Come funzionano i sistemi di controllo della velocità

Vedi altro immagini del motore di automobile.-

Il controllo della velocità di crociera è una caratteristica inestimabile sulle auto americane. Senza il controllo della velocità di crociera, i lunghi viaggi su strada sarebbero più faticosi, almeno per il guidatore, e quelli di noi che soffrono di sindrome da piombo-piede probabilmente avrebbero molti più biglietti per eccesso di velocità.

-Il controllo della velocità di crociera è molto più comune sulle auto americane rispetto alle auto europee, perché le strade in America sono generalmente più grandi e diritte e le destinazioni sono più distanti. Con il traffico in continuo aumento, il cruise control di base sta diventando meno utile, ma invece di diventare obsoleto, i sistemi di cruise control si stanno adattando a questa nuova realtà: presto, le auto saranno dotate di cruise control adattivo, che consentirà alla tua auto di seguire il l'auto davanti ad essa mentre si regola continuamente la velocità per mantenere una distanza di sicurezza.

In questo articolo, impareremo come funziona un sistema di controllo della velocità di crociera convenzionale, quindi daremo uno sguardo ai sistemi di controllo della velocità adattivi che sono in fase di sviluppo.

Contenuti

1. Cosa fa il controllo della velocità
2. Accelerazione e decelerazione del controllo della velocità di crociera
3. Controllo del cruise control
4. Controllo adattivo della velocità di crociera

Il sistema di controllo automatico della velocità ha in realtà molte funzioni oltre al controllo della velocità della tua auto. Ad esempio, il controllo automatico della velocità nella foto di seguito può accelerare o decelerare l'auto di 1 mph con il tocco di un pulsante. Premi il pulsante cinque volte per accelerare di 5 mph. Ci sono anche diverse importanti caratteristiche di sicurezza: il controllo automatico della velocità si disinnesterà non appena si preme il pedale del freno e non si attiverà a velocità inferiori a 40 km / h.

Il sistema nella foto di seguito ha cinque pulsanti: On, Off, Set / Accel, Resume e Coast. Ha anche un sesto controllo: il pedale del freno e se la tua auto ha una trasmissione manuale, anche il pedale della frizione è collegato al cruise control.

• Il sopra e via i pulsanti in realtà non fanno molto. Premere il pulsante di accensione non fa altro che dire all'auto che presto potresti premere un altro pulsante. Il pulsante di spegnimento spegne il controllo automatico della velocità anche se è attivato. Alcuni controlli di crociera non hanno questi pulsanti; invece, si spengono quando il guidatore preme i freni e si accendono quando il guidatore preme il pulsante di set.
• Il set / accel Il pulsante indica all'auto di mantenere la velocità alla quale stai guidando. Se premi il pulsante di impostazione a 45 mph, l'auto manterrà la tua velocità a 45 mph. Tenendo premuto il pulsante set / accel, l'auto accelererà; e su questa macchina, toccandola una volta la farà andare più veloce di 1 mph.
• Se di recente hai disattivato il controllo automatico della velocità premendo il pedale del freno, premendo il curriculum vitae Il pulsante comanda all'auto di tornare alla velocità più recente.
• Tenendo premuto il costa il pulsante farà decelerare l'auto, proprio come se avessi tolto completamente il piede dall'acceleratore. Su questa macchina, toccando una volta il pulsante di accelerazione, l'auto rallenterà di 1 mph.
• Il freno pedale e frizione i pedali hanno ciascuno un interruttore che disinnesta il controllo automatico della velocità non appena viene premuto il pedale, in modo da poter spegnere il controllo della velocità con un leggero tocco sul freno o sulla frizione.

Uno dei cavi è collegato al pedale del gas, l'altro all'attuatore del vuoto.

Il sistema di controllo automatico della velocità controlla la velocità della tua auto nello stesso modo in cui la fai, regolando il posizione dell'acceleratore. Ma il cruise control aziona la valvola a farfalla tramite un cavo collegato a un attuatore, invece che premendo un pedale. La valvola a farfalla controlla la potenza e la velocità del motore limitando la quantità di aria aspirata dal motore (vedi Come funzionano i sistemi di iniezione del carburante per maggiori dettagli).

Nella foto sopra, puoi vedere due cavi collegati a un perno che muove la valvola a farfalla. Un cavo proviene dal pedale dell'acceleratore e uno dall'attuatore. Quando il cruise control è innestato, l'attuatore sposta il cavo collegato al perno, che regola l'acceleratore; ma tira anche il cavo che è collegato al pedale dell'acceleratore: questo è il motivo per cui il pedale si muove su e giù quando il regolatore di velocità è attivato.

L'attuatore del vuoto a controllo elettronico che controlla l'acceleratore

Molte auto utilizzano attuatori alimentati da vuoto del motore per aprire e chiudere l'acceleratore. Questi sistemi utilizzano una piccola valvola controllata elettronicamente per regolare il vuoto in un diaframma. Funziona in modo simile al servofreno, che fornisce potenza al sistema frenante.

Il cervello di un sistema di controllo della velocità è un piccolo computer che normalmente si trova sotto il cofano o dietro il cruscotto. Si collega al controllo dell'acceleratore visto nella sezione precedente, oltre a diversi sensori. Il diagramma seguente mostra gli ingressi e le uscite di un tipico sistema di controllo della velocità.

Un buon sistema di controllo automatico della velocità accelera in modo aggressivo alla velocità desiderata senza superare, quindi mantiene quella velocità con una piccola deviazione, indipendentemente dal peso dell'auto o dalla ripida salita in salita. Il controllo della velocità di un'auto è un'applicazione classica di teoria del sistema di controllo. Il sistema di controllo automatico della velocità controlla la velocità dell'auto regolando la posizione dell'acceleratore, quindi ha bisogno di sensori per dirgli la velocità e la posizione dell'acceleratore. Deve anche monitorare i controlli in modo che possa dire qual è la velocità desiderata e quando disinnestare.

L'input più importante è il segnale di velocità; il sistema di controllo automatico della velocità fa molto con questo segnale. Innanzitutto, iniziamo con uno dei sistemi di controllo più basilari che potresti avere: a controllo proporzionale.

In un sistema di controllo proporzionale, il cruise control regola la valvola a farfalla proporzionalmente all'errore, l'errore essendo la differenza tra la velocità desiderata e la velocità effettiva. Quindi, se il cruise control è impostato a 60 mph e l'auto sta andando a 50 mph, la posizione dell'acceleratore sarà abbastanza aperta. Quando l'auto procede a 55 mph, l'apertura della posizione dell'acceleratore sarà solo la metà di quella di prima. Il risultato è che più l'auto si avvicina alla velocità desiderata, più lentamente accelera. Inoltre, se ti trovavi su una collina abbastanza ripida, l'auto potrebbe non accelerare affatto.

La maggior parte dei sistemi di controllo automatico della velocità utilizza uno schema di controllo chiamato controllo proporzionale-integrale-derivativo (a.k.a. PID controllo). Non preoccuparti, non è necessario conoscere alcun calcolo per superare questa spiegazione - ricorda solo che:

• L'integrale della velocità è la distanza.
• La derivata della velocità è l'accelerazione.

Un sistema di controllo PID utilizza questi tre fattori: proporzionale, integrale e derivativo, calcolandoli individualmente e sommandoli per ottenere la posizione dell'acceleratore.

Abbiamo già discusso il fattore proporzionale. Il integrante fattore si basa sul integrale nel tempo dell'errore di velocità del veicolo. Traduzione: la differenza tra la distanza effettivamente percorsa dalla tua auto e la distanza che avrebbe percorso se andasse alla velocità desiderata, calcolata su un determinato periodo di tempo. Questo fattore aiuta l'auto ad affrontare le salite e aiuta anche a stabilizzarsi alla velocità corretta ea rimanere lì. Supponiamo che la tua macchina inizi a salire su una collina e rallenti. Il controllo proporzionale aumenta leggermente l'acceleratore, ma potresti comunque rallentare. Dopo un po 'il controllo integrale inizierà ad aumentare il gas, aprendolo sempre di più, perché più a lungo la macchina mantiene una velocità inferiore a quella desiderata, maggiore è l'errore di distanza.

Ora aggiungiamo il fattore finale, il derivato. Ricorda che la derivata della velocità è l'accelerazione. Questo fattore aiuta il cruise control a rispondere rapidamente ai cambiamenti, come le salite. Se l'auto inizia a rallentare, il cruise control può vedere questa accelerazione (rallentare e accelerare sono entrambe accelerazioni) prima che la velocità possa effettivamente cambiare molto e rispondere aumentando la posizione dell'acceleratore.

Due società stanno sviluppando un cruise control più avanzato in grado di regolare automaticamente la velocità di un'auto per mantenere una distanza di sicurezza. Questa nuova tecnologia, chiamata cruise control adattivo, utilizza un radar lungimirante, installato dietro la griglia di un veicolo, per rilevare la velocità e la distanza del veicolo che lo precede.

Il controllo della velocità di crociera adattivo è simile al controllo della velocità di crociera convenzionale in quanto mantiene la velocità preimpostata del veicolo. Tuttavia, a differenza del tradizionale cruise control, questo nuovo sistema può regolare automaticamente la velocità per mantenere una distanza adeguata tra i veicoli nella stessa corsia. Ciò si ottiene tramite a sensore di avanzamento radar, processore di segnale digitale e controllore longitudinale. Se il veicolo di testa rallenta o se viene rilevato un altro oggetto, il sistema invia un segnale al motore o all'impianto frenante per decelerare. Quindi, quando la strada è libera, il sistema riaccelererà il veicolo fino alla velocità impostata.

Il sistema radar Autocruise da 77 GHz realizzato da TRW ha una portata fino a 150 metri (492 piedi) e funziona a velocità del veicolo che vanno da 30 km / h (18,6 miglia all'ora) a 180 km / h (111 mph). Il sistema a 76 GHz di Delphi può anche rilevare oggetti fino a 150 metri di distanza e funziona a velocità fino a 32 km / h.

Il controllo automatico della velocità adattivo è solo un'anteprima della tecnologia sviluppata da entrambe le società. Questi sistemi vengono migliorati per includere funzionalità di avviso di collisione che avviseranno i conducenti attraverso segnali visivi e / o audio che una collisione è imminente e che è necessaria la frenata o lo sterzo evasivo.

Per ulteriori informazioni sul controllo della velocità di crociera, controlla i link nella pagina successiva.

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