0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Система адаптивного круиз контроля

Большинство ситуаций на дороге, когда требуется изменить скорость движения автомобиля, стандартны и могут быть распознаны техническими средствами. Обычный (неактивный) круиз-контроль, применявшийся на автомобилях достаточно давно, способен лишь поддерживать постоянную скорость движения автомобиля на трассе, что, в некоторых случаях, облегчало работу водителя при длительных поездках.

Системы адаптивного круиз-контроля («Adaptive Cruise-Control» или ACC), появившиеся на современных (и достаточно дорогих) автомобилях в последние годы, способны не только стабилизировать скорость движения, но и корректировать ее в зависимости от дорожной обстановки.

Системы АСС могут определять дистанцию до впереди идущего транспортного средства или объекта на дороге, относительную скорость, и с помощью соответствующих исполнительных механизмов и устройств корректируют скорость движения автомобиля, не допуская опасного сближения, без вмешательства водителя. Вождение становится более комфортным и безопасным.

Первые системы ACC начали применяться на японских автомобилях «Мitsubishi» с 1995 года.
Система ACC расширяет перечень функций, выполняемых другими системами автоматического управления движением автомобиля — ASR, ABS и VDC. Дополнительными в системе ACC являются радарные излучатели и датчики для определения дистанции и относительной скорости соседних автомобилей в движущемся потоке.
Обычно радары реализуются на основе лазерной оптики или миллиметровых радиоволн. Команды от системы ACC поступают для реализации в ЭБУ двигателя и в ЭБУ тормозных систем ABS и VDC.
В отличие от неактивной (классической) системы круиз-контроля, которая только поддерживает заданную скорость движения, система адаптивного круиз-контроля обеспечивает:

  • ускорение автомобиль до заданного значения;
  • замедление его, вплоть до полной остановки;
  • удержание заданной скорости, обеспечивая при этом не только комфорт в длительных поездках по шоссе, но и значительно (на 10% и более) сокращая расход топлива.

В общем случае системы адаптивного круиз-контроля состоят из четырех элементов:

  • Радары и лидары – излучатели электромагнитных волн или инфракрасных лучей.
  • Фронтальные датчики, расположенные в переднем бампере, реже – за решёткой радиатора. Это – «глаза» круиз-контроля, поэтому должны быть чистыми от грязи и снега. В противном случае эффективность системы резко снижается.
  • Дополнительные датчики, отслеживающие едет ли автомобиль по прямой, в горку или с неё, на какой угол отклонено рулевое колесо, контролирующие включенную передачу, даже информацию с дорожной разметки и придорожных знаков.
  • Электронный блок управления — «мозг» адаптивного круиз-контроля.

Электронный блок управления анализирует поступающую информацию, давая команды:

  • системе подачи топлива изменить угол наклона дроссельной заслонки или количество впрыскиваемого в цилиндры топлива;
  • тормозному приводу — увеличить или, наоборот, ослабить силу прижатия тормозных колодок к дискам за счет изменения давления в контуре.

Следует иметь в виду, что смежные системы, например, ABS или ESP должны быть исправными, в противном случае круиз-контроль просто не включится.

Сенсорные датчики систем АСС

Основу конструкции адаптивного круиз-контроля составляет сенсор расстояния, который состоит из излучателя и приемника (датчика). Сенсор расстояний нужен для того, чтобы измерять параметры скорости и расстояния до автомобиля, который едет впереди. В качестве таких сенсоров применяются радары или же лидары.
Эти сенсоры излучают электромагнитные волны (радары) или инфракрасные лучи (лидары). Скорость машины, движущейся впереди, система оценивает в зависимости от того, как меняется частота отраженной электромагнитной волы. Расстояние вычисляется по времени возвращения отправленного сигнала.

Лидары, в отличие от радаров, посылают не электромагнитные волны, а специальные инфракрасные лазерные лучи, но принцип их действия примерно такой же. Зато датчики для данных систем по стоимости значительно дешевле радарных.
Однако инфракрасные излучатели и приемники слишком чувствительны к атмосферным воздействиям, поэтому на современных автомобилях премиум-класса используются радары а не лидары.

Датчики для определения расстояний посредством радарных сигналов монтируются на переднем бампере и на радиаторной решетке автомобиля. Они способны уверенно принимать сигнал в радиусе до 150 м.
В последних версиях адаптивных круиз-контролей применены устройства для измерения расстояния, которые работают как в коротких, так и длинных диапазонах излучаемых волн.
Первые способны изменять скоростной режим вплоть до того, что машина полностью останавливается. Вторые, работающие в длинном диапазоне, замедляют автомобиль до 30 километров в час. Это позволяет расширить возможности АСС (например, применить систему в уличной пробке, когда нужна маленькая скорость движения).

