 7. Работа Stop&Go

.1.6 Система предупреждения столкновений Eaton-Vorad Collision Warning System

Eaton-Vorad Collision Warning System (EVT-300) - система предупреждения столкновений на грузовых автомобилях и автобусах, которая постоянно сканирует пространство радарами, стоящими спереди и сбоку. Когда в опасной близости от грузовика засекается объект (стоящие или медленно едущие автомобили), водитель получает визуальный и звуковой сигналы предупреждения. В некоторых моделях радар объединен с "умным" круиз-контролем SmartCruise, который помогает автоматически поддерживать заданную скорость и безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля. Система безопасности тяжелых грузовых автомобилей, представленная концерном Freightliner, состоит из двух основных подсистем:

) SmartCruise - поддерживает уровень скорости в соответствии с заранее установленным интервалом между машиной и лидером (впереди идущим транспортом). Используя радар переднего обзора, система Smart Cruise автоматически подстраивается под более медленную скорость впереди идущей машины. Если лидер увеличивает разрыв, система возобновляет движение на ранее установленном уровне скорости. Водитель контролирует ситуацию на дороге и, имея более высокий приоритет относительно системы, может ускоряться или тормозить по своему усмотрению. Система Smart Cruise незаменима для тех моментов, когда водитель отвлекается на настройку радиоприемника или сверяется с картой.

) AlwaysAlert - радарная система (24 ГГц), передающая сигнал с датчиков переднего и бокового обзора в кабину автомобиля. Когда система выявляет на пути потенциальную угрозу, маленький экран показывает комбинацию загорающихся лампочек, и система генерирует звук для предупреждения водителя как сигнал к началу предупредительных мер для предотвращения столкновения (рис. 8).

Система AlwaysAlert "видит" и отслеживает движение 20 транспортных средств, едущих одновременно по той же или смежной полосе. Система сообщает об опасности на пути, даже если дорога изгибается.

Сканирующие радарные датчики для предотвращения аварийных ситуаций, таких как столкновение, когда одна машина "подрезала" другую, или столкновение на радиусных поворотах, радарные датчики должны определять азимутальные координаты объектов. Для этого производители радарных датчиков используют многолучевую переключаемую антенну или механически сканирующую антенну

Таблица 1. Типы антенн, используемые производителями

Наиболее общим решением для всех ситуаций является антенна с электронным сканированием, у которой поле или угол обзора изменяется в зависимости от дорожной ситуации, дальности и типа неподвижного препятствия или подвижного объекта. Анализ требований, предъявляемых к автомобильному радарному датчику с учетом применений, показывает, что оптимальные параметры должны быть следующими.

Таблица 2. Оптимальные параметры антенны

Требования, приведенные в таблице 2, могут быть реализованы только с помощью электронной сканирующей антенны, с переменным полем зрения от 10° до 60°.

Направление автомобильных радаров продолжает развиваться, и через некоторое время новые разработки антенн с переменным электронным сканированием достигнут промышленного уровня применимости для этих устройств.

Рисунок 8. Автомобильный радар

.1.7 Система предупреждения столкновения с последующим экстренным торможением CMBS

На скоростях выше 15 км/ч, система открывает как двигающиеся, так и оказавшиеся в покое объекты на дистанции до 100 м впереди. Как только система характеризует, что соударение неизбежно, инициируется процесс из трех этапов.

На первом рубеже, приблизительно за 3 сек. до соударения, шофер принимает предотвращение визуальным и звуковым сигналом.

На втором рубеже, как только система характеризует, что возможно соударение по всей видимости (в большинстве случаев, приблизительно 2 секунд до удара), происходит три внезапных натяжения ремня безопасности и автомобиль затевает торможение.

На последнем рубеже, как только соударение неизбежно, CMBS подтягивает ремни безопасности передних пассажиров (используя реверсивные преднатяжители) и прикладывает наивысшее тормозное усилие. При всем при этом шофер берет на себя личное участие в ходе торможения, извлекая максимум из того, на что который может автомобиль.

Все меры, утвержденные CMBS обратимы: если удается избежать аварии (в частности, если средство передвижения в заключительный момент уходит в сторону), то натяжение ремней прекращается, и выключаются сигналы опасности.

Для того чтобы создать стереотипные уличные ситуации в настоящем мире и определить эффективность системы CMBS, Honda провела два главных на подобии тестирований. Чтобы удостовериться в верной работе системы, тест-пилот на скорости подъезжал к движущимся и стационарным объектам для того, чтобы определить, насколько подходяще система отвечает визуальными и звуковыми сигналами, натяжением ремней безопасности и торможением.

Для отнесения быстроты реакции водителя, добровольцы, последующие за автомобилем-манекеном, были нарочно отвлечены от перемещения на тот момент, как только автомобиль-манекен перед ними начинал аварийное торможение. Добровольцам не говорили, что автомобиль-манекен в заключительный момент будет отведен в сторону. Для того, чтобы у добровольцев не выработалась относительная реакция на идущее, доброволец один раз имел возможность брать на себя участие в исследовании.

Объединив эффекты тестов на эффективность и функциональность, квалифицированные работники Honda смогли дать оценку работы системы в ситуации, максимально подведенной к актуальной.

Рисунок 9. Работа системы CMBS

3. Обзор существующих систем контроля дистанции

дистанция столкновение торможение радарный

Работа системы адаптивного круиз-контроля осуществляется в диапазоне скоростей от 30 до 180 км/ч. Современные системы АСС поддерживают скоростной режим от 0 до 200 км/ч, а также режим торможения и старта в условиях плотного движения (функция Stop and Go).

