Устройство для автоматического торможения автомобиля

 

Изобретение относится к автомобильной технике, а именно к системам автоматического управления автомобилем, использующим локационные датчики. Цель изобретения - повышение безопасности движения. Устройство содержит локационный датчик 1 относительной скорости расстояния до впереди идущего автомобиля, датчик 2 собственной скорости автомобиля, блок 3 определения скорости впереди идущего автомобиля, блок 4 расчета безопасной дистанции, блок 5 сравнения и исполнительный механизм 7 замедления Кроме того, в устройство включен контроллер 6 экстренного режима впереди идущего автомобиля Первый вход контроллера связан с выходом блока 3 второй - с выходом датчика 2, выход подключен к исполнительному механизму 7 Контроллер 6 сравнивает действительное и критическое замедления впереди идущего автомобиля и при превышении первым второго включает механизм 7 в режиме экстренного торможения 2 з.п ф-лы, 4 ил. СП с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 60 Т 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4450889/11 (22) 27.06.88 (46) 23.04.91. Бюл. М 15 (71) Ставропольский политехнический институт (72) И,Г. Савватеев (53) 629.113-59 (088.8) (56) Патент США N 4505351, кл. В 60 Т 8/04, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ (57) Изобретение относится к автомобильной технике, а именно к системам автоматического управления автомобилем, использующим локационные датчики. Цель изобретения — повышение безопасности движения. Устройство содержит локацион„„. Ы„„1643245 А1 ный датчик 1 относительной скорости расстояния до впереди идущего автомобиля, датчик 2 собственной скорости автомобиля, блок 3 определения скорости впереди идущего автомобиля, блок 4 расчета безопасной дистанции, блок 5 сравнения и исполнительный механизм 7 замедления.

Кроме того, в устройство включен контроллер 6 экстренного режима впереди идущего автомобиля. Первый вход контроллера связан с выходом блока 3, второй — с выходом датчика 2, выход подключен к исполнительному механизму 7. Контроллер 6 сравнивает действительное и критическое замедления . впереди идущего автомобиля и при превышении первым второго включает механизм

7 в режиме экстренного торможения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1643245

Изобретение относится к автомобильной технике, а именно к системам автоматического управления автомобилем, использующим локационные датчики, Целью изобретения является повышение безопасности движения.

На фиг,1 представлена общая схема устройства для автоматическсго торможения автомобиля; на фиг.2 — схема контроллера экстренного режима; на фиг.3 — алгоритм вычисления критического замедления впереди идущего автомобиля; на фиг.4 — блок расчета критического. замедления.

Устройство для автоматического торможенияя (фиг,1) содержит локацион н ый датчик 1 относительной скорости Ч1г и до расстояния S12 впереди идущего автомобиля и датчик 2 собственной скорости Чг автомобиля. Выход относительной скорости Ч12 датчика 1 и выход датчика 2 собственной скорости Чг подключены к входам блока 3 определения абсолютной скорости V1 впереди идущего автомобиля, выход которого связан с одним входом блока 4 расчета безопасной дистанции S612 до него, к второму входу которого подсоединен выход датчика 2. Выходы расстояния S12 датчика 1 и блока 4 расчета безопасной дистанции S612 подключены к первому и второму входам блока 5 сравнения. Выходы датчика 2 собственной скорости Чг автомобиля и блока 3 определения абсолютной скорости V1 впереди идущего автомобиля связаны с первым и вторым входами контроллера 6 экстренного режима впереди идущего автомобиля. Выходы блока 5 сравнения и контроллера 6 экстренного режима связаны с входом управления исполнительного механизма 7. Блок 3 представляет собой сумматор, Контроллер 6 экстренного режима впереди идущего автомобиля содержит дифференциатор 8 (фиг.2), блок 9 расчета критического замедления j и компаратор 10, Вход дифференциатора 8 образует первый вход контроллера 6. а первый и второй входы контроллера 6 образуют соответствующие входы блока 9.

Дифференциатор 8 рассчитывает текущее замедление )1 впереди идущего автомобиля. Выходы дифференциатора 8 и блока 9 расчета критического замедления j* подключены соответственно к первому и второму входам компаратора 10, выход которого образует выход контроллера 6.

