Автореферат (1173096), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Вторая отличительная особенность заключается в наличииобратной связи между системой автоматического торможения и блокомуправления САЭТ. Включение данной обратной связи обусловленонеобходимостью уточнения спрогнозированного значения коэффициентасцепления.Для этого предлагается предусмотреть процедуру «контрольноготорможения», которая выполняется одновременно с активацией сигнала Aпредупреждения водителя о возможном столкновении. В этот момент на входСАТ подается запрос на активацию торможения колес ведомой оси с тормознымусилием, достаточным для их существенного замедления.
Далее определяетсяуточненное значение коэффициента сцепления, которое подается на входблока управления САЭТ и учитывается при расчете тормозного пути Sторм изначения замедления j, подаваемого на вход САТ в режиме автоматическоготорможения.При внедрении алгоритмов прогнозирования коэффициента сцепления иконтрольного торможения величину расчетного остановочного пути можнопредставить как Sост =f (Vотн ,), а величину тормозного пути как:Sторм =f (Vотн , ). При этом коэффициент ks может быть уменьшен, что12положительно скажется на точности функционирования САЭТ.В качестве математического аппарата прогнозирования выбран аппаратнечеткой логики, который наилучшим образом подходит для решения подобныхзадач. Применение аппарата нечеткой логики также объясняется тем фактом, чтопри оценке дорожной обстановки водитель также оперирует нечеткимипонятиями при определении тех или иных внешних факторов.В качестве исходных данных для прогнозирования взяты: температураокружающего воздуха (tвозд.) и интенсивность осадков (w).
Эти параметры могутбыть легко определены с помощью датчика температуры воздуха и «датчикадождя», имеющихся на большом количестве современных автомобилей.«Интенсивность осадков» также может быть задана самим водителем приуправлении режимом работы стеклоочистителя, даже если автомобиль необорудован «датчиком дождя». В качестве выходной переменной используетсяпрогнозируемый коэффициент сцепления ( ).
Реализация данного алгоритмапроизводилась в программном комплексе MATLAB.Для входной переменной температура воздуха было выбрано два терма:низкая и высокая {Н, В}. В качестве функций принадлежности выбранатрапецеидальная форма (trapmf).Для входной переменной интенсивность осадков выбрано также два терма:низкая и высокая {Н, В}. В качестве функций принадлежности выбранатреугольная форма (trimf).Выходная переменная – коэффициент сцепления задана при помощи трехтермов: низкий, средний и высокий {Н, С, В}.Также были составлены следующие правила:1.Если температура воздуха низкая и интенсивность осадков низкая, токоэффициент сцепления средний.2.Если температура воздуха низкая, а интенсивность осадков высокая,то коэффициент сцепления низкий.3.Если температура воздуха высокая, а интенсивность осадков низкая,то коэффициент сцепления высокий.4.Если температура воздуха высокая и интенсивность осадков высокая,то коэффициент сцепления средний.В качестве алгоритма логического вывода был применен широкораспространенный алгоритм Мамдани.
Результаты моделирования алгоритмапрогнозирования коэффициента сцепления в программном комплексе MATLABпредставлены в виде поверхности (Рисунок 5).13Рисунок 5 – Графическое представление результатов моделированияалгоритма прогнозирования коэффициента сцепления шин с опорнойповерхностьюВ целях повышения эффективности САЭТ разработан метод «контрольноготорможения». Применение «контрольного торможения» вызвано необходимостьюуточнения спрогнозированного значения коэффициента сцепленияколес ТС сопорной поверхностью.Блок управления (БУ) САЭТ вычисляет значение остановочного пути (S’ост )с учетом спрогнозированного значения коэффициента сцепленияикоэффициента запаса ks. Когда выполняется условие: ср, САЭТостактивирует сигнал предупреждения о столкновении и «контрольное торможение»– система автоматического торможения кратковременно проводит один циклзатормаживания – растормаживания колес одной из осей автомобиля (Рисунок 6).Рисунок 6 – Силы, действующие на колесо в режиме растормаживания14Угловое ускорение ̇ колеса зависит от силы сцепленияв пятнеконтакта, динамического радиуса колесаи момента инерции колеса(сопротивлением качения в данном случае можно пренебречь):̇(6)Преобразуя формулу (6), можно определить уточненное значениекоэффициента сцепления колес автомобиляс опорной поверхностью:̇,(7)д нгде:– нагрузка на затормаживаемую ось ТС с учетом перераспределениянагрузки при замедлении.д нВ четвертой главе проводится оценка эффективности действия системыавтоматического экстренного торможения по усовершенствованному алгоритмуфункционирования.Дляпроверкиусовершенствованногоалгоритмафункционирования были использованы данные, полученные в результатеэкспериментального исследования эффективности действия САЭТ автомобиляSubaru XV.
Проверка проводилась для следующих типов опорной поверхности ипогодных условий:сухой асфальтобетон, отрицательная температура воздуха, отсутствиеосадков;укатанный снег, отрицательная температура воздуха, отсутствиеосадков.Для оценки эффективности действия САЭТ по усовершенствованномуалгоритму на сухом асфальтобетоне были использованы результатыэкспериментального исследования САЭТ автомобиля Subaru XV. Исследованиепроводилось на территории комплекса специальных дорог Центра испытанийНАМИ.В данном заезде функция предупреждения водителя о возможномстолкновении была активирована на дистанции ср =28,8 м. Скорость объектаиспытаний в этот момент: ср =37,9 км/ч.
Значение=2,74 с. САЭТактивировала функцию автоматического торможения через 1,8 с послепредупреждения. Объект испытаний остановился перед препятствием нарасстоянии 0,25 метра. Таким образом, путь, пройденный с моментапредупреждениясоставил: 28,5 м. Установившеесязамедлениеприуст2автоматическомторможении:jx =7,8 м/с .Реализованноезначениекоэффициента сцепления колес с поверхностью=0,79. Остановочный путьТС составил: ост =15,3 м. Значение коэффициента запаса по расстоянию: ks=1,88.Температура воздуха во время проведения испытательного заездасоставила tвозд = – 20,0 °С.
Осадки отсутствовали – интенсивность осадков w =0.Спрогнозированное значение коэффициента сцепления шин с поверхностью:.15На основе спрогнозированного значениярассчитывается значениеостановочного пути: S’ост =19,5 м. Также следует учесть запас по расстоянию,который предполагает полную остановку ТС не менее чем за 2,0 метра допрепятствия. Также задается коэффициент запаса ks по расстоянию, равный 1,2. Вданном случае: ср =25,8 м.
В этот же момент производится «контрольноеторможение». Для определения углового ускорения колеса̇ , былпроанализирован участок разгона колеса первого цикла «затормаживания –разгона» колеса.Коэффициент сцепления колес передней оси ТС с опорной поверхностьюпри выполнении «контрольного торможения», рассчитанный по формуле (7)равен 0,79.Время, необходимое для осуществления «контрольного торможения»:тсзр,(8)где:с =0,05с – время запаздывания;з =0,04 с – время замедления колес (из экспериментальных данных);– время разгона колес при растормаживании (изр =0,03 сэкспериментальных данных).В случае выполнения «контрольного торможения», его время составит:т =0,12 с.Замедление, развиваемое автомобилем в процессе выполнения«контрольного торможения», составило: т =3,1 м/с2.Падение скорости автомобиля в процессе выполнения контрольноготорможения составило:=0,12 м/с (0,4 км/ч).За время выполнения «контрольного торможения» автомобиль проходитпуть:тср,з(9)где:– путь, проходимый за время запаздывания;з – путь, проходимый автомобилем за время замедления колес;р – путь, проходимый за время растормаживания колес.Путь, проходимый автомобилем за время запаздывания:сс(10)сВ данном случае с 0,5 м.Путь, проходимый автомобилем за время замедления колес:ззт з(11)В данном случае з 0,4 м.Путь, проходимый за время задержки растормаживания колес придопущении, что скорость на этом этапе не уменьшается:рр(12)16В данном случае: р =0,3 м.В процессе выполнения «контрольного торможения» автомобиль прошелпуть т =1,2 м.Этап автоматического торможения начинается после задержкисрабатывания.
Время необходимое на осуществление автоматическоготорможения:(13)тснуст ,где:с =0,05 с – время запаздывания;н =0,05 с – время нарастания замедления;уст – время торможения с установившимся замедлением.Установившееся замедление во время автоматического торможениясоставило: уст т =7,75 м/с2.Скорость автомобиля в начале автоматического торможения:(14)тВ данном случае: т = 10,41 м/с.Путь, проходимый автомобилем за время автоматического торможения:ттт(сн)туст т(15)В данном случае: т т =7,8 м.Время, необходимое на осуществление автоматического торможения:т(16)тснуст тВ данном случае: т =1,44 с.На осуществление контрольного торможения и автоматическоготорможения до полной остановки перед препятствием затрачивается 1,56 с.Сигнал предупреждения водителя активируется на дистанции: ср =25,8 м.
Путь,проходимый автомобилем от окончания контрольного торможения, до началаавтоматического определяется по формуле:(17)рвсртттз п ,где:з п =2 м – запас по расстоянию.В данном случае: рв =14,8 м.Время запаздывания начала автоматического торможения рв определяетсяпо формуле:рв(18)рвтТаким образом, автоматическое торможение будет активировано,через 1,42 с., при условии отсутствия реакции водителя на предупреждающийсигнал.Полученные значения нанесены пунктирными линиями на графикиисходной параметрической записи (Рисунок 7).17Рисунок 7 – Параметрическая запись заезда на сухом покрытии:1 – усилие на педали тормоза объекта испытаний; 2 – момент активации функциипредупреждения о столкновении; 3 – момент активации функции автоматическоготорможения; 4 – скорость объекта испытаний; 5 – остановка/столкновениеобъекта испытаний с «целью»; 6 – скорость объекта испытаний; 7 – замедлениеобъекта испытаний.Для оценки эффективности действия САЭТ по усовершенствованномуалгоритму на укатанном снеге при отрицательной температуре и отсутствииосадков, были использованы результаты экспериментального исследования САЭТавтомобиля Subaru XV.
Исследование проводилось на территории комплексаспециальных дорог Центра испытаний НАМИ.В данном заезде функция предупреждения водителя о возможномстолкновении была активирована на дистанции ср =37,7 м. Скорость объектаиспытаний в этот момент: ср =38,5 км/ч. Значение=3,53 с. САЭТактивировала функцию автоматического торможения через 2,1 с. послепредупреждения. Объект испытаний столкнулся с препятствием (мягкая стена) наскорости 6,8 км/ч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