Адаптивный круиз-контроль обеспечивает движение автомобиля в следующих режимах:

постоянной скорости;

ускорения;

замедления.

При отсутствии на дороге других автомобилей, система поддерживает заданную водителем скорость.

При ускорении или перестроении впереди идущего автомобиля происходит ускорение автомобиля до заданной водителем скорости.

При замедлении или перестроении из соседнего ряда впереди идущего автомобиля происходит замедление автомобиля до заданной водителем дистанции. На низкой скорости замедление достигается за счёт работы тормозной системы (увеличения давления тормозной жидкости в системе), на высокой скорости - за счет снижения мощности двигателя (уменьшения подачи воздуха через дроссельную заслонку) и, при необходимости, работы тормозной системы.

С целью повышения безопасности автомобиля отдельные конструкции адаптивного круиз-контроля могут включать следующие системы:

систему превентивной безопасности;

систему экстренного торможения;

Адаптивный круиз контроль служит технической основой разрабатываемых систем автоматического управления автомобилем.

3.1 Ускорения и замедления с помощью системы круиз-контроля

Система контролирует скорость автомобиля так же, как и человек - с помощью регулировки дросселя. Но круиз-контроль контролирует дроссельный клапан с помощью пневмопривода, а не нажатием на педаль. Дроссельный клапан регулирует мощность и скорость двигателя, ограничивая количество воздуха, поступающего в двигатель. На рисунке 1.1 изображены два тросика подключенных к шарниру перемещающему дроссельную заслонку. Один тросик идет к педали газа, и один к пневмоприводу. Если круиз-контроль включен, пневмопривод перемещает кабель подключенный к стержню, который регулирует дроссель; но также он тянет тросик, подключенный к педали газа - поэтому педаль перемещается вверх и вниз, когда круиз-контроль работает.

Во многих автомобилях используются пневмоприводы (см. рисунок 1.2), в которых вакуум нагнетается двигателем. Эти системы используют небольшой, электронно-контролируемый клапан для регулирования вакуума в диафрагме. Практически так же, как и усилитель тормозов, который обеспечивает мощность тормозной системы.

.2 Управление системой круиз-контроль

Мозг круиз-контроля представляет собой небольшой компьютер, который находится как правило, под капотом или за приборной панелью. Он подключается к дроссельному контролю и к нескольким датчикам. На рисунке 3 показаны входы и выходы типичной системы круиз-контроля. Хорошая система круиз-контроля быстро ускоряет машину до желаемой скорости, без ее превышения, а затем поддерживает с небольшим отклонением, независимо от того насколько загружен автомобиль, или насколько крутой склон встретился на пути. Контроль скорости осуществляется классическим применением теории системы управления. В круиз-контроле система контроля скорости автомобиля регулирует позицию дросселя, поэтому она нуждается в датчиках, которые сообщают ему скорость машины и положение дроссельной заслонки. Она также должна отслеживать нажатие кнопок и педалей управления, чтобы получать данные о том, какая требуемая скорость и когда отключаться. Наиболее важным фактором является скорость сигнала, ведь круиз-контролю надо успеть сделать с этим сигналом многое. Далее будет рассмотрена одна из основных систем контроля - пропорциональный контроль.

При пропорциональной системе контроля, круиз-контроль регулирует дроссель пропорционально ошибке, ошибке в разнице между желаемой скоростью и фактической скоростью. Таким образом, если круиз-контроль установлен на уровне 60 км/ч, а автомобиль двигается со скоростью 50 км/ч, дроссель будет открыт довольно широко. Когда автомобиль достигнет 55 км/ч, дроссельная заслонка будет открыта гораздо меньше, чем раньше. Результатом является то, что чем ближе автомобиль к требуемой скорости, тем медленнее он разгоняется. Кроме того, на достаточно крутом холме, автомобиль может вообще не разгоняться.

Большинство систем круиз-контроль используют системы управления, называющиеся пропорционально-интегрально-производными (Proportional-Integral-Derivative - PID). PID система контроля использует три коэффициента - пропорциональный, интегральный и производный, рассчитывает каждый по отдельности и складывает их, чтобы получить положение дроссельной заслонки.

Интегральный коэффициент основан на временном интеграле от ошибки скорости транспортного средства. То есть разница между расстоянием, которое автомобиль действительно прошел, и расстоянием, которое он мог бы пройти, если бы движение происходило с требуемой скоростью, рассчитанная за определенный период времени. Этот коэффициент отвечает за ускорение автомобиля в гору, а также помогает ему достичь необходимой скорости, и остаться на ней. Рассмотрим случай когда автомобиль начинает подниматься на холм, и замедляется. Пропорциональная система приоткрывает дроссельную заслонку немного больше, но автомобиль все еще может замедляться. Через некоторое время, интегральный контроль начнет открывать дроссельную заслонку, все больше и больше, потом что чем дольше машина двигается медленнее требуемой скорости, тем большую ошибку расстояния получает система.

Производный коэффициент. Как известно производная от скорости - это ускорение. Этот коэффициент помогает круиз-контролю быстро реагировать на изменения дорожной обстановки, как например холмы. Если автомобиль начинает замедляться, круиз-контроль видит это ускорение и до того, как скорость может сильно измениться, реагирует открытием дроссельной заслонки.