Система управления курсовой устойчивостью автомобиля

 

Система управления курсовой устойчивостью автомобиля (англ. Vehicle Dinamic Control, VDC) представляет собой систему с обрат­ ной связью, которая позволяет сохранить курсовую устойчивость во время движения автомобиля. Она объединена с тормозной системой и силовой передачей. В России ее называют противозаносной систе­ мой (ПЗС). Система VDC упреждает опережение или запаздывание пово­рота автомобиля во время управления им. Преимущества ABS и ASR развиваются системой VDC за счет повышения активной без­опасности движения во время управления автомобилем по следую­щим пунктам:

- обеспечение водителя активной помощью даже в критических динамических ситуациях;

 - увеличение курсовой устойчивости автомобиля даже при пре­ дельно сложных условиях дорожного движения для всех режимов эксплуатации, таких как полное или частичное торможение, движе­ние накатом, разгон, торможение двигателем, изменение нагрузок;

- повышение устойчивости движения даже во время экстре­мальных маневров управления (аварийная ситуация);

- улучшение управляемости при предельно сложных условиях дорожного движения;

- лучшее использование потенциала сцепления между шинами и дорожным покрытием в зависимости от условий движения по сравнению с ABS и ASR.

На характеристику рулевого управления автомобиля можно по­ влиять посредством скольжения шин. В системе VDC эта характеристика шин используется в целях внедрения сервоуправления.

Система VDC управляет не только скоростью вокруг верти­кальной оси, но и курсовым углом. VDC не ограничивается ре­ жимами работы систем ABS и ASR, но также распространяется на режим движения автомобиля накатом и приводится в действие во время частичного торможения на пределе возможности управле­ния автомобилем. Управление автомобилем на пределе физических возможностей должно учитывать три степени свободы автомобиля на плоскости дороги (продольная и поперечная составляющие движения и пово­рот относительно вертикальной оси). Первоначально необходимо определить, как правильно должен вести себя автомобиль в соот­ветствии с действиями водителя (номинальное поведение) и как он фактически себя ведет на дороге (действительное поведение). В целях минимизации разницы между номинальным и действи­тельным поведением, силы действия на шину должны управляться исполнительными механизмами.

На рисунке 2.2.3 показана структура управления курсовой устойчиво­стью автомобиля, состоящая из главного контроллера VDC и кон­троллеров скольжения. С помощью главного контроллера вво­дится значение номинальной величины проскальзывания XN для контроллера скольжения. Следящий блок определяет переменную контролируемого состояния (курсовой угол автомобиля).

 

Рисунок 2.2.3 – Принципиальная схема системы управления курсовой устойчивостью автомобиля: 1 – датчики скорости вращения колес; 2 – датчик давления в тормозной системе; 3 – датчик положения рулевого колеса; 4 – датчик угловой ско­рости относительно вертикальной оси; 5 - датчик поперечного ускоре­ ния; 6 – модулятор давления; 7 – электронный блок управления тягой двигателя; 8 – сигналы датчиков для VDC; λ_N – номинальное проскаль­зывание шины.

 

