Исследование работы системы управления курсовой устойчивостью автомобиля, страница 3

Во-вторых, по полученным значениям от датчиков скорости колес, датчика рыскания и датчика боковых ускорений определяется фактическое поведение автомобиля, соответствующее фактическим значениям регулируемых переменных. Далее вычисляется и используется разность между номинальными и фактическими значениями переменных величин как набор управляющих сигналов в контроллере системы VDC.

Для реализации задачи управления боковым уводом каждого колеса в отдельности, т. е. при выполнении основной функции системы VDC, необходимо, чтобы тормозное давление на каждом колесе могло модулироваться независимо от водителя и как этого требует заложенная в память ЭБУ – VDC программа управления. Отсюда очевидно важное различие между системами АВS и VDC. Для системы АВS колесо является объектом управления скоростью его вращения, чтобы предотвратить блокировку и сохранить скольжение колеса малым (в пределах допустимой нормы). При этом предотвращается возможность появления и некоторого воздействия поперечной силы. Для системы VDC автомобиль является объектом управления с целью стабилизации движения в критических ситуациях, когда пробуксовкой колес можно и нужно управлять, чтобы получить требуемые поперечные и продольные силы воздействия на движущийся автомобиль.

Вкритической ситуации, когда автомобиль начинает срываться в движение боковым юзом, ширина полосы скольжения между передними и задними колесами больше ширины автомобиля. Это позволяет выбрать каскадную структуру системы управления, в которой внутренний контур управления с обратной связью управляет пробуксовкой колес, а внешний — движением автомобиля. Такая структура системы управления показана на рисунке 4.

Рисунок 3 Функциональная блок – схема системы  VDC

Во внешнем контуре управления с обратной связью происходит коррекция номинальных значений скольжения колес под требуемое для нештатных условий движения. При этом контроллер скольжения получает сигналы управления от контроллера динамики автомобиля в виде' разностных величин между номинальными и фактическими параметрами движения, а также от датчиков автомобиля. Во внутреннем контуре формируются сигналы управления для исполнительных механизмов, с помощью которых корректируется боковой увод колес до номинальных значений скольжения. Наблюдатель используется для того, чтобы оценить фактическое значение угла бокового увода автомобиля и других неиз-меряемых  величин,   например,   сил   воздействия   на  колеса,   направленных  по нормали. Как и в системе АВS, алгоритм управления запрограммирован и хранится в ПЗУ – VDC. Когда система VDC активирована, контроллер скольжения реализует выборку данных из памяти, сравнивает их с текущими значениями, вырабатывает корректирующие сигналы и передает их на исполнительные устройства.

Система управления двигателем реализована как внутренний контур управления с обратной связью. Номинальные значения сигналов, передающиеся к системе управления двигателем по шине САN -интерфейса, определяют пределы регулирования крутящего момента.

Рисунок 4 Каскадная структура системы VDC с двумя контурами обратной связи

Формирование алгоритма работы системы VDC

Для обеспечения работы системы управления курсовой устойчивостью необходимо знать текущую скорость автомобиля, составляющие которой V_х, V_у будем определять путем интегрирования дифференциальных уравнений:

где а_х, а_у– составляющие ускорения центра масс автомобиля; ω_z– угловая скорость автомобиля относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс.

Кроме того, необходимо текущее значение тангенса угла  между вектором скорости и продольной осью автомобиля, а также теоретическое значение тангенса этого угла . Курсовая устойчивость автомобиля будет обеспечиваться при равенстве этих углов, а значит, и их тангенсов.

Значения  и определяются выражениями:

где l_1п– расстояние от центра масс корпуса автомобиля до задней оси; х_р – координата смещения полюса поворота относительно задней оси автомобиля; – база автомобиля;  – угол поворота задающего (внутреннего переднего) управляемого колеса; В – колея автомобиля.