Еще одно применение радаров на автомобилях — система РРАРагtronic Рагking Аssistance» — «помощь при парковке»). Эта система определяет, насколько близко легковой автомобиль, двигаясь задним ходом, приближается к другим объектам. Соответствующие сигналы водителю и тормозной системе позволяют избежать столкновений и повреждений при движении задним ходом и парковке транспортного средства на стоянке.

Блок управления

Электронный блок управления (ЭБУ) получает информацию от сенсоров, а также от прочих систем в автомобиле. Он по данным сенсоров рассчитывает расстояние, а также скорость до автомобиля (или объекта), которая находится впереди. Специальный программный комплекс проводит сравнение фактических данных с заданными водителем параметрами.
Далее на основании полученной информации создается и отправляется управляющий сигнал на исполнительное оборудование.

Хотя как такового исполнительного оборудования «Adaptive Cruise-Control» не имеет. Здесь используются другие устройства, которые связны с управляющим модулем.
Система начинает выполнять свои функции при стоящем автомобиле и работает до скорости в двести километров в час.
Большинство типов описываемой системы умеет выполнять резкие аварийные торможения и стартовать в условиях плотного потока автомобилей.

Адаптивный круиз-контроль обеспечивает возможность перемещения машины с постоянной скоростью, а при необходимости, с замедлениями или ускорениями.
Если на проезжей части отсутствуют другие транспортные средства или объекты, автомобиль будет двигаться с заданной водителем скоростью движения. Когда впереди идущее транспортное средство ускоряется или перестраивается, адаптивный круиз-контроль набирает скорость до заданной в программе ЭБУ.

Если транспортное средство, идущее впереди, замедляется или перестраивается из ряда в ряд, то адаптивный круиз-контроль уменьшает скорость автомобиля, удерживая дистанцию на величине, заданной водителем. При этом наиболее совершенные системы могут использовать для торможения не только рабочую тормозную систему, но и двигатель, кратковременно обедняя топливовоздушную смесь или полностью перекрывая подачу топлива в цилиндры.
На малых скоростях автомобиль замедляется рабочей тормозной системой, на более высоких – и за счет торможения двигателем, и (в случае необходимости) рабочей тормозной системой.

Адаптивный круиз-контроль устаревших версий работает диапазоне скоростей от 30 до 160 километров в час. Современные версии имеют расширенный диапазон работы — от 0 до 200 километров в час. Такие системы будут одинаково удобны как в городском режиме движения (нет необходимости постоянно ускоряться или притормаживать), так и на автобане.
Настроив в блоке управления адаптивного круиз-контроля желаемую скорость, водитель может даже убрать ногу с педали акселератора – система послушно поведет автомобиль по трассе, самостоятельно корректируя скоростной режим.
Однако полностью автоматизировать движение автомобиля на дороге адаптивный круиз-контроль не способен – при маневрировании водитель изменяет направление движения посредством рулевого управления.
Тем не менее, система адаптивного круиз-контроля — первый шаг к созданию автомобилей, способных двигаться по дороге с минимальным участием водителя или даже при полной автоматизации движения посредством специальных программ и спутникового ориентирования на местности. Разработки в этом направлении уже ведутся.

Что такое круиз-контроль

Круиз-контроль (Passive Cruise Control «PCC») – это система, позволяющая поддерживать заданную скорость в автоматическом режиме, без вмешательства водителя в процесс. Подобный принцип управление подразумевает облегчение участия водителя в частичной утрате контроля над вождением. В длительных поездках эта функция позволяет отвлечься от процесса езды, до определенного момента.

Чтобы разобрать принцип работы круиз контроля вообще, необходимо понять, как работает круиз на автомате (АКПП). Всего существует несколько вариантов систем управления этой функцией. Например, некоторые автомобили оснащены специальной кнопкой, расположенной на руле, после активации которой автомобиль ускоряется ровно на 1 км/час. В зависимости от нажатий – изменится и уровень скорости (20 нажатий ускорит автомобиль на 20 километров в час). Чтобы прекратить действие PCC необходимо нажать на педаль газа или тормоза.

Этот пример использует:

В этом примере показано, как использовать блок Adaptive Cruise Control System в Simulink® и демонстрирует цели управления и ограничения этого блока.

Добавьте папку в качестве примера в путь MATLAB®.

