Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные системы обеспечения безопасности автомобиля 9
1.1. Понятие о системе «водитель - автомобиль - дорога - среда» 9
1.2. Классификация дорожно-транспортных происшествий и их причины 12
1.3. Современные системы безопасности транспортных средств 16
1.3.1. Системы пассивной безопасности 16
1.3.2. Системы активной безопасности 25
1.4. Выводы 39
Глава 2. Система обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал как составляющая активной безопасности автомобиля ... 40
2.1. Перспективные системы контроля «слепой» зоны 40
2.2. Принципы работы предлагаемой автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем 48
2.3. Модуль обнаружения АТС в области «слепой» зоны 53
2.4. Модуль световой и вибро индикации 58
2.5. Модуль создания усилия на рулевом колесе 59
2.6. Выводы 61
Глава 3. Математическое моделирование управляемого движения автомобиля 63
3.1. Описание математической модели автомобиля 63
3.2. Автомобиль как объект управления 73
3.3. Оценка поведения автомобиля при работе автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля 92
3.4. Выводы 103
Глава 4. Разработка автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля 104
4.1. Методика установки сенсоров на автомобиль 104
4.2. Исследование датчика мониторинга «слепой» зоны 109
4.3. Проектирование блока автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля 114
4.4. Программирование управляющего блока 120
4.5. Выводы 128
Заключение 130
Список использованных источников 132
- Классификация дорожно-транспортных происшествий и их причины
- Принципы работы предлагаемой автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем
- Оценка поведения автомобиля при работе автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля
- Проектирование блока автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля
Введение к работе
Актуальность темы.
На современном этапе научно-технического прогресса интенсивно развивается автомобильная индустрия, увеличивается выпуск автотранспортных средств (АТС), повсеместно происходит активное нарастание транспортных потоков. Конструкции самих автомобилей становятся все более сложными и многофункциональными. Разрабатываются все более совершенные системы безопасности и средства обеспечения комфортного вождения. Обеспечение безопасности движения требует от водителя постоянной полной информации о быстро меняющейся окружающей обстановке не только впереди и позади его автомобиля, но и с обеих сторон движущейся машины. Процесс такого контроля в условиях высоких скоростей, постоянных динамических изменений окружающей обстановки часто выходит за пределы физиологических возможностей даже опытных водителей. Все это требует активной разработки и внедрения различных систем автоматизации в процессы управления АТС. Одной из важных задач автоматизации является разработка автоматических систем контроля всех окружающих зон автомобиля, включая и «слепые» для водителя боковые зоны.
Действительно, многие аварии совершаются из-за того, что зеркала заднего вида не могут предоставить водителю полную картину происходящего позади и в непосредственной близости от автомобиля. Автомобили, находящиеся в так называемой «слепой» зоне, чаще всего становятся причиной ДТП, в частности попутных столкновений. Водители часто не видят позади себя машину, которая начинает перестраиваться в соседний ряд в целях обгона. В результате выполняя по каким-либо причинам перестроение передняя машина подрезает обгоняющего. Водитель обгоняющего автомобиля, находясь в режиме ускоренного движения, не всегда успевает вовремя среагировать на данную ситуацию, например, успеть перестроиться на другую полосу или вовремя затормозить. Для мониторинга состояния «слепой» зоны боковых зеркал автомобиля существуют различные решения, разработанные как мировыми автопроизводителями, так и предлагаемые частными лицами. Главным недостатком таких технических решений является их функционирование исключительно как систем пассивной безопасности. Они не оказывают активной помощи водителю при управлении им автомобилем и выполняют сугубо информационную функцию. На современном этапе развития автомобильных технологий актуален новый уровень систем безопасности автомобилей, способных автоматически выполнять функции обнаружения и оказывать активную помощь водителю на дорогах. Таким образом, задача
разработки автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне вокруг автомобиля является актуальной для повышения безопасности АТС на дорогах и представляет большой научный интерес, а также важное практическое значение.
Цель работы
Повышение безопасности эксплуатации автомобиля и дорожного движения в целом путем разработки и внедрения автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал.
Задачи работы
-
Исследование принципов построения и функционирования современных систем безопасности;
-
Исследование параметров «слепой» зоны;
-
Разработка математической модели электромеханического усилителя рулевого управления для исследования автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем;
-
Исследование возможностей управления автомобилем, оснащенного автоматической системой обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал;
-
Разработка алгоритма установки сенсоров на различные модели автомобилей для автоматического обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал;
-
Разработка программно-аппаратного комплекса, реализующего функции автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля и его экспериментальное исследование.
Методы исследования
Результаты диссертационной работы получены на основе положений теории автоматического управления, методов математического моделирования, компьютерной обработки сигналов, теории оценивания, численных методов.
Новизна и достоверность результатов
Новизна результатов работы защищена патентом. Достоверность разработанной модели, экспериментально исследованной в среде MatLab Simulink, подтверждается проверкой на реальном автомобиле. Результаты диссертационной работы подтверждены актом внедрения.
Научная новизна
-
Разработана математическая модель электромеханического усилителя рулевого управления;
-
Разработана математическая модель системы автоматического обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем;
-
Разработан алгоритм расчета места размещения и ориентации измерительных преобразователей для автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля.
Практическая ценность
Разработана автоматическая система обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля, установленная и исследованная на реальном автомобиле.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на:
заседаниях аттестационной комиссии при ежегодной аттестации аспирантов кафедры «Автоматика, информатика и системы управления» ФГБОУ ВПО « МГИУ»;
VIII Международной научно-практической конференции «Молодые ученые - промышленности, науке и профессиональному образованию: проблемы и новые решения» - 2009 г;
IX Всероссийской выставке Научно-технического творчества молодежи -
2009 г;
научно-практической конференции «ИНФО-2009: качество, безопасность, диагностика. Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» - 2009 г;
IX международном симпозиуме «Интеллектуальные системы» - 2010 г;
научно-практической конференции «ИНФО-2010: качество, безопасность, диагностика. Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» - 2010 г;
международном симпозиуме «Надежность и качество» - 2010 г;
конференции, посвященной 100-летию со дня рождения A.M. Кригера. Секция «Автомобили и двигатели» - 2010 г;
X Всероссийской выставке Научно-технического творчества молодежи -
2010 г;
4-й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления - 2011
г;
научно-практической конференции «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» - 2011
II Международной научно-практической конференции «Итоги и перспективы интегрированной системы образования в высшей школе России: образование - наука - инновационная деятельность» - 2011 г;
научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых автомобильного факультета: «Молодая наука АФ - 2011» -2011 г;
международном симпозиуме «Надежность и качество» - 2011 г;
IX научно-практической конференции «ИНФО-2012: Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий» - 2012 г;
X научно-практической конференции «ИНФО-2013: Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий» - 2013 г.
Публикации.
Основные положения диссертационной опубликованы в 23 печатных работах, включая 4 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК, и 1 патент. Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 136 страницах, содержит список литературы из 75 наименований, 5 приложений. Работа содержит 79 рисунков и 2 таблицы.
Классификация дорожно-транспортных происшествий и их причины
Подсистема «водитель-автомобиль» - эрготическая модель, базирующаяся на физиологических возможностях водителя и исполнительных механизмах автомобиля. Получив от внешней среды информацию и проанализировав ее, водитель взаимодействует с исполнительными механизмами, управляет движением автомобиля, задает ему рациональные режимы движения. При сочетании движения автомобилей на дороге создается транспортный поток. Исследование подсистемы «водитель - автомобиль» имеет большое значение для решения отдельных задач по эксплуатации автомобилей, в том числе и задачи обеспечения безопасности движения,
Подсистема «автомобиль - дорога» представляет собой механическую модель транспортного процесса. Основное внимание в этой подсистеме уделяется взаимодействию автомобиля через подвеску и колеса с дорожным покрытием. При движении автомобиль воздействует на проезжую часть, в результате чего в дорожном покрытии возникают напряжения, влияющие на его прочность и долговечность. Исследование рассматриваемой подсистемы позволяет разработать различные мероприятия (содержание и ремонт) по поддержанию дорог в хорошем техническом состоянии.
Подсистема «внешняя среда - дорога» - сложная тепломассообменная модель. Она базируется на анализе воднотеплового воздействия географических комплексов (климата, рельефа местности, грунтов, гидрологии, гидрогеологии и т.д.) на дорогу. Так, например, воздействие атмосферных осадков ухудшает эксплуатационные качества покрытий. Исследование данной подсистемы позволяет разработать мероприятия по повышению устойчивости дорог и безопасности движения.
Подсистема «дорога - автомобиль» является динамической моделью (обратная связь подсистемы «автомобиль - дорога»). Она базируется на анализе колебательного процесса при движении автомобиля по проезжей части. Вследствие наличия различных неровностей покрытий автомобиль испытывает случайные воздействия. Это вызывает сложный колебательный процесс колес, кузова, автомобиля в целом. Исследование подсистемы весьма важно в теории эксплуатационных свойств автомобиля. Оно позволяет решать различные задачи - рассчитывать расход топлива, определять возможную скорость движения, производительность автомобиля и др.
Подсистема «автомобиль - водитель» является обратной связью подсистемы «водитель - автомобиль». Анализ этой подсистемы позволяет изучить влияние условий движения на работоспособность водителей. В частности, могут быть установлены предельные нормы вибрации и шума для водителей. Эффективность расстановки органов управления, размеры салона автомобилей и т.д.
Подсистема «внешняя среда - автомобиль» представляет интерес при исследовании надежности автомобилей, их работы в различных климатических условиях.
Все подсистемы между собой в той или иной степени взаимосвязаны. Вместе с тем каждую подсистему можно представить отдельными элементами.
Главная задача водителя - управление автомобилем и контроль над его работой. Тенденции развития автомобиля таковы, что физический труд по управлению им становится все меньше, а на первое место выдвигаются повышенные требования к восприятию, мышлению, управляющим воздействиям, к надежности профессиональной деятельности водителя в условиях высокой нервно - эмоциональной напряженности. 1.2. Классификация дорожно-транспортных происшествий и их причины
Дорожно-транспортное происшествие (ДТП) — событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или ранены люди, повреждены транспортные средства, сооружения, грузы либо причинён иной материальный ущерб.
Ежегодно в результате автокатастроф погибает более 1,2 миллионов человек. Так в 2010 году по информации ГИБДД России произошло 199431 дорожно-транспортных происшествий, в которых погибло 26567 человек, ещё 250635 человек получили ранения различной тяжести [57]. По данным специалистов из Всемирной Организации Здоровья (World Health Organization) за все годы существования автомобилей, в ДТП уже погибло около 25 миллионов человек.
В соответствии с данными Автомобильной Ассоциации США (ААС) На первом месте среди причин ДТП - невнимательность водителей. Существует несколько причин невнимательности во время вождения. Наиболее распространённая - потеря концентрации. Невнимательность водителя часто вызывается: недостаточная профессиональная подготовка водителей (теоретическая и практическая).
В среднем по статистике 38% ДТП происходит из-за нарушения правил обгона, 8% - по ошибке маневрирования при движении по полосе (рис. 1.2). Еще 2% ДТП происходит из-за переутомления водителя [58].
Принципы работы предлагаемой автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем
Основным предназначением систем активной безопасности автомобиля является предотвращение аварийной ситуации. Применение таких систем позволяет в различных критических ситуациях сохранять контроль над автомобилем или, другими словами, сохранить курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.
В арсенале активной безопасности автомобиля существует много противоаварийных систем. К ним относятся: антиблокировочная система тормозов (ABS), антипробуксовочная система (TCS), система электронной стабилизации (ESC), система ночного видения, автоматический круиз-контроль и др. - это те технологии, которые помогают водителю на дороге сегодня [59].
Рассмотрим применение систем активной безопасности на примере оснащения Mercedes S-класса. В базовой комплектации автомобиля есть система Pre-Safe. При угрозе ДТП, которую электроника определяет по резкому торможению или слишком сильному скольжению колес, Pre-Safe подтягивает ремни безопасности и надувает воздушные камеры в мультиконтурных передних и задних сиденьях, чтобы лучше зафиксировать пассажиров, помимо этого Pre-Safe закрывает стекла и люк в крыше. Все эти приготовления должны уменьшить тяжесть возможного ДТП. Среди систем активной безопасности S-класса можно выделить: система стабилизации ESP, антипробуксовочная система ASR, система помощи при экстренном торможении Brake Assist. Система помощи при экстренном торможении в S-классе совмещена с радаром. Радар определяет расстояние до едущих впереди машин. Если оно становится угрожающе коротким, а водитель тормозит слабее необходимого, электроника начинает ему помогать. При экстренном торможении стоп-сигналы автомобиля мигают. По заказу S-класс можно оборудовать системой Distronic Plus. Она представляет собой автоматический круиз-контроль, очень удобный в пробках. Устройство с помощью того же радара контролирует дистанцию до впереди идущего автомобиля, при необходимости останавливает машину, а когда поток возобновляет движение, автоматически разгоняет ее до прежней скорости. Тем самым Mercedes избавляет водителя от каких-либо манипуляций помимо вращения руля. Distronic работает на скоростях от 0 до 200 км/ч. В оснащение S-класса входит и инфракрасная система ночного видения. Она «выхватывает» из темноты предметы, не попавшие в поле ксеноновых фар. Наиболее известными и востребованными системами активной безопасности являются:
Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны и тесно взаимодействуют с тормозной системой автомобиля и значительно повышают ее эффективность. Имеются также вспомогательные системы активной безопасности (ассистенты), предназначенные для помощи водителю в трудных с точки зрения вождения ситуациях. К таким системам относятся:
Антиблокировочная система тормозов (ABS) помогает остановиться быстрее и не потерять управление автомобилем, особенно на скользких поверхностях (рис. 1.9). В случае экстренной остановки ABS работает по-другому, нежели обычные тормоза. С обычными тормозами внезапная остановка часто приводит к блокировке колес, что вызывает занос. Антиблокировочная система тормозов определяет, когда колесо заблокировано, и отпускает его, управляя тормозами в 10 раз быстрее, чем это может сделать водитель. При срабатывании ABS раздается характерный звук и ощущается вибрация на педали тормоза.
Наиболее перспективной является антиблокировочная система тормозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса [59]. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь.
Оценка поведения автомобиля при работе автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля
Учитывая особенности существующих систем контроля «слепой» зоны, предлагается автоматическая система обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем, отличительными признаками которой являются: автоматическая работа в качестве активной системы безопасности путем регулирования величины усилия на рулевом колесе; возможность работы в нескольких режимах; установка на автомобили различных производителей, снабженные электромеханическим усилителем рулевого управления (ЭМУР).
Система может находиться в одном из трех состояний: работать постоянно, включаться при работе указателя поворота, либо быть выключена [29]. Переключение режимов работы осуществляется с помощью двухклавишного переключателя.
Технический результат заключается в автоматическом контроле состояния «слепой» зоны и в помощи водителю при перестроениях, который достигается за счет того, что водителю выдаются предупреждающие сигналы: если в просматриваемой системой зоне обнаруживается АТС, то на передней стойке рядом с боковым зеркалом заднего вида с соответствующей стороны начинает мигать оранжевый индикатор. В случае, если водитель начнет маневр при нахождении АТС в контролируемой зоне, система немного увеличит усилие на рулевой колонке, тем самым препятствуя совершению нежелательного маневра, но не запрещая его. Помимо противодействующего усилия возникает виброимпульс, информирующий водителя о возможной опасности совершаемого маневра, предлагая тем самым отказаться от его выполнения или отложить его [21].
Эффект достигается вследствие использования ультразвуковых датчиков, расположенных на заднем бампере автомобиля, состояние которых опрашивается вычислительным ядром системы, что позволяет не только автоматически контролировать состояние «слепой» зоны даже в условиях плохой видимости, но и оказывать содействие водителю в процессе совершения им маневра [30,31].
Контроллер анализирует сигналы датчиков и в соответствии с выбранным режимом работы системы выдает предупреждающие сигналы водителю. Если в просматриваемой зоне обнаруживается препятствие (автомобиль или мотоцикл), то на передней стойке с соответствующей стороны начинает мигать индикатор. Схематично принцип действия такой системы показан на рис. 2.10. Рис. 2.10. Схема работы предлагаемой автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем: 1 - вычислительный модуль; 2 -переключатели указателей поворотов; 3 -измерительные преобразователи; 4 - рулевая колонка с ЭМУР; 5 - индикаторы.
Основные требования, предъявляемые к автоматической системе обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал для управления автомобилем, сформированы исходя из расчетной схемы, представленной на рис. 2.11. Необходимо, чтобы система сформировала сигнал дополнительного усилия на руле, когда обгоняющее ТС двигается с большой скоростью и полностью скрыто в «слепой» зоне. Для определенности примем скорость ТС друг относительно друга равной 130 км/ч, расстояние, при прохождении которого обгоняющее ТС окажется ненаблюдаемым в соответствии с требования к обзорности с места водителя (ЕЭК ООН № 46 (ГОСТ Р 41.46-99) и ГОСТ Р 51266-99; покрытие слепой зоны -10x2,5 м от места крепления зеркал), примем равным 5 м с учетом длины обгоняющего ТС.
При этих допущениях время срабатывания по формированию дополнительного усилия на руле должно быть не более 138 мс. Учитывая, что минимальная ширина автомобиля может быть меньше чем 1,6 м при высоте отражающей области передней части автомобиля порядка 0,5 м система должна обнаруживать объект при попадании в зону ее действия порядка 10% площади передней части 0,08 м2. При таких требованиях система должна обнаруживать и такие ТС как мотоциклы.
Требования к точности регулирования с учетом сохранения положения автомобиля внутри полосы заключается в следующем: боковой увод не более 0,575 м при минимальной ширине полосы 2,75 м и средней ширине автомобиля 1,6 м (табл. №2.1). расстоянии 6,5 м от преобразователя; о работа в условиях плохой видимости; о Температурный диапазон -40 -г- +70 С; о пылезащищенность: класс 6; о влагозащищенность: класс 7;
Проектирование блока автоматической системы обнаружения подвижных объектов в «слепой» зоне боковых зеркал автомобиля
Оценка движения автомобиля в нестационарных режимах может проводиться по его реакциям на типовое управляющее воздействие (ступенчатый или синусоидальный поворот руля) и тогда необходимо задавать в виде функции закон поворота руля, а затем решать систему уравнений (3.23), либо по его передаточным функциям, выраженным в частном случае в виде частотных характеристик, которые полностью описывают его свойства как объекта управления.
Передаточные функции автомобиля как объекта управления можно определить непосредственно из системы уравнений (3.23):
Обобщенная частотная характеристика может быть получена из передаточной функции объекта управления при анализе АЧХ и ФЧХ. При воздействии на вход линейного объекта управления синусоидального сигнала на выходе объекта также будет наблюдаться синусоидальный сигнал, который будет несколько отставать от входного сигнала(или опережать его). Математическая модель электромеханического усилителя рулевого управления
Для математического описания системы электромеханического усилителя рулевого управления (рис. 3.2), а также связи этой системы с рулевым управлением автомобиля следует рассмотреть принцип работы и структурную схему системы, представленную на рис. 3.3.
Электромеханический усилитель рулевого управления Система ЭМУР действует следующим образом: крутящий момент прилагаемый водителем к верхнему управляющему валу (рулевому колесу) вызывает угол закрутки соединенного с ним торсиона относительного ведомого вала; угол закрутки торсионного вала пропорционален величине крутящего момента, приложенного водителем к рулевому колесу и преобразуется датчиком крутящего момента в электрический сигнал; электрический сигнал передаётся в контроллер; непрерывно поступающие в контроллер сигналы датчика величины крутящего момента, сигналы датчиков скорости движения автомобиля и оборотов двигателя, непрерывно обрабатываются в контроллере. В результате упомянутой обработки сигналов контроллер определяет направление и величину требуемого управляющего воздействия и посылает соответствующую команду на электродвигатель; управляемый контроллером электродвигатель передаёт требуемый крутящий момент через червячный редуктор на вал шестерни рулевого механизма, тем самым осуществляя управляемую сервоподдержку рулевого управления в режиме поворота автомобиля, в режиме активного возврата рулевого колеса в центральное положение, а также активное управляемое гашение поступающих на ведомый вал ЭМУР ударов и пульсаций, вызванных взаимодействием автомобильных колёс с неровностями дороги; в случае неисправности ЭМУР отключается, рулевое управление работает в этом случае чисто механически, т.е. без усиления и без ощутимых помех со стороны отключенного ЭМУР. РМ
В состав вентильно-индукторного привода входят: вентильно-индукторный двигатель (ВИД), коммутатор (К), редуктор-расцепитель (Р/Р), контроллер и датчик тока (ДТ).
Универсальный контроллер предназначен для управления приводами переменного тока, в частности вентильными индукторными двигателями. Главная функция контроллера - реализация прямого цифрового управления силовой частью привода через интерфейс контроллера с инвертором. Контроллер управляет двигателем, анализируя информацию с датчика момента (ДМ), в виде уровня напряжения (U), датчика скорости автомобиля (ДСА, Vaem\ датчика частоты вращения (ДЧВ), в виде напряжения питания (Unum), и датчика тока. Момент (Мвод), прикладываемый водителем к рулевому колесу (РК) вместе с моментом колеса (Мкол), передается через рулевой вал в виде момента рулевого вала (Мрв) и через датчик момента на редуктор (Р), где складываясь с моментом компенсации (Мколт), развиваемый электроприводом (ВИП), поступает через детали рулевого привода (РП) на управляемые колеса [41].
Датчик скорости позволяет уменьшать воздействие момента компенсации с увеличением скорости автомобиля, что соответствует требованиям безопасности.
Датчик тока сигнализирует о превышении допустимого значения тока в фазной (іф) обмотке вентильно-индукторного двигателя.
Датчик частоты вращения двигателя автомобиля определяет работу всей системы электромеханического усилителя рулевого управления. В случае, когда двигатель запущен, система производит инициализацию и начинает работать.
Целью управления вентильно-индукторным двигателем (ВИД) является создание компенсирующего крутящего момента на рулевом валу, предназначенного для снижения усилия на рулевом колесе автомобиля при низких скоростях движения.
При реализации управления ЭМУР в системе должен быть обеспечен вращающий момент на рулевом валу, не превышающий 1,5 Нм. Для обеспечения указанного момента следует рассчитать силу электромеханического усилителя Ру, необходимую для поворота управляемых колес стоящего на горизонтальной поверхности автомобиля. где Mf - момент сопротивления перекатыванию управляемых колес при их повороте вокруг шкворней; М9 - момент сопротивления деформации шин и трения в контакте с опорной поверхностью вследствие проскальзывания шины; Мр иМу- моменты, обусловленные поперечным и продольным наклонами шкворней.
Режим «Инициализация» проводится после подачи на электромеханический усилитель руля питающего напряжения и одновременно с режимами «ожидание», «компенсация», «стабилизация». В этом режиме проверяется напряжение бортовой сети +12В, стабилизированные источники питания +12В, сигналы датчика скорости автомобиля и частоты вращения двигателя, исправность датчика момента, исправность цепи питания электродвигателя и цепи питания расцепителя. В случае обнаружения признаков отказа электронный блок должен перейти в режим «ошибка».
Контроллер переходит в режим «компенсация» при превышении вращающего момента на рулевом валу со стороны водителя значений +1,5Нм. Контроллер обеспечивает следящее силовое воздействие компенсирующего момента пропорционально росту момента на рулевой колонке. Устройство обеспечивает зависимость компенсирующего момента от скорости движения автомобиля. При превышении скорости автомобиля ПО км/час контроллер подает сигнал на отключение всей системы от рулевого вала. Подключение системы к рулевому валу происходит при снижении скорости ниже 90 км/час.
Режим «стабилизация» возникает, когда управляемые колеса автомобиля не находятся в центральном положении. При пропадании вращающего момента на рулевом валу со стороны водителя контроллер переходит в режим «ожидание», и система не препятствует естественному возврату управляемых колес в центральное положение. Для отключения редуктора от рулевого вала в системе присутствует электромеханический расцепитель привода. С появлением возвращающего момента со стороны водителя контроллер переходит в режим «компенсация».
Режим «ошибка» вступает в действие, если при проведении режима «инициализация», обнаружена неисправность изделий и узлов электромеханического усилителя, произошло заклинивание или заедание редуктора. Снижение напряжения бортовой сети ниже 10В и уход внутренних стабилизированных источников питания за пределы допусков воспринимается как ошибка. В этом режиме контроллер подает сигналы на механическое отключение исполнительных механизмов системы от элементов рулевого управления для обеспечения беспрепятственного управления автомобилем.
Запуск системы в работу после устранения ситуации, вызвавшего отказ, может происходить после снятия и повторной подачи на него питающего напряжения. При восстановлении питающих напряжений система вступает в работу без снятия и повторной подачи питающего напряжения.
Отказ элементов системы электромеханического усилителя руля не должен приводить к аварийной ситуации при движении автомобиля. Отказ элементов системы выявляется по увеличению усилия на рулевом колесе при маневрировании.
Среди различных режимов работы контроллера, приведенных в алгоритме на рис. 3, наибольший интерес представляет работа контроллера в режиме «компенсация», поскольку именно этот режим является основным рабочим состоянием ЭМУР.
