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新一代自适应巡航控制系统

2017-09-26 8页 doc 172KB 107阅读

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新一代自适应巡航控制系统新一代自适应巡航控制系统 “智能汽车”概念的出现只是最近几年的事情,近些年来,人们在充分享受汽车所带来的巨大便利的同时,也开始为它的前途担忧:道路不堪重负,塞车不断,事故屡见不鲜。缓解交通压车的最有效办法是让车辆“学会”预防事故,甚至具有自适应巡航控制功能。在汽车上装有事故规避系统,包括防撞雷达、红外传感器、盲点探测器等设施,主要用于超车、倒车、换道、停车、起步、大雾、雨天等易于发生危险的情况下,随时以声光的形式提醒司机,或者通过车载系统自动加以调整,从而有有效地防止事故的发生。本文介绍的德尔福(Delphi)控制系统是巡航...
新一代自适应巡航控制系统
新一代自适应巡航控制系统 “智能汽车”概念的出现只是最近几年的事情,近些年来,人们在充分享受汽车所带来的巨大便利的同时,也开始为它的前途担忧:道路不堪重负,塞车不断,事故屡见不鲜。缓解交通压车的最有效办法是让车辆“学会”预防事故,甚至具有自适应巡航控制功能。在汽车上装有事故规避系统,包括防撞雷达、红外传感器、盲点探测器等设施,主要用于超车、倒车、换道、停车、起步、大雾、雨天等易于发生危险的情况下,随时以声光的形式提醒司机,或者通过车载系统自动加以调整,从而有有效地防止事故的发生。本文介绍的德尔福(Delphi)控制系统是巡航控制领域非常优秀、非常先进的一种智能控制系统,它能使汽车在一个较宽的速度范围内具有优异的减速性能。 汽车工业每年不断地推出更加智能化的汽车,此举激发了人们的想象力,似 乎不久的将来,完全自动运行的智能汽车就会出现。汽车智能化交通系统(ITS)等技术可以帮助司机避免交通事故,减少交通阻塞及提高交通流量。总之,智能巡航控制(图 1),也称自适应巡航控制(ACC),正在成为全世界汽车技术发展的新特点之一,我们相信,随着电子系统的迅猛发展,具有自动驾驶功能的第二代智能汽车的出现也为期不远了。 ACC是山已存在的巡航控制技术的延伸。它连接着监测车前后交通状况的前方障碍物侦测系统、巡航控制系统(节流阀)、制动系统,以及驾驶员输入的巡航控制的设定速度。ACC的主要目的是增加交通流量,改善驾驶员的舒适度,减轻工作负荷。 ACC包含防抱死制动器(ABS),牵引力控制装置(TCS)及强化车辆稳定性系统 (VSE)于一体。驾驶员即使没有踩下制动踏板,ACC也会自动完成制动。ABS制动器给调制器马达发出信号,把主油缸的制动液通过主电磁阀送进车轮制动管路中,使汽车安静而平稳地减速。ACC用脉冲宽度调节(PWM)驱动可变的单体电磁阀VlV来调整车轮制动角的压力水平。 VIV技术通过具有极低压力跃变的电磁阀的孔来调节制动液的流量。作用电压按比例配给液压流,提供极具吸引力的替代电磁阀控制的方法,应用此项技术同时克服了开/关电磁阀的局限性。VlV硬件的另外一个特征是可以满足安静、平稳的制动控制要求,并且集ACC自动制动器、传统的牵引力控制器,以及防碰撞装置于一体。 ACC操作 ACC要求驾驶员设定所期望的巡航速度并针对三种实时车间距离之一设定跟随距离。如果在设定的跟随距离内没有车辆,该系统会控制节流阀使汽车以一个恒定的速度行驶。出现下列三种情况之一,会终止设定速度的连续巡航状态:驾驶员刹车,ACC无效;驾驶员加速,停止加速后又回到原先设定的速度而没有设定新的巡航速度,ACC有效;或者前方障碍侦测系统察觉ACC汽车车道中有慢速行驶的车辆。 最后一种情况对系统提出了挑战:保持设定的跟随距离。当监测到一辆较慢 的车,ACC估计领先车辆的速度并随即进入跟随操纵模式,通过发出节流和制动命令使其能跟在前车后维持规定的车间距离。当ACC信号处理器发出的减速命令的减速度小于0.1g时,节流阀控制减速是典型的动作,但这在很大程度上依赖ACC汽车的大小及发动机的类型。 一旦监测到慢速行驶的汽车,ACC信息处理器就会把减速命令送到制动系统,后者会设法实现命令要求的减速。制却系统对减速命令的反应依赖控制逻辑和作为车辆构件的执行元件。 ACC制动减速控制是应用灵敏的助力器、电控制动或ABS调制器实现的。