Для выполнения в виде сумматора блока 9 расчета критического замедления j* (фиг.4) последний помимо двух основных входов для переменных сигналов скоростекй V1 и V2 имеет третий вход, на который

50 томобилем не ограничивается только торможением: необходимо обеспечивать устойчивость автомобиля, управлять направлением движения и т.д, Критическое замедление j определяется из следующих соображений. Поддерживаемая безопасная дистанция, определяемая по (2) с предположением (3), является также безопасной и в том случае, когда впереди идущий автомобиль выполняет торможение с замедлением

45 подается постоянный сигнал, соответствующий коэффициенту Ьо.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 3 сигналом относительной скорости Ч12 с локатора и собственной скорости Чг с датчика 2 рассчивается скорость лидера V1:

V1= Ч12+ Ч2. (1)

По величинам Ч1 и V2 в блоке 4 определяется безопасная дистанция:

S 612 = 02 (т 2 + 0,5 т нг ) +

4 О% (2)

2 J 2уст 2 J 1уст где 1а и т тг — времена запаздывания исполнительного механизма замедления и нарастания замедления управляемого автомобиля соответственно;

)1уст И )густ — уСтаНОВИВШЕЕСя ЗаМЕдЛЕние первого и второго автомобилей, определяемые по условиям сцепления колес с дорогой

jiycx = 9,8 px м/с, (3) где p< — коэффициент сцепления.

Сравнение дистанций S12 и S о12 происходит в блоке 5 путем подачи их сигналов на разнополярные входы сумматора и определения рассогласования:

Л Я = S 12 — 8 д12

При Ь S < 0 срабатывает тормозной привод, благодаря чему выполняется корректировка дистанции путем служебного торможения, Сигнал управления исполнительным механизмом 7" замедления, соответствующий по величине режиму экстренного торможения, появляется на выходе компаратора 10, являющемся и выходом контроллера 6 лишь тогда, когда интенсивное замедление впереди идущего автомобиля может вызвать аварийную ситуацию, т,е.. при Jt > j*. если же J1 < J экстренное автоматическое торможение не осуществляется, поскольку по условиям определения критического замедления )1"в этой ситуации водитель сам успеет экстренно среагировать и затормозить автомобиль.

Предпочтение водителю, в этом случае, отдается потому, что процесс управления ав1643245 (6) го

2 Uz At+U)(98 p,) где

Ar=гр+тс2 +05тн2 тс2 05тн2Однако при движении автомобилей возможно такое соотношение скоростей (Ч1< Uz), при котором расчетная безопасная дистанция ЯДд < О, т,е. возможно максимальное сближение автомобилей:

S12 0 30

В этом случае при возникновении аварийной ситуации приемлемо только максимально возможное по условиям сцепления колес замедление с наименьшим запаздыванием, т.е. 35

J* = 9 8 г/тх. (8)

Учитывая это, на основе зависимостей (2) — (8), алгоритм вычисления критического замедления представляется схемой на фиг.3. Для заданных значений скоростей V< 40 и V2 и коэффициента р„рассчитывается по формуле (2) поддерживаемая безопасная дистанция S Д1г. Если эта величина положительна, искомое замедление j* вычисляется по(б), при Shit < 0 J* вычисляют по(8). 45

В блоке 9 расчета критического замедления (фиг.2) не предусмотрен вход для сигнала Ъ,а ввод этой величины осуществляется или в виде константы, или в, виде дискретной величины вручную, субьектив- 50 но. Например, для трех наиболее характерных условий сухо — мокро — гололед могут устанавливаться соответственно ух = 0,7;

0,4; 0,1.

Вычислительно-логические операции в 55

Ф алгоритме расчета j (фиг.3) можно упростить, представив получаемые результаты зависимости j* =f(V); Vz; рх) в полиномиальном аиде, что положительно отражается на

)* = J,< 9,8 фх. (4) а сзади следующий автомобиль совершает в ответ экстренное торможение за счет воздействия водителя, но со свойственным ему запаздыванием. Тогда 5

S 612 = 02 (тр + тс2 + 0,5 тн2 ) +

Uf U) (5)

2 J 2уст 2 )" где тр — время реакции водителя; 10 т с2 — время запаздывания тормозного привода при управлении водителем;

7 н2 время нарастания замедления при управлении водителем. 15

Приравняв правые части в (2) и (5), определяют соответствующее критическое замедление быстродействии и снижении сложности системы. Применяя ортогональное центральное композиционное планирование расчетных точек, для диапазонов параметров;

Ч1 = (10 — 30) м/с;

Ч2 = (10 — 30) м/с;

p, =- О,1 — 0,8, получено следующее полиномиальное уравнение:

J = Ьо + Ь1 V1 + Ь2 Ч7, (9) где bo = 0 204+ б,бб р< 4,518 у7„; ь =-о,огз+ о,313 . p,;

Ьг =0,010-0,172 . <р„.

Значения по (9) имеют среднеквадратичное отклонение 0.21 м/с, На основании зависимости (9) блок 9 расчета критического замедления выполняется в виде сумматора, имеющего три входа.

Выполнение сумматором 9 операций согласно (9) обеспечивает подачу на выход блока 9 сигнала критического замедления.

В частности, при ут» = 0,7. имеют

) =- 2.65 н 0.196 Ч1- 0,110 Ч2. (10)

В блоке 9 по сигналу скорости Vl лидера с первого входа этого блока и по сигналу собственной скорости Vz с второго входа автомобиля с учетом соответствующих коэффициентов передачи входов согласно (9) или (10) сумматор 9 вырабатывает сигнал критического замедления, который далее поступает на второй вход компаратора 10.

Таким образом, при всех нарушениях безопасной дистанции, вызванных слабым торможением лидера или увеличением собственной скорости, корректировка дистанции осуществляется в режиме служебного торможения за счет срабатывания исполнительного механизма 7 от сигнала управления (рассогласования) Ug AS, поступившего от блока 5 сравнения, поскольку сигнал на экстренное торможение от контроллера 6 при этом отсутствует, так как при малых или равных нулю замедлениях)1 лидера имееют )1 < j*, а1* получается достаточно большим согласно (9) или (10). Относительно слабая интенсивность автоматического торможения при этом обеспечивается за счет предварительной настройки системы по козффиенту пропорциональности К;, между замедлением Jz автомобиля и рассогласованием дистанций A S. Например, можно установить

К; р «2,3 1/c . Соответственно, и реакция устройства при слежубной корректировке дистанции получается более слабой, поскольку требуемое замедление определяется соотношением

1643245

j2= K 1Д ДБ, Такое достаточно слабое торможение обеспечит плавный выход автомобиля из опасной зоны, *

В критической ситуации, когда j> > j, срабатывает контроллер 6, и сигнал управления Uj с его выхода также поступает на исполнительный механизм 7. Настройкой контроллера устанавливается такая величина сигналоа Uj, которая обеспечивает включение механизма 7 в режиме экстренного торможения.

Если в любой ситуации водитель берет управление "на себя", при нажатии на педаль тормоза срабатывает микровыключатель (не показаны), разрывающий цепь питания исполнительного механизма 7, что приводит к отключению автоматического устройства, Формула изобретения

1, Устройство для автоматического торможения автомобиля, содержащее локационный датчик относительной скорости и расстояния до впереди идущего автомобиля, первый выход которого соединен с первым входом блока определения абсолютной скорости впереди идущего автомобиля, датчик собственной скорости, связанный с вторым входом блока определения скорости впереди идущего автомобиля и с одним иэ двух входов блока расчета безопасной дистанции, второй из которых соединен с вь.хо дом блока определения скорости впереди идущего автомобиля. при этом выход блока расчета безопасной дистанции подключен к первому входу блока сравнения дистанций, второй вход которого соединен с вторым выходом локационного датчика, а выход

5 блока сравнения связан с исполнительным механизмом управления замедлением автомобиля, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения безопасности движения, оно снабжено контроллером экстренного

10 режима впереди идущего автомобиля, соединенным первым входом с выходом блока определения скорости впереди идущего автомобиля. вторым входом — с выходом датчика собственной скорости автомобиля. а

15 выход контроллера подключен к исполнительному механизму управления замедлением., 2. Устройство по п.1. о т: л и ч а ю щ е ес я тем, что контроллер экстренного режима

20 содержит дифференциатор, блок расчета критического замедления впереди идущего автомобиля, компаратор, при этом вход

:дифференциатора соединен с первым входом контроллера, выход — с первым входом

25 компаратора, один из входов блока расчета критического замедления подключен к ïåðвому входу контроллера, второй — к второму входу контроллера, а выход связан с вторым входом компа ратора, выход которого соеди30 нен с выходом контроллера, 3, Устройство по п.2, о т л и ч à ю щ е ес я тем, что блок расчета критического замедления впереди идущего автомобиля представляет собой сумматор, 1643245

Фиг.4

Составитель С.Макаров

Техред M. Ìîðråí Týë Корректор M.Ïîæî

Редактор Н.Рогулич, Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1203 Тираж 355 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5