Ім'я файлу: посібник електроніка автомобілів.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 5202кб.
Дата: 18.02.2022
скачати
Пов'язані файли:
Текстові теги HTML5.docx

78
Рисунок 4.1 - Тривимірні характеристики запалювання:
а -- зберігається у пам'яті ЕСАУ; б -- реалізована відцентровим і вакуумним регуляторами
На рисунку. 4.1, а показана тривимірна калібровочна діаграма, реалізована в ЕБУ автомобільного двигуна щодо КВЗ[11].
На рисунку 4.1, б показана аналогічна залежність, яка дає менше інформації, реалізована відцентрово-вакуумним автоматом. Такі калібровані діаграми називаються тривимірними характеристиками запалювання (ТХЗ).
4.2 Лінгвістичні перетворювачі
Поряд з застосуванням трьохмірних калібровочних и коректуючи діаграм в автомобільних електроних системах автоматичного управління(ЕСАУ) находять застосування лінгвістичні функціональні перетворювачі , вхідними і вихідними параметрами для яких являються так звані лінгвістичні перемінні.
Уточнимо поняття лінгвістичного перетворювача: це перемінна , значеннями якої являються нечіткі під множення, виражені в формі слів чи пропозицій на природній чи штучній мові. На відміну від класичної теорії множення в якій використовуються поняття приналежності чи приналежність елемента до множення, теорія нечітких множень допускає різну степінь приналежності, яка визначається функцією приналежності елемента, значення якої міняються в інтервалі 0,1 .Границя інтервала характеризує повну приналежність до нуля або повну приналежність до одиниці елемента нечіткого множення.
Для реалізаці лінгвістичного перетворювача необхідно опреділититочне фізичне значення її термів. Нехай наприклад перетворювач ТІ може приймати любе значення в діапазоні 5…40°С. Згідно положенню теорії нечітких множень кожному значенню температури із діапазона 5…40°С може бути поставлено в деяке число від 0 до 1, яке оприділяє степінь приналежності давного фізичного значення температури( наприклад
18°С) до того чи іншого терма лінгвістичного перетворювача ТІ. В нашому випадку температурі 18°С можна задати степінь приналежності до терма COLD, рівну 0,4 а до терма COOL – 0,6. Конкретне визначення степені приналежності виробляється експертами.

79
Рисунок 4.3 - Лінгвістична змінна US
На рисунку 4.2 і 4.3 показані функції (степеня) приналежності для лінгвістичних змінних TI і US за умови встановлення температури в салоні. Процедура перетворення значень базової перемінної в нечітку лінгвістичну змінну, що характеризується функцією приналежності, називається фазифікацією.
Насправді найчастіше використовуються трикутні, колообразні і трапецеідальні функції приналежності
(рисунок 4.4). Зазначимо, що використання лінгвістичних змінних
Рисунок 4.4 - Типові функції приналежності: Z-функція,П-функція,Л-
функція,S- функція

80
Рисунок 4.5 - Лінгвістична змінна HTR
означає стиснення даних, таяк одним значенням лінгвістичної перемінної охоплюють весь діапазон значень базової перемінної. Вихідна лінгвістична змінна HTR
(обертів вентилятора отопителя) реалізується у вигляді термів HTROFF (відключено),
HTRLO (малі оберти), HTRMED (середні), HTRHI (високі), HTRMAX (максимальні).
Для функцій приналежності вихідні величини можуть бути показані тільки максимуми
(рисунок 4.5).
4.3 Продукційні правила
Задля реалізації управління задаються (визначаються) продукційні правила, котрі пов'язують вхідні і вихідні лінгвістичні перемінні. Сукупність таких правил описує стратегію управління, застосовується уцьому завданні. Стратегія має бути зрозумілою розробникові на інтуїтивному рівні. Це з продукційних правил, його зміст у тому, щ околи у салоні дуже холодно, а уставка перемикача на панелі клімат-контролю в положенні «жарко», вентилятор отопителя повинен працювати на повну потужність.
Продукційні правила — типові умовні оператори у стислій формі (без ELSE). Інколи їх задають таблицею(рисунок 4.6)
Рисунок 4.6. Продукційні правила
Припустимо, що температура в салоні 18°С, а уставка на панелі управління клімат- контролю 26 °С. Ступінь приналежності 18 °С до терму COOL перемінної TI становить
0,6, а до терму COLD — 0,4 (рисунок 4.2). Ступінь приналежності 26°С до терму
WARM перемінної US становить 0,5, а до терму COMF також 0,5 (.рисунок 4.3). До
інших термів приналежність кульова, тому, відповідно до нечіткої логіки виявляються задіяними такі продукційні правила:

81
IF (TI = COOL) AND (US = WARM) THEN HTR = HTRMED
IF (TI = COOL) AND (US = COMF) THEN HTR = HTRLO
IF (TI = COLD) AND (US = WARM) THEN HTR = HTRHI
IF (TI = COLD) AND (US = COMF) THEN HTR = HTRMED
Тепер потрібно визначити ступеня приналежності антецедентов правил. І тому в нечіткій логіці існують два оператора: MIN(...) і МАХ(...). Перший обчислює мінімальне значення ступеня приналежності, а другий — максимальне значення. Коли застосовувати той чи інший оператор, залежить від того, якою зв'язкою з'єднані посилки у правилі. Якщо використана зв'язка AND, застосовується оператор MIN(...).
Якщо ж посилки об'єднані зв'язкою OR, необхідно застосувати оператор МАХ(...). У нашому прикладі застосуємо оператор MIN(...), оскільки використана зв'язка AND.
Одержимо таке:
MIN(0,6, 0,5) = 0,5
MIN(0,6, 0,5) = 0.5
MIN(0,4, 0,5) = 0,4
MIN(0,4, 0,5) = 0,4
Обчислені значення стають числовими значеннями ступеня приналежності відповідних консеквентов. Наприклад, з першого продукционного правила слід, що ступінь приналежності необхідного числа оборотів вентилятора N до терму HTRMED
(1800 обертів на хвилину) лінгвістичної перемінної HTR становить 0,5. Кажуть, що отриманий нечіткий висновок чи нечітке значення керуючої перемінної. Щоб виконавчий пристрій зміг відпрацювати отриману команду, необхідний етап управління, у якому позбуваються нечіткості і який називається дефазифікацією. Нині відсутня систематична процедура вибору стратегії дефазифікацією.Насправді в системах управління часто використовують центроїдний метод . У дискретному разі для центроїдного методу формула для обчислення чіткого значення вихідної перемінної має вигляд: де z — чітке значення вихідний перемінної; zt — значення вихідної перемінної для
і-го терма з одиничним значенням ступеня приналежності;µ— степінь належності до цьому терму, п — число термов. У нашому прикладі відповідно до рисунку 4.5:
4.4 Застосування нечіткої логіки управління
Застосування нечіткої логіки призводить до своєрідного стиску оброблюваних даних, непотрібно створювати громіздкі багатовимірні калібровані таблиці, але обсяг обчислень зростає. Лінгвістичні функціональні перетворювачі з нечіткою логікою широко використовують у системах самонаведення багатьох автомобільних агрегатів, наприклад, в гідравлічних гальмах і системі ABS. Для ефективного гальмування система ABS обмежує тиск гальмівної рідини, запобігаючи блокування коліс, утримуючи коефіцієнт ковзання S в оптимальних межах 0,05...0,2 (рисунок 4.7).
Коефіцієнт ковзання

82
де Va — швидкість автомобіля, Vk — лінійна швидкість крапки на радіусі колеса.
Системи ABS більшості виробників налаштовані на компромісне значення S = 0,1. Але дорожні умови різні, й на обледенілій дорозі S має бути рівне 0,05, але на сухому асфальті 0,2.
4.4 Застосування нечіткою логіки управління
Рисунок 4.7 - Залежність сили тертя ц від коефіцієнта ковзання S
Алгоритми нечіткої логіки можна побачити у програмному забезпеченні електронних систем автомобіля для визначення КВЗ, управління подачею палива, управління дросельною заслінкою в круїз-контролі, управління автоматичною коробкою передач, в зарядних пристроях
інтелектуальних акумуляторів електромобілів.
Автомобіль — складний об'єкт для керування. Наприклад, система управління динамічною стабільністю й додатковою курсовою сталістю руху з урахуванням нечіткої логіки використовує 200—600 продукційних правил. Але спрацьовування системи значно пришвидшується по рівні з технічним рішенням зц урахуванням калібрувальних діаграм [17|.
Рисунок 4.8 - Описання основної лінгвістичної перемінної TI

