АВТОМАТНАЯ МОДЕЛЬ КРУИЗ-КОНТРОЛЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

  • В.В. Соловьев Южный федеральный университет
  • А.Я. Номерчук Южный федеральный университет
Ключевые слова: Система круиз-контроля, адаптивная система, аппроксимация крутящего момента, конечный автомат состояний

Аннотация

Целью данной работы является разработка автоматной модели круиз-контроля ав-
томобиля, модели его прямолинейного движения и их комплексного исследования. Данная
работа является актуальной в связи с отсутствием систем адаптивного круиз-контроля
на отечественных автомобилях, высокой загруженности магистралей и утомительному
для водителя движению в пробках. Для достижения поставленной цели в работе решена
задача разработки автоматной модели системы круиз-контроля, включающей десять
возможных состояний с учетом взаимодействия с штатными подсистемами автомобиля
и радаром. В модели учтены диапазоны изменения скоростей движения автомобиля в зави-
симости от оборотов двигателя, а также оценивается длительность торможения в за-
висимости от дорожной обстановки и состояния подсистем автомобиля. На основе ав-
томатной модели получены шесть сценариев работы системы круиз-контроля, учиты-
вающие возможные ошибки и управляющие воздействия на подсистемы автомобиля в за-
висимости от текущей ситуации. При разработке модели прямолинейного движения учи-
тывались силы трения и сопротивления воздуха, сила тяжести, сила тяги и сила инерции.
Модель дополнена зависимостью крутящего момента от частоты вращения коленчатого
вала, полученной путем аппроксимации, а также углом изменения наклона дорожного по-
лотна. В процессе исследований установлено, что для повышения адекватности модели
требуется учитывать динамику двигателя и трансмиссии. Данный недостаток устранен
путем введения двух дополнительных дифференциальных уравнений первого порядка. При исследовании комплексной модели круиз-контроля в качестве регулятора скорости исполь-
зовался ПИД-регулятор и П-регулятор в качестве контроллера препятствий. Настройка
параметров регуляторов выполнялась с использованием генетических алгоритмов из паке-
та MATLAB. Экспериментальные исследования на имитационной модели показали высокую
эффективность разработанных моделей и алгоритмов.

Литература

1. Protasov V.I., Khomutinnikov A.E., Ivannikov M.S. [i dr.]. Sistema adaptivnogo kruizkontrolya
ACC i Radarnye sistemy opoveshcheniya ob opasnom narushenii distantsii
bezopasnosti pri dvizhenii [Adaptive cruise control system ACC and Radar warning systems
for dangerous violation of the safety distance while driving], Internauka [Internauka], 2022,
No. 11-3 (234), pp. 5-7.
2. Sistema kruiz-kontrolya [Cruise control system]. Available at: https://etlib.ru/blog/581-kruizkontrol-
chto-eto-takoe (accessed: 25 February 2023).
3. Savin I.V. Sistema adaptivnogo kruiz-kontrolya v sovremennykh transportnykh sredstvakh
[The system of adaptive cruise control in modern vehicles], Izvestiya TulGU. Tekhnicheskie
nauki [Izvestiya Tula State University. Technical science], 2020, No. 4, pp. 313-316.
4. Pananurak, Worrawut, Somphong Thanok and Manukid Parnichkun. Adaptive cruise control
for an intelligent vehicle, 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics,
2009, pp. 1794-1799.
5. GOST R ISO 15622-2017: Intellektual'nye transportnye sistemy. Sistemy adaptivnogo kruizkontrolya.
Trebovaniya k ekspluatatsionnym kharakteristikam i metody ispytaniya [GOST
R ISO 15622-2017: Intelligent transport systems. Adaptive cruise control systems. Performance
requirements and test methods].
6. Chamraz S., Balogh R. Two Approaches to the Adaptive Cruise Control (ACC) Design. Slovak
University of Technology in Bratislava, 2018, pp. 1-7.
7. Zaytsev E.M. Razrabotka sistemy adaptivnogo kruiz-kontrolya [Development of an adaptive
cruise control system], Nauka bez granits [Science without], 2020, No. 3 (43), pp. 68-75.
8. Gunter G. at all. Are commercially implemented adaptive cruise control systems string stable?,
IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2020, pp. 1-12.
9. Rukovodstvo po ekspluatatsii avtomobilya Lada Vesta i ego modifikatsii [Manual for the car
Lada Vesta and its modifications]. AO «Avtovaz», 2020, 172 p.
10. Lyubimova T.V. Konechnyy avtomat: teoriya i realizatsiya [Finite automaton: theory and implementation],
Universitetskaya nauka [Universitetskaya nauka], 2020, No. 1 (9), pp. 117-121.
11. Volkswagen Driver Assistance Systems: Design and Function. Self-Study Program.
Volkswagen Group of America, Herndon. 2016, 65 p.
12. Kravets V.N. Teoriya avtomobilya [Car theory]. Nizhny Novgorod: NGTU im. R.E. Alekseeva,
2007, 368 p.
13. Sarzhanov D.K., Balabaev O.T., Abishev K.K., Tokanov S.S., Kipshakov B.B. K voprosu
opredeleniya puti tormozheniya avtomobilya [On the issue of determining the path of braking
a car], Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy [International
Journal of Applied and Fundamental Research], 2016, No. 6-3, pp. 424-427.
14. Ageikin Ya.S., Vol'skaya N.S. Teoriya avtomobilya [Car theory]. Moscow: Moskov. gos.
industr. un-t, 2008, 318 p.
15. Tarasik V.I. Teoriya dvizheniya avtomobilya [The theory of car movement]. Saint Petersburg:
BKhV-Peterburg, 2006, 478 p.
16. Sharoglazov B.A., Farafontov M.F., Klement'ev V.V. Dvigateli vnutrennego sgoraniya: teoriya,
modelirovanie i raschet protsessov [Internal combustion engines: theory, modeling and calculation
of processes]. Chelyabinsk: Izd-vo YuUrGU, 2005, 403 p.
17. Khudorozhkov S.I. Modelirovanie raboty sistemy adaptivnogo kruiz-kontrolya avtomobilya v
srede Matlab-simulink [Modeling the operation of the system of adaptive cruise control of a
car in the Matlab-simulink environment], Sb. nauchnykh trudov Mezhdunarodnogo nauchnotekhnicheskogo
simpoziuma i III Mezhdunarodnogo Kosyginskogo Foruma [Collection of scientific
papers of the International Scientific and Technical Symposium and the III International
Kosygin Forum]. Moscow, 2021, Vol. 3, pp. 135-138.
18. Tormoznoy put' Lada Vesta [Braking distance Lada Vesta]. Available at:
https://avtonova37.ru/raznoe/tormoznoj-put-lada-vesta.html (accessed 16 January 2023).
19. Vorob'ev V.Yu., Sablina G.V. Raschet i optimizatsiya parametrov diskretnogo PID-regulyatora
metodom Tsiglera-Nikolsa [Calculation and optimization of parameters of a discrete PID controller
by the Ziegler-Nichols method], Avtomatika i programmnaya inzheneriya [Automation
and Program Engineering], 2019, No. 1 (27), pp. 9-14.
20. Raskin E.M., Denisova L.A., Meshcheryakov V.A. Avtomatizatsiya proektirovaniya sistemy
regulirovaniya c ispol'zovaniem geneticheskogo algoritma optimizatsii [Automation of the design
of a control system using a genetic optimization algorithm], Promyshlennye ASU i
kontrollery [Industrial ACS and controllers], 2012, No. 7, pp. 8-14.
Опубликован
2023-08-14
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