Адаптивная система круиз-контроля

Транспортное средство (автомобиль эго) оборудованный адаптивным круиз-контролем (ACC) имеет датчик, такой как радар, который измеряет расстояние до предыдущего транспортного средства в том же маршруте (ведущий автомобиль) . Датчик также измеряет относительную скорость ведущего автомобиля . Система ACC действует в следующих двух режимах:

Регулировка скорости: автомобиль эго перемещается на скорости набора драйверов.

Разрядка управления: автомобиль эго обеспечивает безопасное расстояние от ведущего автомобиля.

Система ACC решает который режим использовать на основе радарных измерений в реальном времени. Например, если ведущий автомобиль слишком близок, системные переключатели ACC от регулировки скорости до разрядки управления. Точно так же, если ведущий автомобиль еще дальше, системные переключатели ACC от разрядки управления к регулировке скорости. Другими словами, система ACC делает автомобильное перемещение эго на скорости набора драйверов, пока это обеспечивает безопасное расстояние.

Следующие правила использованы, чтобы определить системный рабочий режим ACC:

Если , то режим регулировки скорости активен. Цель управления состоит в том, чтобы отследить скорость набора драйверов .

Если , то разрядка режима управления активна. Цель управления состоит в том, чтобы обеспечить безопасное расстояние .

Модель Simulink для ведущего автомобиля автомобиля и эго

Движущие силы для ведущего автомобиля и автомобиля эго моделируются в Simulink. Откройте модель Simulink.

Чтобы аппроксимировать реалистическую ведущую среду, ускорение ведущего автомобиля варьируется согласно синусоиде во время симуляции. Блок Adaptive Cruise Control System выводит ускоряющий управляющий сигнал для автомобиля эго.

Задайте шаг расчета, Ts , и длительность симуляции, T , в секундах.

И для автомобиля, оборудованного датчиком и для ведущего транспортного средства, движущие силы между ускорением и скоростью моделируются как:

который аппроксимирует динамику тела дросселя и инерции транспортного средства.

Задайте линейную модель для автомобиля эго.

Задайте исходное положение и скорость для этих двух транспортных средств.

Настройка адаптивного системного блока круиз-контроля

Система ACC моделируется с помощью Адаптивного Системного Блока Круиз-контроля в Simulink. Входные параметры с системным блоком ACC:

Скорость набора драйверов

Разрыв времени

Скорость автомобиля эго

Относительное расстояние до ведущего автомобиля (от радара)

Относительная скорость к ведущему автомобилю (от радара)

Выход для системы ACC является ускорением автомобиля эго.

Безопасное расстояние между ведущим автомобилем и автомобилем эго является функцией автомобильной скорости эго :

где значение по умолчанию бездействия располагает с интервалами и является разрывом времени между транспортными средствами. Задайте значения для , в метрах, и , в секундах.

Задайте скорость набора драйверов в m/s.

Рассматривая физические ограничения динамики аппарата, ускорение ограничивается к области значений [-3,2] (м/с^2).

В данном примере параметры по умолчанию блока Adaptive Cruise Control System совпадают с параметрами симуляции. Если ваши параметры симуляции отличаются от значений по умолчанию, то обновляют параметры блоков соответственно.

Анализ методом моделирования

Постройте результат симуляции.

За первые 3 секунды, чтобы достигнуть скорости набора драйверов, автомобиль эго ускоряется на полном газу.

С 3 до 13 секунд ведущий автомобиль медленно ускоряется. В результате, чтобы обеспечить безопасное расстояние до ведущего автомобиля, автомобиль эго ускоряется с более медленным уровнем.

С 13 до 25 секунд автомобиль эго обеспечивает скорость набора драйверов, как показано в Скоростном графике. Однако, когда ведущий автомобиль уменьшает скорость, ошибка интервала начинает приближаться 0 после 20 секунд.

С 25 до 45 секунд ведущий автомобиль замедляется и затем ускоряется снова. Автомобиль эго обеспечивает безопасное расстояние от ведущего автомобиля путем корректировки его скорости, как показано на расстоянии графики.

С 45 до 56 секунд ошибка интервала выше 0 . Поэтому автомобиль эго достигает скорости набора драйверов снова.

С 56 до 76 секунд повторяется последовательность замедления/ускорения от 25 — 45 вторых интервалов.

В течение симуляции контроллер гарантирует, что фактическое расстояние между этими двумя транспортными средствами больше набора безопасное расстояние. Когда фактическое расстояние является достаточно большим, затем контроллер гарантирует, что автомобиль, оборудованный датчиком следует за скоростью набора драйверов.

Удалите папку в качестве примера из пути MATLAB и близкую модель Simulink.

Меры предосторожности

Каким бы совершенным ни было электронное устройство вашего автомобиля, помните, круиз-контроль запрещено использовать при:

  • при обледенении дорожного полотна;
  • при движении по мокрой дороге;
  • при недостаточной видимости (ночью, во время дождя, снегопада, тумана).

В описанных случаях производители автомобилей рекомендуют водителям взять управление транспортным средством на себя.

Круиз-контроль действительно упростил жизнь дальнобойщиков и автопутешественников во время утомительных поездок по ровной и прямой дороге. И все же «беспилотным» такое управление назвать нельзя, будьте внимательны!

Виды круиз-контроля

Система пассивного типа представляет собой простое устройство, которое предназначено для сохранения заданной скорости. В состав системы входят датчики, блок управления, а также привод дроссельной заслонки.

Механизм функционирования пассивного круиз-контроля весьма простой. Когда скорость достигает оптимального, по мнению водителя, уровня, он активирует систему. Датчики ЭБУ запоминают скорость и позицию дроссельной заслонки. Если дорожные условия изменяются (например, авто движется на спуск или на подъем), то датчики извещают ЭБУ, а блок управления отправляет сигнал на привод дроссельной заслонки. Чтобы поддержать стабильную скорость, привод должен открыть или закрыть клапан.
Активный круиз-контроль наиболее часто называют адаптивным.

Предупреждающая лампа – водитель должен тормозить

Тормозное усилие адаптивного круиз-контроля соответствует прим. 40 % тормозного эффекта автомобиля.

1. Индикаторная лампа и звуковой сигнал системы предупреждения о столкновении

ВНИМАНИЕ! На рисунке представлено схематическое изображение – детали могут отличаться в зависимости от модели автомобиля.

Если автомобиль необходимо затормозить сильнее, чем допускает адаптивный круиз-контроль, а водитель не тормозит, индикаторная лампа и звуковой сигнал системы предупреждения о столкновении используются для привлечения внимания водителя к необходимости немедленно вмешаться в ситуацию.

Примечание

Сигнальную лампу иногда трудно заметить при ярком солнечном свете или при использовании солнцезащитных очков.

Предупреждение

Адаптивный круиз-контроль предупреждает только о транспортных средствах, которые обнаруживает собственный радарный блок – именно поэтому предупреждение может отсутствовать или поступать с задержкой. Не ждите предупреждения! Тормозите сами в случае необходимости.

Круиз-контроль стал настоящим помощником. Без него путешествия на длительные расстояния были бы утомительными, а необходимость постоянно держать ногу на газе способствовала бы усталости водителя.

В данной статье поговорим, что такое круиз-контроль, как им пользоваться и чем отличается пассивный от адаптивного.

Что такое круиз контроль?

Круиз контроль — это устройство, поддерживающее постоянную скорость автомобиля, автоматически прибавляя газ при снижении скорости движения и уменьшая при её увеличении, к примеру, на спусках, без участия водителя.

Чаще всего, круиз контроль используют во время движения по трассам. В городских условиях, где скорость движения автомобиля непостоянная, круиз контроль не очень нужен.

В целях безопасности круиз контроль отключается, как только вы нажимаете на педаль тормоза, он неактивный на скорости менее 40 км/ч.

Как пользоваться круиз-контролем?

Система круиз контроля состоит из 5 кнопок, располагающихся на руле: On (включить), Off (выключить), SetAccel (установить/увеличить), Resume (восстановить), Coast (понизить). Плюс педаль тормоза, которая отключает круиз-контроль.

С кнопками включить/выключить более-менее понятно. При нажатии кнопки Set/Accel круиз контроль зафиксирует скорость, с которой вы идете на данный момент. Если повторно нажать эту кнопку, то скорость увеличится на 2 км/ч. Если вы тормозили, то для восстановления утраченной скорости нужно нажать кнопку Resume. Если держать кнопку Coast, то скорость будет снижаться.

«Мозги» круиз контроля — небольшой компьютер. Он соединен с дросселем и несколькими сенсорами. Хороший круиз контроль довольно быстро увеличивает скорость автомобиля, но без рывков и удерживает постоянную скорость автомобиля независимо от его веса и наличия уклонов или подъемов на дороге. Для расчета нужного контроля скорости компьютер берет во внимание такие показатели, как пропорция, расстояние и ускорение. Так работает пассивный круиз-контроль.

Что такое адаптивный и пассивный круиз контроль?

Сейчас разрабатывается новый круиз контроль адаптивного типа, который будет следить за скоростью движения впереди идущего автомобиля и корректировать скорость движения вашего автомобиля, чтобы сохранить безопасную дистанцию между автомобилями. Такой тип круиз контроль еще называют активным. А традиционный круиз контроль называется пассивным.

В настоящее время автомобильные компании ведут разработки активного круиз контроля. Как и пассивный, активный круиз контроль будет поддерживать постоянную скорость автомобиля и в дополнение регулировать скорость автомобиля в зависимости от скорости впереди идущего автомобиля, поддерживая безопасную дистанцию между ними. Данная возможность появится благодаря дополнительной установке радара и цифрового процессора сигнала.

Если впереди идущий автомобиль замедляет ход, то система посылает сигнал на снижение скорости. Когда дорога впереди пустая, система дает сигнал на восстановление скорости.

Система активного круиз контроля призвана помогать водителю избегать столкновения с впереди идущим транспортом. Если круиз контроль не успевает снизить скорость и есть вероятность столкновения, то система подает водителю аудио сигнал нажать на тормоза или уйти в сторону от столкновения.

Принцип работы круиз контроля

Данная система обладает множеством полезных функций, кроме того, что умеет контролировать скорость транспортного средства. К примеру, некоторые системы способны ускорять или замедлять машину на один км, для этого достаточно лишь нажать на кнопку. Следовательно, нажав кнопку пять раз вы ускоритесь на 5 км/ч. Для того, чтобы прекратить работу автоматического круиз контроля, достаточно нажать на педаль тормоза.

Панель управления круиз контроля

Несложно догадаться, что кнопки «On» и «Of» — включают или выключают круиз контроль. Нажав кнопку On, вы ничего не ощутите, просто система перейдет, как говорится в «боевое» состояние и будет ожидать нажатия других кнопок. Клавиша «Off» — выключает систему, даже во время ее работы. Следует отметить, что некоторые системы круиз контроля вообще лишены этих кнопок, включение происходит после нажатия кнопки Set, а деактивизация — после нажатия на педаль тормоза.

Кнопки «Set/Accel» позволяют задать необходимую вам скорость. Для этого необходимо ускориться или снизить свою скорость до нужного вам значения и нажать эту кнопку. Каждое повторное нажатие будет ускорять автомобиль на 1 км/ч. После нажатия водителем на педаль тормоза и снижения скорости, можно нажать кнопку Resume, она возвратит автомобиль к скорости, которая была до момента торможения. Coast — аналог педали тормоза, после нажатия этой кнопки, авто станет замедляться так же, как если бы водитель снял ногу с газа. Педали тормоза и сцепления оснащены переключателем, который отключает круиз контроль, поэтому при необходимости водитель, может деактивировать систему, всего лишь нажав на одну из этих педалей.

Разгон и притормаживание посредством системы круиз контроля

При помощи этой системы, водитель может контролировать скорость автомобиля точно так же, как с использованием дросселя. Однако следует отметить, что круиз контроль управляет дроссельным клапаном при помощи пневмопривода, а не посредством нажатием на педаль. Мощность двигателя и скорость движения регулируется дроссельным клапаном при помощи ограничения количества поступающего в двигатель воздуха.

Управление дросселем системы круиз контроля

Управление дроссельным клапаном происходит при помощи двух тросиков, которые подключены к шарниру, двигающему дроссельную заслонку. Один из этих тросиков подсоединен к педали газа, а другой к пневмоприводу. При включенном круиз контроле пневмопривод двигает кабель, который подключен к стержню, регулирующего дроссель, кроме того он тянет тросик, подсоединенный к педали газа, что позволяет педали беспрепятственно двигаться вверх-вниз, даже при включенной системе круиз контроля.

В некоторых автомобилях используются пневмоприводы, в которых двигатель является нагнетателем вакуума. В таких системах применяется электронно-контролируемый клапан средних размеров, который регулирует вакуум в диафрагме. Подобно усилителю тормозов, обеспечивающего мощность тормозной системе автомобиля.

Почему автомобиль может ускоряться, спускаясь с горы?

Поскольку круиз-контроль обычно просто управляет дроссельной заслонкой, а не тормозами, есть очень мало способов предотвратить ускорение машины. Таким образом, если двигатель недостаточно силен, чтобы удерживать автомобиль на заданной скорости, он будет ускоряться (из-за отсутствия торможения двигателем — круиз-контроль ведь не может понизить передачу) при движении вниз по склону, даже если круиз-контроль полностью отпустил педаль газа.

Большинство современных АКПП имеют логическое управление которое позволяет им синхронизироваться с круиз-контролем. Если скорость превышает заданную, система переключит передачу на пониженную, чтобы обеспечить торможение двигателем и попытаться удержать заданную скорость.

Напоследок представляем вам видео, в котором тестируется система адаптивного круиз-контроля в реальных условиях:

Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector