Круиз-контроль — бесценная функция американских автомобилей. Без круиз-контроля длительные поездки были бы более утомительными, по крайней мере, для водителя, а те из нас, кто страдает от синдрома ведущей ноги, вероятно, получили бы гораздо больше штрафов за превышение скорости.
Круиз-контроль гораздо более распространен в американских автомобилях, чем в европейских, потому что дороги в Америке, как правило, больше и прямее, а пункты назначения расположены дальше друг от друга. С постоянно растущим трафиком базовый круиз-контроль становится менее полезным, но вместо того, чтобы устареть, системы круиз-контроля адаптируются к этой новой реальности — скоро автомобили будут оснащены адаптивным круиз-контролем, который позволит вашему автомобилю следовать за автомобилем. перед ним, постоянно регулируя скорость, чтобы поддерживать безопасную дистанцию.
В этой статье мы узнаем, как работает обычная система круиз-контроля, а затем рассмотрим адаптивные системы круиз-контроля, которые находятся в стадии разработки.
СодержаниеСистема круиз-контроля на самом деле имеет множество функций, помимо управления скоростью вашего автомобиля. Например, круиз-контроль, изображенный ниже, может ускорять или замедлять автомобиль на 1 милю в час одним нажатием кнопки. Нажмите кнопку пять раз, чтобы двигаться на 5 миль в час быстрее. Есть также несколько важных функций безопасности:круиз-контроль отключится, как только вы нажмете на педаль тормоза, и не включится на скорости менее 40 км/ч.
Система, изображенная ниже, имеет пять кнопок:«Вкл.», «Выкл.», «Установить/ускорить», «Возобновить» и «Выбег». У него также есть шестой элемент управления — педаль тормоза, а если у вашего автомобиля механическая коробка передач, педаль сцепления также подключена к круиз-контролю.
Система круиз-контроля регулирует скорость вашего автомобиля так же, как и вы, регулируя положение дроссельной заслонки. . Но круиз-контроль приводит в действие дроссельную заслонку с помощью кабеля, подключенного к приводу. , а не нажатием педали. Дроссельная заслонка регулирует мощность и скорость двигателя, ограничивая количество всасываемого двигателем воздуха (дополнительную информацию см. в разделе «Как работают системы впрыска топлива»).
На изображении выше вы можете видеть два кабеля, подключенных к шарниру. который перемещает дроссельную заслонку. Один трос идет от педали акселератора, а другой от привода. Когда круиз-контроль включен, привод перемещает трос, соединенный с шарниром, который регулирует дроссельную заслонку; но он также натягивает трос, соединенный с педалью газа, поэтому педаль двигается вверх и вниз при включенном круиз-контроле.
Во многих автомобилях используются приводы, работающие от вакуума двигателя. для открытия и закрытия дроссельной заслонки. В этих системах используется небольшой клапан с электронным управлением для регулирования вакуума в диафрагме. Это работает аналогично усилителю тормозов, который обеспечивает питание вашей тормозной системы.
Мозг системы круиз-контроля — это небольшой компьютер, который обычно находится под капотом или за приборной панелью. Он подключается к регулятору дроссельной заслонки, показанному в предыдущем разделе, а также к нескольким датчикам. На приведенной ниже схеме показаны входы и выходы типичной системы круиз-контроля.
Хорошая система круиз-контроля агрессивно разгоняется до желаемой скорости, не допуская ее превышения, а затем поддерживает эту скорость с небольшим отклонением, независимо от того, какой вес находится в машине или насколько крутой холм вы подъезжаете. Управление скоростью автомобиля — это классическое применение теории систем управления. . Система круиз-контроля контролирует скорость автомобиля, регулируя положение дроссельной заслонки, поэтому ей нужны датчики, сообщающие скорость и положение дроссельной заслонки. Ему также необходимо следить за органами управления, чтобы определить желаемую скорость и время отключения.
Наиболее важным входом является сигнал скорости; система круиз-контроля многое делает с этим сигналом. Во-первых, давайте начнем с одной из самых простых систем управления — пропорционального управления. .
В пропорциональной системе круиз-контроль регулирует дроссельную заслонку пропорционально ошибке, причем ошибка представляет собой разницу между желаемой скоростью и фактической скоростью. Итак, если круиз-контроль установлен на 60 миль в час, а автомобиль едет со скоростью 50 миль в час, положение дроссельной заслонки будет открыто довольно далеко. Когда автомобиль движется со скоростью 55 миль в час, открытие положения дроссельной заслонки будет вдвое меньше, чем раньше. В результате чем ближе автомобиль приближается к желаемой скорости, тем медленнее он разгоняется. Кроме того, если вы находитесь на достаточно крутом склоне, машина может вообще не разогнаться.
В большинстве систем круиз-контроля используется схема управления, называемая пропорционально-интегрально-дифференциальным управлением. (он же PID контроль). Не волнуйтесь, вам не нужно знать никаких математических вычислений, чтобы разобраться в этом объяснении — просто помните, что:
Система ПИД-регулирования использует эти три фактора — пропорциональный, интегральный и производный, вычисляя каждый по отдельности и добавляя их для получения положения дроссельной заслонки.
Мы уже обсуждали коэффициент пропорциональности. интеграл коэффициент основан на интеграле по времени ошибки скорости транспортного средства . Перевод:разница между фактически пройденным автомобилем расстоянием и расстоянием, которое он проехал бы, если бы двигался с заданной скоростью, рассчитанной за заданный период времени. Этот фактор помогает автомобилю справляться с холмами, а также помогает ему установить правильную скорость и оставаться на ней. Допустим, ваша машина начинает подниматься в гору и замедляется. Пропорциональное управление немного увеличивает газ, но вы все равно можете замедлиться. Через некоторое время интегральное управление начнет увеличивать дроссельную заслонку, открывая ее все больше и больше, потому что чем дольше автомобиль поддерживает скорость ниже желаемой, тем больше становится ошибка расстояния.
Теперь добавим в последний множитель производную . Помните, что производная скорости есть ускорение. Этот фактор помогает круиз-контролю быстро реагировать на изменения, например, на холмах. Если автомобиль начинает замедляться, круиз-контроль может увидеть это ускорение (и замедление, и ускорение являются ускорением) до того, как скорость действительно сильно изменится, и отреагировать, увеличив положение дроссельной заслонки.
Две компании разрабатывают более продвинутый круиз-контроль, который может автоматически регулировать скорость автомобиля, чтобы поддерживать безопасную дистанцию. Эта новая технология называется адаптивный круиз-контроль. , использует радар переднего обзора, установленный за решеткой автомобиля, для определения скорости и расстояния до впереди идущего автомобиля.
Адаптивный круиз-контроль похож на обычный круиз-контроль тем, что поддерживает заданную скорость автомобиля. Однако, в отличие от обычного круиз-контроля, эта новая система может автоматически регулировать скорость, чтобы поддерживать надлежащее расстояние между автомобилями на одной полосе движения. Это достигается с помощью радарного датчика пройденного пути. , процессор цифровых сигналов и продольный контроллер . Если ведущее транспортное средство замедляется или обнаруживается другой объект, система посылает сигнал двигателю или тормозной системе для замедления. Затем, когда дорога очистится, система снова разгонит автомобиль до заданной скорости.
Радарная система Autocruise с частотой 77 ГГц производства TRW имеет дальность обзора до 492 футов (150 метров) и работает на скорости автомобиля от 18,6 миль в час (30 км/ч) до 111 миль в час (180 км/ч). Система Delphi с частотой 76 ГГц также может обнаруживать объекты на расстоянии до 492 фута и работать на скорости до 32 км/ч.
Адаптивный круиз-контроль — это лишь превью технологий, разрабатываемых обеими компаниями. Эти системы совершенствуются, чтобы включить функции предупреждения о столкновении, которые будут предупреждать водителей с помощью визуальных и/или звуковых сигналов о неизбежном столкновении и о необходимости торможения или уклонения от руля.
Для получения дополнительной информации о круиз-контроле перейдите по ссылкам ниже.
Первоначально опубликовано:15 января 2001 г.
Как работают системы управления подачей топлива
Как работают выхлопные системы автомобилей
Как работают системы блокировки тормозов
Как работают системы предупреждения столкновений
Как работают системы безопасности транспортных средств. Часть II