83
Процес розробки системи управління з нечіткою логікою функціонування включає:
• визначення лінгвістичних неремінних, нечітких правил, методу дефазифікацї;
• налагодження і аналіз програмної моделі;
• оптимізацію системи управління з урахуванням персональної ЕОМ із реальним об'єктом;
• генерацію коду для мікроконтроллера реальної системи управління.
Рисунок 4.9 - Описання основнїо лінгвістичної перемінної US
Рисунок 4.10 - Описання основної лінгвістичної перемінної HTR
У таблиці (рисунок 4.11) DoS — це ваговий коефіцієнт відповідного правила, у разі DoS = 1. Програмний пакет fuzzy-TECH дозволяє моделювати поведінку проектованої системи. Змінюючи значення вхідних змінних, можна спостерігати відповідні значення вихідних (рисунок 4.13)
На останньому етапі необхідно получити кінцевий варіант програмного коду для конкретного мікроконтролера і якщо потрібно зв’язати його з основю програмою
ЕСАУ. Основу програмного коду складає програмне ядро,апаратно-орієнтоване на конкретний тип процесора. Постачається з пакетом fuzzy-TECH MCU-96 програмне ядро сумісно з такими типами контролерів , як 8051…, 80251.. і інші.

84
Тема 5 Спеціалізовані бортові системи автомобілів
5.1 Сучасна інформаційна система водія
5.1.1 Системи розпізнавання голосу і перетворення тексту в мову
5.1.2 Бортовий комп'ютер
5.1.3 Інформація про стан бортових систем автомобіля
5.2 Бортові засоби відображення інформації
5.2.1 Стрілочні індикатори
5.2.2 Цифрові індикатори (дисплеї)
5.2.3 Індикатори на світлодіодах
5.2.4 Рідкокристалічні дисплеї
5.2.5 Вакуумні флуоресцентні індикатори
5.2.6 Електронно-променеві трубки
5.3 Приладові панелі
5.4 Відображення інформації на лобовому склі
5.5 Перспективні засоби відображення інформації
5.6 Навігаційні системи автомобіля
5.6.1 Функції, структура і складові компоненти навігаційної системи
5.6.2 Датчик азимута (компас)
5.6.3 Датчик швидкості обертання коліс
5.6.4 Гіроскоп
5.7 Навігаційне числення
5.8 Електронні картки
5.8.1 Орієнтування па карті місцевості але конфігурації пройденого шляху
5.8.2 Вибір оптимального маршруту ПО
5.9 Супутникове позиціонує система GPS
5.10 Приклади автомобільних навігаційних систем
5.11 Системи охоронної сигналізації і протиугонні пристрої
5.11.1 Електронні протиугінні системи
5.11.2 Дистанційне керування протиугінними пристроями
5.11.3 Характеристики протиугінних систем з дистанційним управлінням
5.11.4 Робота протиугінної системи з дистанційним управлінням
5.11.5 Види злому і захист від них
5.11.6 Шифратори і дешифратори динамічного коду Keeloq
5.11.7 Іммобілізатор з транспондером
5.11.8 Конфігурація протиугінної системи
5.11.9 Додаткові датчики
5.1 Сучасна інформаційна система водія
Автомобільна
інформаційно-діагностична система
є складовою сучасного автомобіля і призначена для збору, обробки, збереження та відображення інформації про режим руху і технічний стан автомобіля, також зовнішні чинники, що його оточують.
Сьогодні система «водій — автомобіль — дорога — середовище» розглядається як
єдине ціле. Поліпшення руху на перевантажених автомагістралях можливо, якщо водій матиме оперативну інформацію про стан дороги, транспортні потоки і стан керованого автомобіля.

85
Уряди різних країн фінансують проекти, спрямовані на збільшення безпеки, ефективності, пропускної здатності, зменшення забруднення довкілля на великих автомагістралях. Іноді, у цьому зв'язку, говорять про концепцію інтелектуальної транспортної системи. У США і Японії такий проект називається ITS (intelligent transportation system — ITS), у Європі — Telematic.
На рисунку 5.1 наведено блок-схема інформаційної системи водія, але для конкретного автомобіля втілення її може бути іншим. У інформаційній системі міститься кілька підсистем, у тому числі, навігаційну систему, дистанційне керування дверними замками, систему зв'язку «автомобіль — дорога», цифровий аудіо- відео- комплекс, систему повідомлення термінової інформації водієві по радіо. На бортовий комп'ютер надходять також сигнали від компаса, датчика швидкості обертання коліс, датчика положення керма та інших.
Сучасні інформаційні системи водія, з їхніми широкі можливостями, дедалі частіше називають телематичними (утворено від слів телекомунікації і інформатика).
Телематичні системи — це пристрої обміну інформацією між системами автомобіля, водієм навколишнім світом: бортовий комп'ютер, навігаційна система, засоби зв'язку і т.
ін. Електронні блоки управління агрегатами автомобіля (двигун, гальма з ABS і т. ін.) надають інформації системам телематики через шини даних. Очікується, що 2010 року майже всі автомобілі матимуть мінімальний пакет телематики. Система дистанційного управління дверними замками автомобіля широко використовується вже сьогодні.
Портативний передавач, інфрачервоний або радіо, вміщений в руці («брелок»), надсилає цифровий код приймальному пристрою автомобіля. Якщо код правильний, спрацьовує виконавчий механізм і замок відмикається. Якщо система впізнає два кодових посилання як хибні, то дистанційне управління замками блокується, і тоді їх можна відкрити лише ключем, при цьому блокування скидається. Таке рішення виключає добір кодів будь- яким іншим електронним пристроєм з метою викрадення.
Рисунок 5.1 - Блок-схема інформаційної системи водія
Система зв'язку «автомобіль — дорога» забезпечує передачу повідомлень від

86
дорожніх інформаційних служб автомобілю на радіо. Система є інфраструктурою, що складається з прийомо-передатчиків невеличкої потужності на шляхах та засобів для генерації повідомлень. Локальний прийомо-передатчик має обмежений набір фіксованих повідомлень. Різні повідомлення може генерувати стаціонарний комп'ютер та передавати
їх локальним точкам (наприклад, про затори на цьому маршруті). Прийомо-передатчики
інформаційної системи можуть також автоматично отримувати повідомлення від автомобілів, що пересуваються поряд, за допомогою встановлених на них транспондерів.
Транспондер
— це спеціальний автоматичний прийомо-передавач, який встановлено на рухомих об'єктах. У відповідь кодове посилання транспондер передає необхідну інформацію про об'єкт, на якому він встановлений. У авіації транспондери використовують для автоматичної передачі наземним службам параметрів руху літака. У автомобілях транспондери слугують для дистанційного стягування плати за проїзд по шосе, для отримання завантаженості вантажівок, що рухаються трасою і т. ін. Сервісні підприємства мають змогу дистанційно обмінюватися інформацією з бортовою діагностичною системою. У разі виявлення відхилень, водія попереджають відповідним текстом на дисплеї чи інформацією, що оброблена комп'ютером за певною програмою.
Цифровий аудіо-відео комплекс — CD-програвач, радіоприймач — мають загалом розважальне призначення.
Система передачі повідомлень на радіо використовує додатковий канал в УКХ- діапазоні, що потребує спеціального приймача. По радіоканалу передається різна попереджувальна інформація (зсуви, ожеледь). Є можливість передачі інформації, що коректується для даної місцевості, сигналами супутниковою глобальною позиціонувальної системи. Це дозволяє точніше визначити координати автомобіля від
±100 метрів до ±5 метрів.
Технології для організацію такої інформаційної системи існують вже сьогодні.
Потрібно лише створити доцільну та економічно виправдану інфраструктуру, а також систему генерації повідомлень.
5.1.1 Системи розпізнання голосу і перетворення тексту в мовлення
Під час руху автомобіля користування стільниковий телефон чи комп'ютером ускладнене і небезпечне, тому що це відвертає увагу водія від дороги, особливо в напруженому русі в межах міста. Існує програмне забезпечення, що дозволяє розпізнавати мову людини. Водій промовляє у мікрофон, а комп'ютер виконує нескладні команди. Донедавна подібні системи могли розпізнавати один-два голоси після спеціального налаштування комп'ютера.
У концептуальному автомобілі Buick Bengal (General Motors) використовується програмне забезпечення фірми Visteon. Програма розпізнає 118 команд на шести мовах, включаючи місцеві акценти, в умовах відкритого і закритого салону. Водій, не випускаючи з рук керма і не відводячи погляду від дороги, голосом може подати різні команди, починаючи з управління режимом CD-програвача або кондиціонера і закінчуючи зміною швидкості руху автомобіля. Технологія управління голосом дозволить відмовитися від багатьох кнопок й індикаторів на приладовій панелі.
5.1.2 Бортовий комп'ютер
Бортовий комп'ютер (іноді званий маршрутним чи дорожнім процесором) демонструє водієві різну інформацію, необхідну на маршруті, про стан автомобіля, керує

87
засобами зв'язку автомобіля з зовнішнім світом, з навігаційною системою і т. ін.
Зазвичай бортовий комп'ютер подає інформацію на цифровий дисплей, скеровується з пульту управління на приладову панель автомобіля. На рис. 5.2 показаний пульт управління з рідкокристалічним дисплеєм одного з типів бортових комп'ютерів.
Розпочато застосування і більш зручних кольорових графічних сенсорних дисплеїв з програмованими віртуальними органами управління (рис. 5.3). Випускаються портативні комунікатори і органайзери, які можна під’єднувати до шини даних автомобіля.
Відповідне програмне забезпечення зробило їх частиною автомобільної інформаційної системи.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

скачати