灵敏助力器调节空气流量阀,借此调节助力器内部的真空度;电控制动装置发出命令给每个车轮的执行机构以实施制动;在调制器内车轮制动压力通过电磁阀予以调整,调制器完成的减速控制是VIV技术精心选择的,其良好的控制能力使汽车能获得平稳安静的减速效果, 衡量这一系统成功与否的标准是实现这一系统的成本,即减小减速过程中转向轮和车体受到的振动,降低减速过程中该系统的噪音水平等所需优化顶目的成本花费。应用VIV会使系统变得更安静,因为压力增加和释放都是逐渐的、平缓的,而巨大的、突然增加的压力会使制动管路产生振动,并使振动沿着转向柱和车体传输。更重要的是假如ACC汽车已经具有ABS调制器,那么基于调制器的减速控制系统,就不再需要额外的硬件补充,而采用其他的方法替换或增加构件都会大大增加成本。 在开始实施制动后,车轮处的液体压车(如图 2所示)会使减速变得平顺。通常,车轮的压力梯度大于207kpa(30psi)时驾驶员就会感觉到颠簸。ACC压力波动一般低于138kpa(20psi),以便系统能够跟踪减速并且维持令大多数驾驶员感到比较惬意和舒适的制动。 汽车的减速曲线(图 3)显示出VIV在从加速到减速过程中的响应能力。此图 同时解释了在整个减速期间闭环反馈减速的追踪控制。 前方障碍侦测系统使用一台扫描毫米波的前望雷达(FLR)。信息在ACC处理器与整个控制网络(CAN)总线的其他子系统之间传输。ACC信号处理器发出减速命令输入到存储在微处理器中的控制逻辑中,控制逻辑的输出信号再发送给整个CAN的制动控制器。接下来制动控制器把PWM命令发送到调制器以获得期望的减速度。ACC系统一般在车行速度大于25km/h(16mph)时会起作用,而当减速命令使速度低于此数值时,系统就会停止作用。 停车—起步远行系统 基本的ACC控制逻辑加入了停车—起步的性能,以应对交通阻塞的情况出现。在车流阻塞的情况下,需要低速巡航,制动停车;在车流开始恢复时,逐渐解除制动。最初的ACC控制包括传统的基于巡航速度控制的车辆控制。在25-40km/h(16-25mph)速度范围内,车辆连续的起步—停车需要ACC系统具有某些功能的交叠。处理在交通拥挤时出现的各种情况,需要ACC具有相关的性能,如闭环控制下车速降为零,实施零速度制动(保持制动),及从停车过渡到起步的过程中平稳地解除压力。 附加的逻辑控制功能的快速开发和确认需要一种快速原型制造系统(RPS)。该系统能使控制环路中的计算机,部件模拟出的情形,与汽车真实系统构件之间 的实际相互作用一样切实可信。应用RPS做台架模拟试验,有助于在实车测试之前,解决工作结构中重要的和需要注意的问。若能把RPS贯穿检验的全过程,会大大节约资金和时间。台架模拟的重点是在车辆结构整体确认测试之前解决硬件的设计冲突。举例来说,假设控制逻辑发出的一个常规输出信号可能会对实际硬件造成潜在的破坏,那么在台架上检测到这类问题就会节省下更换硬件必需花费的时间和资金。此外用台架模拟还可以验证,CAN允许遍及整个网络的信息传输,而不必担心出错和浪费时间。 闭环速度控制 许多情况导致了公路实际的交通速度远远低于标明的速度限制。基本的ACC 系统在车辆速度大约为25km/h(16mph)时就不再起作用,而需要驾驶员重新控制汽车。ACC扩展的停车—起步运行的低速巡航能力,具有了速度低于25km/h的闭坏速度控制,这种增加的能力,可以使汽车在非常低的速度也能保持所需的车间距离(图 4)。速度非常低的时候,系统甚至会启用被动车轮速度传感器来进行跟踪,但是进行预报时,使用主动车轮速度传感器会得到更好的结果。由于频繁出现的交通停滞,停车—起步逻辑提供了一种低速停车请求功能,该功能基于ACC信号处理器测出的制动强度来控制动力矩的水平。 如图 5所示,跟踪性能以0.1g左右的减速度,使车速从10km/h减至0。低速时车轮速度传感器的精度,是衰减产生的一个主要原因。一旦出现停车或恢复行车等情况,要求驾驶员采取一个平滑过渡过程来逐渐地解除制动压力(图 6)。 该图表示汽车平稳实现停车到起步的转变,车辆速度逐渐增大的情况。 ACC减少了驾驶员的工作强度,特别是它提供了一套停—走式行车模式,但是它并不能代替一个注意力集中的驾驶员,他仍必须保持足够的警惕,并在出现意外情况时采取更加果断迅速的人工减速。但是,无论如何讲,ACC(自适应巡航控制系统)已经使我门的汽车工业向制造出完全智能化的汽车方向迈进了一大步。
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