Оцениваются сигналы от датчика положения рулевого колеса, датчика давления в тормозной системе и органов управления работой двигателя. Помимо скорости движения автомобиля вычисля­ются также необходимые характери­стики коэффициентов сцепления между шинами и дорожным покрытием. Эти параметры оце­ниваются на основе сигналов, получаемых от датчиков скорости вращения колес, поперечного ускорения, угловой скорости отно­сительно верти­кальной оси и давления в тормозной системе. Затем рассчитывается момент отно­сительно вертикальной оси, который нужен для приближенного приведения па­раметров действительно­ го состояния к параметрам требуемого состояния. В це­лях получе­ния требуемого момента рыскания необходимо, чтобы изменения в величинах относительного скольжения колес определялись по­ средством контроллера VDC. Затем эти величины устанавливают­ся с использованием контроллеров скольжения и тягового усилия с помощью исполнительного механизма гидравлической тормозной системы (модулятора давления) и электронного блока управления тягой двигателя. В данной системе применяется метод последова­тельных приближений компонентов ABS и ASR. Гидравлический модулятор с расширенными функциями ASR допускает высокий уровень динамического торможения всех колес при любых суще­ствующих температурах и в то же время надежно поддерживает необходимое разделение тормозных контуров. Необходимый крутящий момент двигателя может быть установ­лен посредством управления работой двигателя через интерфейс CAN. Далее рассмотрим, как ведет себя автомобиль во время работы ПЗС. ПЗС реагирует на критические ситуации в том случае, если из­вестно, куда намерен ехать водитель и куда на самом деле едет автомобиль. Ответ на первый вопрос система получает от датчи­ков, определяющих угол поворота рулевого колеса и угловые ско­рости колес автомобиля. Ответ на второй вопрос можно получить, измерив угол поворота автомобиля вокруг вертикальной оси и величину его поперечного ускорения. Если от датчиков поступают разные ответы на упомянутые выше вопросы, то существует веро­ятность возникновения критической ситуации, при которой необ­ходимо вмешательство ПЗС. Критическая ситуация может прояв­ –  ляться в двух вариантах поведения автомобиля: недостаточная и избыточная поворачиваемость автомобиля. В случае недостаточной поворачиваемости автомобиля ПЗС дозированно подтормаживает заднее колесо на внутренней сто­ ронеповорота, а также воздействует на системы управления рабо­той двигателя и АКП (если автомобиль оборудован автоматиче­ской трансмиссией). В результате добавления к сумме сил тормоз­ ной силы, приложенной к упомянутому выше колесу, вектор ре­зультирующей силы, действующей на автомобиль, поворачивается в сторону поворота и возвращает машину на заданную траекторию движения, предотвращая выезд за пределы проезжей части и обеспечивая тем самым вписываемость в поворот. В случае избыточной поворачиваемости автомобиля ПЗС дози­рованно подтормаживает переднее колесо на внешней стороне по­ворота и воздействует на системы управления работой двигателя и АКП (если автомобиль оборудован автоматической трансмисси­ей). Вследствие чего вектор результирующей силы, действующей на автомобиль, поворачивается наружу поворота, предотвращая тем самым занос автомобиля и следующее за ним неуправляемое вращение вокруг вертикальной оси. Еще одной распространенной ситуацией, в которой требуется вмешательство ПЗС, является объ­езд неожиданно возникшего на дороге препятствия. В случае, если автомобиль не оборудован ПЗС, события часто развиваются по следующему сценарию. Чтобы избежать столкновения с неожи­данно возникшим препятствием, водитель резко поворачивает вле­во, а затем, чтобы возвратиться на ранее занимаемую полосу,  вправо. В результате автомобиль резко поворачивается и возника­ет занос задних колес, переходящий в неуправляемое вращение автомобиля вокруг вертикальной оси. Развитие ситуации в случае с автомобилем, оборудованным ПЗС, выглядит несколько иначе. Водитель пытается объехать пре­пятствие, как и в первом случае. По сигналам датчиков ПЗС распо­знает возникший неустойчивый режим движения автомобиля, производит необходимые вычисления и (в качестве контрмеры) подтормаживает левое заднее колесо, способствуя тем самым по­ вороту автомобиля. При этом сила бокового увода передних колес сохраняется. Пока машина движется по дуге влево, водитель начи­нает поворачивать рулевое колесо вправо. Чтобы способствовать повороту автомобиля вправо, ПЗС подтормаживает правое перед­ нее колесо. Задние колеса при этом вращаются свободно, благодаря чему оптимизируется действующая на них боковая сила увода. Предпринятая водителем смена полосы движения может вызвать резкий поворот автомобиля вокруг вертикальной оси. Чтобы предотвратить занос задних колес, подтормаживается левое переднее колесо. В особо критических ситуациях это торможение должно быть очень интенсивным, чтобы ограничить нарастание боковой силы увода, действующей на передние колеса. Рекомендуется выключать ПЗС при «раскачке» автомобиля, за­стрявшего в глубоком снегу или рыхлом грунте, езде с цепями противоскольжения и проверке автомобиля на динамометриче­ском стенде. Отключение ПЗС осуществляется нажатием кнопоч­ного выключателя на панели приборов, включение – повторным нажатием на указанную клавишу. При запуске двигателя ПЗС находится в рабочем режиме.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: