История развития и примеры современных систем автоматического регулирования

Большая часть систем поддержания подвижности, позволяющих сохранять контроль над автомобилем в сложных дорожных ситуациях, явилась дальнейшим развитием антиблокировочной системы управления тормозными моментами (АБС).

В 1936 г. Bosch [11] запатентовала технологию предотвращения блокировки колес при резком торможении. Но на практике реализовать эту идею не удалось из-за отсутствия в те годы цифровой электроники, которая позволила бы за доли секунды реагировать на блокировку колес. Ситуация изменилась в 1960-е годы с появлением полупроводниковых технологий, которые постепенно дошли и до автомобильной промышленности. Но первые образцы ABS, появившиеся в 1971 г. на одной из моделей концерна General Motors, оказались даже опасными, поскольку не решали проблемы заклинивания передних ведущих колес.

Первая по-настоящему работоспособная ABS появилась в Германии. Кроме Bosch, с 1964 г. над созданием ABS начала работу еще одна немецкая компания, Teldix GmbH. Ее инженер Гейнц Либер и разработал фундаментальные основы будущей ABS. Позже он возглавил отдел электрики и электроники концерна Deimler-Benz, и в 1970 г. Deimler-Benz торжественно объявил о создании первых работоспособных ABS. Но комплексные испытания этой системы выявили один существенный недостаток — ненадежность электронных компонентов. По предложению Deimler-Benz к проекту были привлечены инженеры Bosch, которые работали независимо от Либера и приобрели огромный опыт в области автомобильной электроники.

Таким образом, для работы по созданию серийной антиблокиро- вочной системы объединились удачные идеи Либера и огромный опыт инженеров Bosch в сфере разработки и производства цифровых электронных компонентов. Уже в середине 1970-х годов ABS начали устанавливать опционально (по желанию клиента) на автомобили представительского класса, а с 1978 г. штатно на двух немецких автомобилях — Mersedes-Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии. С июля 2004 г. каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, оборудован ABS в стандартной комплектации.

Как дополнительная функция ABS была разработана система Brake Assist. Эта технология впервые вышла на потребительский рынок в 1996 г. на Mercedes-Benz SL-Class и S-Class. Начиная с 1998 г. компания начала внедрять эту систему во все свои модели стандартной комплектации. Вслед за Mercedes-Benz вскоре последовали такие компании, как Audi, Acura, Inflniti, BMW, Rolls Royce, Land Rover и Volvo с собственными разработками Brake Assist.

Brake Assist — это адаптивная система (driver-adaptive system), помогающая водителю при торможении. Электроника, контролирующая работу Brake Assist, связана с тормозной системой и различает экстренное торможение от, например, остановки на светофоре. Допустим, на дорогу неожиданно выбежал ребенок. Нога водителя ин1.4. История развития и примеры современных систем

31

Техническое развитие системы АБС [11]

Рис. 1.11. Техническое развитие системы АБС [11]

Патент фирмы Bosch

Рис. 1.12. Патент фирмы Bosch

стинктивно жмет на педаль тормоза, датчик моментально вычисляет реакцию и силу нажатия на педаль и определяет степень опасности ситуации. Затем сенсор за доли секунды передает сигнал тормозам, а

Внедрение систем активной безопасности компанией Bosch [11]

Рис. 1.13. Внедрение систем активной безопасности компанией Bosch [11]

они далее — тормозным суппортам, активизируется АБС, автомобиль замедляет ход.

Brake Assist сокращает тормозной путь на 45 %, хотя даже опытные водители могут сократить тормозной путь только на 10 %, а тормозной путь — это залог сохранности здоровья и жизни как пешехода, так и водителя.

Кроме собственных разработок Mercedes-Benz [20J, таких как регулятор расстояния Distronic Plus, контролирующий необходимую дистанцию до впереди идущего автомобиля, существуют и другие виды Brake Assist.

Компания Volvo использует «систему безопасности в городе» (City Safety system), которая работает при скорости автомобиля до 30 км/ч. Система отслеживает поведение движущегося впереди автомобиля на расстоянии до 6 м. На скоростях до 15 км/ч City Safety помогает водителю избежать столкновения. На скоростях от 15 до 30 км/ч система позволяет избежать или уменьшить последствия столкновения.

Симбиоз навигатора и Brake Assist предлагает Toyota, при котором система активируется в случае экстренного торможения на светофоре.

Логическим развитием системы ABS явилась антипробуксовоч- ная система или система контроля тяги. Это система автомобиля,

Система City Safety [12]

Рис. 1.14. Система City Safety [12]

предназначенная для предотвращения потери тяги посредством контроля за пробуксовкой ведущих колес.

Данная система существенно упрощает управление автомобилем на влажной или сырой трассе. С помощью датчиков в реальном времени отслеживается скорость вращения колес, и если обнаруживается начало пробуксовки одного из них, то система вычисляет наилучший вариант восстановления сцепления с дорогой. В 1987 г. Mercedes-Benz и BMW представили первые системы контроля тяги (антипробуксо- вочные системы). Широко применяется в автогонках, в Формуле-1 первой ее стала использовать команда Ferrari в 1990 г. Позднее стала использоваться в обычных серийных машинах, а в 2008 г. была запрещена в Формуле-1.

При помощи датчиков угловых скоростей, установленных на ступицах колес, электронный блок отслеживает скорость вращения колес при разгоне автомобиля. В случае, если обнаруживается резкое возрастание скорости вращения ведущего колеса (происходит потеря сцепления и пробуксовка), электронный блок управления предпринимает меры для снижения тяги и/или подтормаживания сорвавшегося в пробуксовку колеса. В общем случае для снижения тяги могут (в зависимости от реализации системы) использоваться следующие методы:

  • • прекращение искрообразования в одном или нескольких из цилиндров;
  • • уменьшение подачи топлива в один или несколько цилиндров;
  • • прикрытие дроссельной заслонки для систем с электронным управлением дроссельной заслонкой.

Одновременно для восстановления сцепления с дорогой, а также увеличения крутящего момента на противоположном относительно дифференциала колесе производится кратковременное подтормаживание колеса, потерявшего сцепление при помощи электрогидравли- ческих исполнительных устройств.

Революционной системой активной безопасности автомобиля является система электронного контроля устойчивости (одно из торговых наименований — Electronic Stability Control) — система, обеспечивающая курсовую устойчивость посредством подтормаживания одного или нескольких колес.

Система управления тягой [11]

Рис. 1.15. Система управления тягой [11]:

/ — гидравлический модулятор, совмещенный с ЭБУ ABS; 2 — датчики угловой скорости колес; 3 — соединение с ЭБУ двигателем

Эксперты называют систему ЭКУ самым важным изобретением в сфере автомобильной безопасности после ремней безопасности. Она обеспечивает водителю лучший контроль за поведением автомобиля, следя за тем, чтобы он перемещался в том направлении, куда указывает поворот руля. По данным американского Страхового института дорожной безопасности (IIHS) и Национального управления безопасностью движения на трассах NHTSA (США), примерно одна треть смертельных аварий могла бы быть предотвращена системой ЭКУ, если бы ей были оснащены все автомобили.

С технической точки зрения систему ЭКУ можно рассматривать как расширенный вариант антиблокировочной системы тормозов. Многие узлы объединены с системой ABS, но, вдобавок к ее компонентам, ЭКУ требует наличия таких компонентов, как датчик положения руля и акселерометр, следящий за реальным поворотом автомобиля. При несоответствии показаний акселерометра показаниям датчика поворота руля система применяет торможение одного (или нескольких) из колес машины для того, чтобы предотвратить начинающийся занос.

Крупнейшим производителем систем электронного контроля устойчивости автомобиля является группа компаний Robert Bosch GmbH (торговая марка ESP). Начало разработки этой системы приходится на период с 1987 по 1992 г., когда Mercedes-Benz and Robert Bosch GmbH совместно разрабатывали систему электронного контроля устойчивости автомобиля и назвали ее «Elektronisches Stabilitatsprogramm» (ESP). Параллельно с этим, в 1990 г., Mitsubishi выпустила в Японии автомобиль марки Diamante (Sigma), оснащенный новой активной электронной системой контроля тяги и курсовой устойчивости, где впервые эти две системы были интегрированы в одну (названная TCL). BMW совместно с Robert Bosch GmbH и Continental Automotive Systems разработали систему, уменьшающую крутящий момент, передаваемый двигателем колесу, для предотвращения заноса и применили ее в модельном ряду BMW 1992 г.

ESP срабатывает в опасных ситуациях, когда возможна или уже произошла потеря управляемости автомобилем. Путем притормаживания отдельных колес система стабилизирует движение. Она вступает в работу, когда, например, из-за большой скорости при прохождении правого поворота передние колеса сносит с заданной траектории в направлении действия сил инерции, т. е. по радиусу большему, чем радиус поворота. ESP в этом случае притормаживает заднее колесо,

Структурная схема ESP [11]

Рис. 1.16. Структурная схема ESP [11]:

/ — гидравлический модуль ESP со встроенным блоком управления; 2 — датчики угловой скорости колес; 3 — датчик угла поворота руля; 4—датчик скорости рыскания со встроенным датчиком бокового ускорения; 5 — блок управления двигателем идущее по внутреннему радиусу поворота, придавая автомобилю большую поворачиваемость и направляя его в поворот. Одновременно с притормаживанием колес ESP снижает обороты двигателя. Если при прохождении поворота происходит занос задней части автомобиля, ESP активизирует тормоз левого переднего колеса, идущего по наружному радиусу поворота. Таким образом, появляется момент противовращения, исключающий боковой занос. Когда скользят все четыре колеса, ESP самостоятельно решает, тормозные механизмы каких колес должны вступить в работу. Время реакции ESP — 20 миллисекунд. Работает система на любых скоростях и в любых режимах движения.

Данная система в настоящее время является наиболее эффективной системой безопасности. Она способна компенсировать ошибки водителя, нейтрализуя и исключая занос, когда контроль над автомобилем уже потерян. Безусловно, ESP высокоэффективная система. Однако в действительности ее возможности ограниченны. Причиной этого являются законы физики, изменить которые электроника не в силах. Поэтому, если радиус поворота слишком мал или скорость в повороте превышает разумные границы, даже самая совершенная программа контроля устойчивости не поможет.

Осенью 2006 г. Bosch [11] объявила о выходе своей новой разработки — ESP Premium. Главное отличие новой системы — большее количество нагнетателей тормозной жидкости: было два, стало шесть.

Действие системы ESP [11]

Рис. 1.17. Действие системы ESP [11]

За счет этого удалось значительно увеличить точность дозирования усилия и скорость срабатывания системы. ESP Premium работает в тандеме с системой Adaptive Cruise Control (адаптивный круиз-контроль).

Система адаптивного круиз-контроля (от англ. Adaptive Cruise Control, ACC) следит за расстоянием до впереди идущего автомобиля и следует за ним на заданном удалении в режиме «сопровождения» при условии, что заданная скорость автомобиля с АСС выше скорости идущего впереди автомобиля. При необходимости АСС включает тормозную подсистему.

В некоторых АСС также присутствует система предотвращения скатывания автомобиля на подъеме HLA (Hill Launch Assist). АСС зависит от систем безопасности автомобиля ABS и ESP. Если любая из них неисправна, АСС выключается.

Адаптивная система круиз-контроля может автоматически регулировать скорость транспортного средства соответственно возникающей транспортной ситуации.

Система решает три главные задачи:

  • 1) поддерживает скорость, которая установлена водителем;
  • 2) адаптирует эту скорость и поддерживает безопасное расстояние до идущих впереди машин;
  • 3) предупреждает водителя, если возникает риск столкновения.
Адаптивный круиз-контроль

Рис. 1.18. Адаптивный круиз-контроль

Следует отметить, что главными компонентами системы являются датчик «перспективы» (headway) и датчик угла поворота руля; понятно, что первый из них — самый важный. Информация об угле поворота используется, чтобы расширить информативность датчика «перспективы», что позволяет получить большее различие между сигналами опасности и сигналами ложной тревоги. Используются два типа датчика «перспективы» — это радар и лидар. Оба содержат модули передатчика и приемника. Радарная система использует микроволновые сигналы частотой 35 ГГц. Время их отражения дает расстояние до впереди идущего объекта. Лидар использует светодиод, чтобы создать световые инфракрасные сигналы, отражения которых обнаруживаются фотодиодом.

Эти два типа датчиков имеют свои преимущества и недостатки. Радарная система не восприимчива к дождю и туману, но лидар может показать большую избирательность при распознавании стандартных отражателей на задней стороне идущего впереди транспортного средства. Луч радара может давать сильные отражения от мостов, деревьев, указателей и прочих обычных придорожных объектов. Достоверность показаний радара может также пострадать от потери обратного сигнала вследствие отражений, полученных при различных направлениях прохождения волн. В идеальных погодных условиях система лидара кажется лучшей, но она становится очень ненадежной, когда погода меняется. Расхождение луча приблизительно 2,5" по вертикали и горизонтали, как оказалось, является наиболее подходящим независимо от того, какой датчик «перспективы».

Конечно же, АСС не заменяет водителя. Бывают ситуации, когда АСС может неправильно определить наличие впереди идущего автомобиля, например когда впереди идущий автомобиль лишь частично перекрывает полосу движения автомобиля с АСС. Поэтому водитель всегда должен внимательно следить за дорогой.

Не менее важным является обеспечение безопасного движения машины в автоколонне. Как правило, колонна состоит из разных транспортных средств, имеющих различные тягово-скоростные свойства. Кроме того, профессиональный уровень водителей может быть разным и не позволять использовать все возможности эксплуатируемого подвижного состава. В этой связи в большинстве случаев колонна движется со средней скоростью 45—50 км/ч при условии, что максимальная скорость отдельных транспортных средств может быть 90 км/ч и выше. Таким образом, на практике не удается организовать синхронное движение автомобилей на высокой скорости, что приводит к «растяжению» колонны до 2—10 км (в зависимости от количества машин).

Применение интеллектуальной системы «Конвой» способно обеспечить относительно «плотное» движение транспортных средств на высоких скоростях, при которых длина колонны может быть сокращена до нескольких сотен метров. При этом колонну может возглавлять машина, управляемая опытным водителем, остальные транспортные средства могут управляться менее опытными водителями, действия которых будут находиться под постоянным контролем интеллектуальной системы безопасности. Система «Конвой» решает три главные задачи:

  • • поддерживает скорость движения колонны, задаваемой водителем транспортного средства, возглавляющего колонну;
  • • адаптирует эту скорость для других машин колонны и поддерживает безопасное расстояние между машинами;
  • • предупреждает водителей ТС колонны в условиях возникновения риска столкновения и в автоматическом режиме предотвращает столкновение, когда водитель не успевает предпринять необходимого корректирующего воздействия.

Пример функционирования интеллектуальной системы «Конвой»

Рис. 1.19. Пример функционирования интеллектуальной системы «Конвой»

Такой подход позволяет повысить мобильность колонны и обеспечивает наиболее эффективную организацию процесса движения.

В настоящее время разработка систем безопасности направлена на расширение «зоны безопасности» вокруг автомобиля за счет совершенствующихся возможностей современных электронных средств. На сегодняшний день разработаны датчики, которые могут обнаружить близлежащие, но невидимые объекты, помогая водителю благополучно припарковаться; подобные датчики вместе с интеллектуальной электронной обработкой сигнала обнаруживают перемещающиеся объекты и решают, представляют ли они фактическую угрозу, т. е. приведут ли они к столкновению. На рис. 1.20 показаны некоторые из основных датчиков, которые входят в полностью интегрированную систему безопасности Delphi. Быстродействующая связь между датчиками и компьютерами жизненно необходима, поскольку решение о том, действительно ли произошло столкновение, должно

Интегрированная система безопасности Delphi [13] быть принято буквально за доли секунды. «Процессор вмешательства при столкновении» является ядром всей системы

Рис. 1.20. Интегрированная система безопасности Delphi [13] быть принято буквально за доли секунды. «Процессор вмешательства при столкновении» является ядром всей системы.

Одним из лидеров в области обеспечения безопасности автомобилей является концерн Volvo [ 12J, который «пропагандирует» концепцию нулевой смертности и достижение к 2020 г. минимальных травм в ДТП с участием автомобилей марки Volvo.

На рис. 1.21 представлены системы активной безопасности, разработанные Volvo. Система контроля усталости водителя (Driver Alert Control — DAC) предупреждает о риске ДТП, когда водитель теряет концентрацию или засыпает за рулем, просчитывает направление дороги, основываясь на изменении положения рулевого колеса, отслеживает любые изменения манеры вождения, воспроизводит звуковой сигнал и сообщение на дисплее.

Система предупреждения об уходе с полосы движения (Lane Departure Warning (LDW)) предупреждает водителя звуковым сигналом, если он неумышленно пересекает линии разметки на скоростях свыше 65 км/ч. Система не работает, если водитель пересекает линии разметки, включив указатели поворота.

BLIS — система информирования о наличии транспорта в «мертвых» зонах. Система обнаруживает автомобили в параллельных полосах движения: до 3 м с каждой стороны и до 9,5 м позади.

Представление Volvo о безопасности [ 121

Рис. 1.21. Представление Volvo о безопасности [ 121

Скоростные диапазоны функционирования систем активной безопасности Volvo

Рис. 1.22. Скоростные диапазоны функционирования систем активной безопасности Volvo

Не менее важной проблемой является обеспечение безопасности пешеходов. Так, на территории Российской Федерации ежегодно фиксируется более чем 8 000 000 дорожно-транспортных происшествий (ДТП), при этом среди тяжелых случаев ДТП (со смертельным исходом) около 40 % связаны с наездом транспортных средств на пешеходов. Следует отметить, что в среднем на каждые 80 случаев ДТП приходится один случай со смертью несовершеннолетнего подростка или малолетнего ребенка.

Решение указанной проблемы может быть достигнуто за счет реализации ряда конструкторских решений, предполагающих:

  • • рациональную форму автомобиля, наносящую минимальный вред пешеходу в условии столкновения;
  • • деформируемые участки панелей автомобиля, эффективно поглощающие энергию удара и предохраняющие пешехода от ушибов и серьезных травм;
  • • наличие систем оповещения пешеходов о близко расположенном транспортном средстве, совершающем сложные маневры;
  • • наличие радаров и видеосистем, позволяющих распознавать пешеходов в условиях плохой видимости;
  • • наличие электронных систем навигации, предупреждающих водителя автомобиля о приближающихся участках повышенного внимания (пешеходные переходы и светофоры, остановки общественного транспорта, больницы, школы, детские сады и т. п.).
Системы активной безопасности пешехода

Рис. 1.23. Системы активной безопасности пешехода

Существуют и другие перспективные способы повышения безопасности пешеходов, например применение наружных подушек безопасности и др.

За последнее десятилетие учеными и инженерами в области автомобилестроения были достигнуты впечатляющие успехи в области разработки устройств и систем, обеспечивающих безопасность пешеходов и других незащищенных участников дорожного движения. Современные автомобили способны обнаруживать не только пешеходов, но и транспортные средства, активизируя при этом тормозную систему с максимально возможной эффективностью торможения.

Стремление к «нулевой аварийности» характерно и для производителей компонентов и систем коммерческих транспортных средств.

Компания WABCO Holdings Inc. [14] официально выразила свою полную поддержку недавнему решению Евросоюза по повышению безопасности дорожного движения в Европе. Комплекс мер технического характера, вводимых в действие с ноября 2011 г., предусматривает, в частности, обязательную установку на большегрузных коммерческих грузовых автомобилях электронных систем управления курсовой устойчивостью (ESC).

Системы безопасности пешехода

Рис. 1.24. Системы безопасности пешехода: а — активный капот, б — подушки безопасности

Функционирование системы обнаружения пешеходов

Рис. 1.25. Функционирование системы обнаружения пешеходов

Эволюция систем активной безопасности WABCO [14)

Рис. 1.26. Эволюция систем активной безопасности WABCO [14)

Для повышения активной безопасности автомобилей компания WABCO предлагает использовать системы помощи водителю (Advanced Safety and Driver Effectiveness — ADAS). Так, помимо ESC, владельцы тяжелых грузовиков и междугородных автобусов с ноября 2013 г. будут обязаны иметь еше и перспективную систему экстренного торможения (АЕВ) и специальный сигнал о намерении перестроиться в другой ряд движения (LDW).

Система автономного экстренного торможения (АЕВ) может полностью предотвратить столкновение или уменьшить его последствия без участия водителя. Алгоритм работы системы АЕВ представлен на рис. 1.27.

Алгоритм работы системы автономного экстренного торможения

Рис. 1.27. Алгоритм работы системы автономного экстренного торможения

(АЕВ) [ 141

Появление на современном автомобиле большого количества электронных систем и увеличение их роли в безопасности автомобиля потребовало внедрения новой технологии управления потребителями этих систем — мультиплексной проводки на основе информационной шины (электронно-вычислительной сети) на автомобиле. В такой проводке управление осуществляется по отдельной информационной шине, которая соединяет все микропроцессоры автомобиля. Управляющий сигнал имеет цифровой вид, и после дешифрования электронный коммутатор включает или выключает потребитель.

Чтобы передавать различные данные по одной линии, должно быть тщательно определено и согласовано множество критериев. Эти критерии известны как коммуникационный протокол, или протокол связи.

Фирма Bosch разработала протокол, известный как CAN (Controller Area Network). CAN подходит для передачи данных между компонентами трансмиссии, шасси и для мобильных коммуникаций.

Преимущества CAN-шины перед классической схемой электрооборудования очевидны (например, удешевление сборки на конвейере). Кроме того, CAN-шина облегчает диагностику и ремонт вышедших из строя компонентов. Универсальная проводка подойдет и для разных комплектаций одного автомобиля — дополнительные устройства просто подключаются к нужным разъемам. Цифровая передача данных значительно надежнее обычной аналоговой — шина лучше защищена от помех, контакты надежнее изолированы от внешних воздействий [ 15J.

CAN-шина относится к типу последовательных шин. Данные передаются бит за битом, из них складываются так называемые кадры — основные информационные единицы. Для последовательной передачи нужно минимальное количество проводников. Чаще всего используют двухпроводную витую пару или однопроводное соединение, где функцию второго проводника, как в обычной автомобильной электрической схеме, выполняет кузов («масса»). Проводником могут служить также радиоканал, инфракрасное излучение или оптоволокно.

CAN — мультимастерная шина, то есть без центрального управляющего устройства. Все подключаемые электронные блоки (или контроллеры) равноправны — любой имеет доступ к передаваемым данным и может сам передавать. Контроллеры отслеживают информацию по принципу «слушаю всех», то есть каждый читает все проходящие по шине кадры, но принимает лишь адресованные ему данные. Например, блок управления климатической установкой пропустит ненужные сигналы от датчика уровня топлива или ABS, а считает только необходимые сведения о температуре забортного воздуха, охлаждающей жидкости, оборотах двигателя.

Как видно из представленного обзора, развитие САУ на автомобильной технике идет семимильными шагами и приближается к своему «идеалу» — созданию полностью автономных автоматических транспортных средств (ААТС). Причиной этого является то, что сейчас самой слабой «системой» является легко отвлекающийся и быстро утомляющийся человек, которого можно заменить неизменно внимательным и не знающим усталости роботом.

Мультиплексная система «Volvo XC90S80» [16]

Рис. 1.28. Мультиплексная система «Volvo XC90S80» [16]:

ЕСМ — модуль управления двигателем; ТСМ — модуль управления автоматической коробкой передач; ЕТМ — электронный блок управления дросселем; SAS — датчик угла поворота руля; ABS модуль АБС; СЕМ — центральный процессор и место соединения цифровых сетей; DIM — дисплей комбинации приборов; ССМ — модуль климат-контроля; PDM — модуль двери переднего пассажира; AUM — аудиосистема; РНМ — мобильный телефон; SWM — модуль подрулевых переключателей; DDM — модульдвери водителя; SRS — модуль подушек и ремней безопасности; UEM — модуль электронного «замка зажигания»; PSM — модуль управления положением сидений; RTM — навигационная система; REM — модуль багажного отсека

Другими причинами повышенного интереса к созданию транспортных средств с интеллектуальной системой поддержания подвижности в условиях бездорожья являются:

  • • применяемость машин данного типа в экстремальных условиях, не допускающих участие людского персонала;
  • • повышение быстродействия, точности и стабильности основных характеристик транспортно-технологических машин (ТТМ);
  • • исключение ошибок операторов (от усталости, влияния неблагоприятных факторов внешней среды, стрессовых ситуаций, перерывов в тренировках);
  • • сокращение численности людского персонала и выведение его из зон, опасных для жизни и здоровья;
  • • снижение потерь личного состава (при ведении специальных операций).

Мировой тенденцией развития ТТМ является стремление к полной автоматизации движения. Работы по созданию ААТС ведутся с конца прошлого века. В основном они были связаны с исследованиями планет и спутников, а также созданием машин для выполнения специальных работ, например для служб МЧС.

Показательным может быть то, что начиная с конца XX в. ежегодно проводятся гонки автомобилей-роботов как по бездорожью, так и по городу. Ключевая цель этих мероприятий заключается в стимулировании инженерного сообщества к решению технических проблем, связанных с созданием робота, способного самостоятельно выбирать маршрут и безопасно передвигаться по незнакомой местности с большой скоростью.

Среди подобных соревнований следует отметить [17—19]:

  • • EUREKA Prometheus Project (1987—1995);
  • • ARGO Project, Italy (2001);

. DARPA Grand Challenge (2004-2007);

• European Land-Robot Trial (2006—2008).

Данные соревнования проводились за рубежом. Однако и в России исследования в направлении создания робототехнических комплексов на базе колесных и гусеничных машин проводятся более четверти века, в частности, работы по созданию автономных интеллектуальных робототехнических комплексов (АИРТК) на базе основного танка ВС РФ Т-72 проводятся в МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с ведущими организациями (АБТВ МО РФ, ЦНИИ РТК и др.). Параллельно ведутся исследования по созданию мобильных многофункциональных робототехнических комплексов на базе колесного шасси. Большая часть информации по отечественным ААТС носит закрытый характер в связи со спецификой областей применения этой техники, но подходы к ее созданию во всем мире являются похожими, а их структурная схема, цели и задачи одинаковы.

Выводы

По материалам обзора видно, что наиболее важным во всей структуре поддержания подвижности ТТМ является выбор приоритетов задач управления.

Одновременно с этим видно, что при большом числе различных дополнительных систем обеспечения безопасности и поддержки работы водителя очень трудно предложить единую последовательную и логичную систему их классификации. Одни системы жестко связаны между собой в «иерархии» управления, другие представляют разные ступени развития одной системы, а третьи базируются на узлах и компонентах или программном обеспечении друг друга или являются расширениями имеющихся в других системах функций. В данном случае, по мнению авторов, необходим подход, позволяющий абстрагироваться от какой-либо конструкции. Такой подход предложен в работе [4]. Для обеспечения устойчивого и безопасного движения ТТМ необходимо решить четыре задачи управления:

  • 1) задачу поддержания скорости движения;
  • 2) навигационную задачу (задачу поддержания курсового движения);
  • 3) задачу поддержания подвижности;
  • 4) задачу устранения критических ситуаций.

Каждая предыдущая задача является подзадачей последующей, и при решении их в определенном порядке найдется оптимальное в данных обстоятельствах управление ТТМ. Все структурные единицы данной иерархии включают в себя общую задачу — устранение критических ситуаций. Для заданного передвижения ТТМ необходимо решать все задачи управления.

Литература к Главе 1

  • 1. URL: http://pavlenty.com/374.pdf. SERVICE TRAINING. Программа самообучения 374. Системы контроля сцепления с дорогой и поддержки водителя. Устройство и принцип действия.
  • 2. Тумасов А.В., Грошев А.М., Палкович Л. Применение электронных систем курсовой устойчивости на коммерческом транспорте российского производства // Журнал ассоциации автомобильных инженеров. 2010. № 1 (60). С. 34-37.
  • 3. URL: http://vdtp.rn/ — фотографии автомобильных аварий, ДТП России.
  • 4. Беляков В.В., Гончаров В.С., Макаров В.С. Теория автоматических систем автомобилей: в 2 ч. Ч. 1. Н. Новгород: Нижегород. гос. тех. ун-т, 2008.
  • 5. Отчет по ГК№ УД-47/261 от 07.10.2009 г. на выполнение НИР по проекту: «Разработка концепции создания интеллектуальной транспортной системы на автомобильных дорогах федерального значения». МАДИ (ГТУ). М., 2009.
  • 6. Интеллектуальные Транспортные Системы ITS 4X4. AGA Group Inc. URL: http://www.againc.net/media/3735/its-all 1 .pdf
  • 7. Информационный сборник «Опыт создания и эксплуатации интеллектуальных транспортных систем». Подготовлен кафедрой «Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ) по заказу Федерального дорожного агентства.
  • 8. URL: http://www.gibdd.ru — официальный сайт ГИБДД МВД России.
  • 9. Иванов Л.М. Перспективы применения интеллектуальных систем на автомобильном транспорте и в дорожном хозяйстве // Безопасность транспортных средств в эксплуатации: 71-я международная научно-техническая конференция Ассоциации автомобильных инженеров. Н. Новгород, ^октября 2010 г.
  • 10. Сайт «Все о космосе». URL: http://astroera.net/mos/Frontpage/Ite mid,l
  • 11. URL: http://www.bosch.ru/ — официальный сайт компании Bosch.
  • 12. URL: http://www.volvocars.com — официальный сайт компании Volvo.
  • 13. Jeff Daniels. Modern car technology. Haynes. London, 2001.
  • 14. URL: http://www.wabco-auto.com/ — официальный сайт компании WABCO.
  • 15. Борщенко Я.А., Васильев Я.А. Электронные и микропроцессорные системы автомобилей. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2007.
  • 16. За рулем [электронный ресурс]: Многопредмет. журн. // ОАО «За рулем»; ред. П.С. Меньших. Электрон, дан. М.: ОАО «За рулем», 2006. URL: http://www.zr.ru
  • 17. URL: http://www.darpa.mil/ — официальный сайт Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США [Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA],
  • 18. URL: http://www.elrob.org/ — официальная страница мероприятия European Land-Robot Trial (ELROB) (Европейское испытание сухопутных роботов).
  • 19. URL: http://www.argo.ce.unipr.it/ — официальная страница проекта ARGO (Италия).
  • 20. www.mercedes-benz.ru — сайт Mercedes-Benz в России.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >