مطالب برتر

دانلود رایگان مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه خودرو

دانلود رايگان مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه خودروReviewed by مدير نياز خودرو on Feb 3Rating:

دانلود رایگان مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه خودرو

دانلود رایگان مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه خودرو

دانلود مقاله در انتهای مطلب

نیازهای کارکردی

سیستم کنترل سرعت بهینه نمونه ایدئال یک سیستم کنترل حلقه بسته است در شکل ۱ این سیستم به صورت نمودار بلوکی بسته است . هدف از به کارگیری این سیستم دادن امکان تنظیم سرعت خودرو به راننده است ،وقتی سیستم کنترل سرعت بهینه فعال شود ،به صورت خودکار سرعت خوردو را ثابت نگه می دارد . این سیستم باید در برابر سرعت خودرو (که اندازه گیری می شود )واکنش نشان می دهد و گاز را مطابق آن تنظیم کند. زمان واکنش این سیستم مهم است تا احساس نشود که موتور دل می زند و سرعت کم و زیاد می شود .


شکل – ۱

در حال حاضرامکانات دیگری نیز در این سیستم گنجانده می شود تا مثلا بتوان با فشردن یک شستی سرعت خودرو را به تدریج کم یا زیاد کرد . بیشتر سیستمهای کنترل سرعت بهینه می توانند آخرین سرعت تنظیمی را به خاطر بسپارند و وقتی راننده یک شستی را فشار می دهد ،سرعت خوردو را به همان اندازه برسانند . به طور خلاصه ، یک سیستم کنترل سرعت بهینه باید بتواند کارهای زیر را انجام دهد ،این سیستم باید بتواند :

  • سرعت خودرو را ،در مقدار مورد نظر تثبیت کند ،
  • سرعت خودرو را طوری حفظ کند که دل زدن به حداقل برسد ،
  • به خودرو امکان تغییر سرعت بدهد ،
  • وقتی ترمز گرفته می شود بلافاصله دست از کنترل سرعت بردارد ،
  • آخرین سرعت تنظیمی را به خاطر بسپارد ،
  • واجد خصیصه های ایمنی باشد .

در ادامه همین بخش در مورد این موضوع ها بحث خواهیم کرد.

توصیف سیستم

سیستم کنترل سرعت بهینه از طریق یک کلید اصلی به کار می افتد . این کلید را نیز مغزی سوئیچ کنترل می کند . در بیشتر سیستمهای کنترل سرعت بهینه،وقتی کلید اصلی قطع باشد ،سرعت در حافظه سیستم ثبت نمی شود. حافظه این سیستمها با زدن کلید «تنظیم »برنامه ریزی می شود ،اما این کلید معمولا هنگامی عمل می کند که شرایطی مشابه شرایط زیر فراهم باشد :

  • سرعت خودرو از ۴۰ کیلومتر در ساعت بیشتر باشد ،
  • سرعت خودرو از ۲۰۰ کیلومتر در ساعت کمتر باشد،
  • آهنگ تغییر سرعت از ۸ کیلومتر در ساعت در ثانیه کمتر باشد ،
  • اگر خودرو جعبه دنده خودکار دارد جعبه دنده در حالت «حرکت »باشد ،
  • ترمز یا کلاج گرفته نشده باشد ،
  • دور موتور پایدار باشد
  •  

    وقتی این سیستم تنظیم شد و به کار افتاد سرعت خودرو را با تقریب ۳ تا ۴ کیلومتر در ساعت ثابت نگه می دارد تا پدال ترمز یا کلاج فشرده شود ،کلید «از سرگیری» زده شود یا کلید کنترل اصلی سیستم قطع شود و سیستم وکنترل سرعت بهینه از کار بیفتد . آخرین سرعتی که خودرو با آن حرکت می کرده است در حافظه سیستم ثبت می شود ،مگر اینکه کلید اصلی قطع شده باشد . اگر دوباره به سیستم کنترل سرعت بهینه نیاز پیدا شود ،با فشردن شستی «تنظیم » خودرو و سرعت خود را حفظ می کند و هر گاه شستی «از سرگیری»فشرده شود خودرو شتاب می گیرد تا به سرعت تنظیمی قبل برسد . وقتی خودرو با سرعتی از پیش تنظیم شده در حرکت است ،هرگاه راننده شستی «تنظیم» را فشار دهد و آن را در همین وضعیت نگه دارد ، خودرو شتاب می گیرد تا به سرعت مطلوب برسد و راننده شستی را رها کند . وقتی راننده ،مثلا برای سبقت گرفتن ،گاز بدهد و سرعت خود را از سرعت تنظیمی بالاتر ببرد ،پس از پایان سبقت با رها کردن پدال گاز سرعت خودرو کاهش می یابد تا به مقدار تنظیم شده قبلی برسد .

  • اجزای سیستم کنترل سرعت بهینه

اجزای اصلی یک سیستم متداول برای کنترل سرعت بهینه به شرح زیر است .

کار انداز :

برای کنترل وضعیت گاز از چند روش استفاده می شود در خودروهایی که به سیستم گاز برقی مجهزند سیستم کنترل سرعت بهینه از کارانداز موجود استفاده می کند . برای کنترل کابل گاز از موتور استفاده می شود ،هر چند در بسیاری از موارد نیز می توان از دیافراگمی استفاده کرد که با خلاء کار می کند و به وسیله سه شیر ساده کنترل می شود . این روش در شکل ۲ نشان داده شده است . وقتی افزایش سرعت مورد نظر باشد شیر «x» باز می شود و فشار کم منیفولد هوا (بنزین)به یک طرف دیافراگم می رسد . فشار جو در طرف دیگر دیافراگم ،سبب جابجایی دیافراگم و در نتیجه جابجایی دریچه گاز می شود . برای کاهش سرعت شیر «x» بسته و شیر «y»باز می شود و فشار جو در محفظه برقرار می شود . فنر دیافراگم را عقب می راند . اگر هر دو شیر بسته باشند وضعیت دریچه گاز ثابت می ماند . معمولا شیر «x» بسته و شیر«y»باز است . بنابراین در صورت بروز هر نوع عیب برقی ،سیستم کنترل سرعت بهینه درگیر نمی ماند و خلا منیفولد مختل نمی شود . شیر «z» ایمنی بیشتری تامین می کند و با پدالهای ترمز و کلاج کنترل می شود .

مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه

شکل – ۲

کلید اصلی و چراغ هشدار دهنده

کلید اصلی سیستم کنترل سرعت بهینه یک کلید ساده قطع /وصل است که روی جلوداشبرد ،در جایی که راننده به آسانی به آن دسترسی پیدا کند ،نصب می شود . لامپ هشدار دهنده ممکن است بخشی از این کلید یا بخشی از نمایشگر اسباب های اندازه گیری اصلی باشد تا در میدان دید راننده قرار گیرد .

کلید های «تنظیم» و از «سر گیری»

کلیدهای تنظیم و از سر گیری روی فلکه فرمان یا روی لوله فرمان نصب می شوند . وقتی این کلید ها روی فلکه فرمان نصب شوند برای برقراری اتصال به کلکتور نیاز است .شستی تنظیم سرعت را در حافظه ثبت می کند و می توان از آن برای افزایش سرعت خودرو و سرعت ثبت شده در حافظه نیز استفاده کرد . شستی از سر گیری به خودرو امکان می دهد که به آخرین سرعت تنظیمی برسد ،کار دیگر این شستی از کار انداختن موقتی سیستم کنترل سرعت بهینه است .

کلید ترمز

کلید ترمز بسیار مهم است زیرا ترمز گیری در حالتی که سیستم کنترل سرعت بهینه سعی در حفظ سرعت خودرو دارد خطرناک است . این کلید معمولا از نوع بسیار مرغوب است و به جای کلید چراغ ترمز ،یا به منزله مکمل آن نصب می شود و با حرکت پدال ترمز به کار می افتد . تنظیم این کلید اهمیت دارد .

کلید کلاچ یا جعبه دنده خودکار

کلید کلاچ به صورتی شبیه کلید ترمز نصب می شود . این کلید سیستم کنترل سرعت بهینه را از کار می اندازد،تا در هنگام گرفتن کلاچ دور موتور افزایش نیابد .کلید جعبه دنده خودکار فقط هنگامی به سیستم کنترل سرعت بهینه اجازه فعالیت می دهد که جعبه دنده در وضعیت «حرکت» باشد . هدف از به کارگیری این کلید نیز جلوگیری از افزایش بیش از حد دور موتور در حالتی است که جعبه دنده در دنده های «۱» یا «۲» است و سیستم کنترل سرعت بهینه تلاش می کند سرعت خودرو را افزایش دهد و به میزان مطلوب برای رانندگی در آزادزاه برساند .

حسگر سرعت

حسگر سرعت در این سیستم غالبا همان حسگری است که سرعت سنج از آن استفاده می کند . در غیر این صورت از انواع مختلف حسگر می توان استفاده کرد که متداول ترین آنها سیگنال پالسی تولید می کند . فرکانس این سیگنال با سرعت خودرو متناسب است .

  • واحد کنترل الکترونیکی و پاسخ سیستم

در شکل ۳ نمودار بلوکی واحد کنترل الکترونیکی سیستم کنترل سرعت بهینه نشان داده شده است . بسیاری از سیستمهای کنترل سرعت بهینه با استفاده از روش کنترل تناسبی – انتگرالی کار می کنند . در روش کنترل تناسبی حلقه پسخورد یک سیگنال خطا ایجاد می کند . این سیگنال خطا با اختلاف بین خروجیهای مطلوب و واقعی متناسب است . سرعت خودرو خروجی نهایی یک سیستم کنترل سرعت بهینه است ، اما این خروجی به وضعیت دریچه گاز بستگی دارد که به وسیله کارانداز کنترل می شود .

مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه

شکل – ۳

سیستم الکترونیکی باید پس افت بین حرکت دریچه گاز و تغییر سرعت خودرو را نیز به حساب بیاورد .اگر سیستم بیش از اندازه واکنش نشان دهد، سرعت خودرو بیش از حد افزایش می یابد و واکنش بیش از اندازه در جهت دیگر نیز سبب کاهش بیش از حد سرعت خودرو می شود. به عبارتی دیگر سیستم به صورت صحیح میرا نمی شود ( فرو میرا می شود) و نوسان می کند، شبیه فنری در سیستم تعلیق که کمک فنر نداشته باشد. اگر فقط از کنترل تناسبی استفاده شود، سیستم در معرض این مشکل قرار می گیرد و علت آن خطاهای حالت پایا در سیستم است. برای رفع این مشکل در سیستم، کنترلگر انتگرالی نیز می کنجانند. بدین ترتیب سیگنال نهایی مجموع سیگنالهای کنترل تناسبی و انتگرالی است کنترلگر انتگرالی سیگنالی تولید می کند که شیبی صعودی یا نزولی است و سیگنال خطای اصلی متناسب است. با استفاده از کنترل انتگرالی سیگنال خطای نهایی به سمت صفر میل می کند. بنابراین ترکیب این در صورت از کنترل، و وزن دهی به هر یک، ضریب میرایی سیستم کنترل الکترونیکی را تعیین می کند. در شکل ۴ اثر ضرایب میرایی مختلف بر سرعت خودرو نشان داده شده است .این چهار نوع پاسخ در مهندسی و الکترونیک شناخته شده اند و می توان با مدل سازی ریاضی آنها پاسخ سیستم را محاسبه کرد .

مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه

شکل – ۴

روش بالا را می توان با هر دو سیستم الکترونیکی قیاسی و رقمی اجرا کرد . اساس کار یکی است زیرا در هر دو سیستم می توان از سیستمهای کنترل تناسبی و انتگرالی استفاده کرد . پیش از طراحی مدار می توان بعضی مقادیر نظری را به شرح زیر محاسبه کرد :

(۲d

= G iبهره کنترل انتگرالی

= G pبهره کنترل تناسبی

= w nفرکانس طبیعی سیستم

= Mجرم خودرو

= Cضریب اصطکاک (مکانیکی)که به صورت تجربی تعیین می شود

= dضریب میرایی

  • سیستم وقفی کنترل سرعت  بهینه

در حال حاضر سیستم معمولی کنترل سرعت بهینه تکامل یافته و به درجه بالایی از توانایی کار رسیده است . اما استفاده از این سیستم در بسیاری از جاده های اروپا چندان عملی نیست زیرا در این جاده ها میزان عبور و مرور همواره در تغییر است و غالبا جاده بسیار شلوغ می شود . در بسیاری از موارد راننده ناگزیر می شود برای افزایش یا کاهش سرعت خودرو ،سیستم کنترل سرعت بهینه می تواند ، به صورت خودکار سرعت خودرو را متناسب با وضعیت رفت و آمد سایر خودروها ،تنظیم کند، این سیستم سه هدف اصلی را دنبال می کند :

  • حفض سرعتی که راننده انتخاب کرده است ،
  • فق دادن این سرعت و حفظ فاصله ایمن با خودرو جلویی ،
  • هشدار دادن در صورت وجود خطر تصادف .

در شکل ۵ اجزای سیستم وفقی کنترل سرعت بهینه پایه و سیستمهای پیچیده تر نشان داده شده است . اجزای اصلی اضافی عبارتند از حسگر پیشروی و حسگر زاویه فرمان . بدیهی است که حسگر اول اهمیت بیشتری دارد . از اطلاعات مربوط به زاویه فرمان برای تکمیل داده های حسگر پیشروی و ایجاد تمایز بیشتر میان سیگنالهای اعلام خطر و سیگنالهای کاذب استفاده می شود . دو نوع حسگر پیشروی مورد نظر است ؛ نوع اول حسگر پیشروی راداری و نوع دوم حسگر پیشروی لیداری است هر دو نوع حسگر واحدهای فرستنده و گیرنده دارند ؛ در سیستم راداری از سیگنالهای میکروویو با فرکانسی در حدود ۳۵ گیگا هرتزاستفاده می شود. براساس زمان بازتاب این حسگر فاصله تا خودروی جلویی تعیین می شود . در حسگر لیداری از یک دیود لیزری یرای تولید سیگنال های نور فروسرخ استفاده می شود و بازتاب این سیگتالها را به وسیله دیود نوری آشکار سازی می کنند . این دو نوع حسگر مزایا و معایبی دارند . باران و مه بر سیستم راداری تاثیر نمی گذارد ،اما لیدار با شناسایی بازتابگرهای استاندارد عقب خودرو جلویی می تواند به شیوه گزینشی عمل کند رادار می تواند از پل ها ،درختها ،تیر های برق و سایر اشیایی که معمولا در کنار جاده یافت می شوند بازتاب های قوی تولید کند . سیستم راداری به سبب بازتاب های چند مسیره ،ممکن است با برنگشتن سیگنال نیز مواجه شود . در شرایط آب و هوایی ایده ال ،به نظر می رسد که سیستم لیداری بهتر باشد ،اما با تغییر وضع آب و هوا ،سیستم لیداری اعتماد پذیری خود را از دست می دهد . با هر یک از این دو حسگر ،بهتر است از پرتوی استفاده شود که واگرایی آن در هر یک از امتداهای عمودی و افقی در حدود ۲٫۵ درجه باشد در زمان نگارش این کتاب هر دو حسگر هنوز در مرحله تکمیل بودند . یکی از نکات مهم آن است که سیگنالهای خودروهای دیگری که مجهز به این سیستم اند ،نباید سبب بروز خطا شود .

مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه

شکل – ۵

اساسا سیستم وفقی کنترل سرعت بهینه همانند سیستم معمولی کنترل سرعت بهینه کار می کنند ، اما وقتی سیگنال حسگر پیشروی مانعی را در برابر خودرو آشکار سازی می کند ،سرعت خودرو کاهش می یابد . اگر سیستم نتواند صرفا با تغییر وضعیت دریچه گاز فاصله بهینه تا خودروی جلویی را تامین کند  به راننده هشدار می دهد . سیستمهای پیچیده تر می توانند کنترل جعبه دنده و ترمز ها رانیز در اختیار بگیرند ،اما این سیستم ،اگر چه بسیار نوید بخش است ،هنوز در مرحله اولیه تکمیل است . یاداوری این نکته نیز بجاست که هدف از طراحی سیستم وفقی کنترل سرعت بهینه کاستن از بار راننده است ،نه کنترل کامل خودرو .

دانلود رایگان مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه

دانلود رایگان مقاله سیستم کنترل سرعت بهینه

منبع : سایت نیاز خودرو


 

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

4 + 6 =