Устройство следящего управления продольным движением автомобиля

Устройство следящего управления продольным движением автомобиля

Реферат

 

Изобретение предназначено для автоматического управления продольным движением автомобиля в условиях городского насыщенного транспортного потока. Технический результат заключается в снижении ошибок слежения по положению за счет формирования управления автомобилем на основе измеренных относительной скорости и отклонения от опорной дистанции расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, а также на основе оценки величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных (нормированных к собственной массе автомобиля) сил сопротивления качению и воздуху автомобиля. Устройство следящего управления продольным движением автомобиля содержит измеритель относительной скорости и расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, задатчик опорной дистанции, формирователь разности измеренного расстояния и опорной дистанции, датчик удельной силы, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля, блок управления и блок оценивания величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных (нормированных к собственной массе автомобиля) сил сопротивления качению и воздуху автомобиля. 8 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области управления движением транспортных средств и предназначено для автоматического управления продольным движением автомобиля в условиях городского насыщенного транспортного потока.

Наиболее выделяющейся особенностью современного транспорта является коллективный характер движения. В разной степени это свойственно всем видам транспорта, но в наивысшей проявляется на сухопутных транспортных магистралях, где нередко принимает форму насыщенного потока с предельными (особенно в городских условиях) значениями интенсивности, динамичности движения и минимальными расстояния между автомобилями, зачастую составляющими единицы метров.

При всем совершенстве современных автомобилей, главным элементом, предотвращающим их столкновение, является человек-водитель, выполняющий роль наиболее ответственного звена следящей системы управления автомобилем. Индивидуальность и определенная ограниченность психофизических качеств человека являются причиной неполной адекватности его реакции на состояние насыщенного потока с предельными (особенно в городских условиях) значениями интенсивности, динамичности и минимальными расстояния между автомобилями и, как следствие, даже незначительные ошибки слежения приводят к авариям на городских транспортных магистралях. В частности, водитель автомобиля, движущегося в потоке, не в состоянии зарегистрировать вовремя (на начальной стадии) возникающие изменения скорости и режима работы двигательно-тормозной системы впереди едущего транспортного средства непосредственно своими органами чувств, что приводит к запаздыванию его действий [1, стр. 38-43]. В связи с этим, становится актуальной проблема создания устройства следящего управления продольным движением автомобиля, наиболее полно компенсирующего в соответствующей части несовершенство субъективного психофизического фактора, позволяющего уменьшить ошибки слежения и снизить число аварий в насыщенном потоке с предельными (особенно в городских условиях) значениями интенсивности, динамичности движения и минимальными расстояния между автомобилями.

Известен способ и устройство [2] для автоматического регулирования скорости движения автомобиля и расстояния, отделяющего его от впереди едущего автомобиля, содержащее регулятор скорости движения автомобиля с заданной скоростью при отсутствии в зоне обнаружения впереди едущего автомобиля; регулятор интервала для поддержания задаваемой дистанции между автомобилем и впереди едущим в зоне обнаружения автомобилем; средство установления начала изменения пути движения автомобиля; регулятор уменьшения величины задаваемой дистанции при переходе автомобиля на левую полосу движения; регулятор ограничения предельной величины ускорения автомобиля при последующем переходе на правую полосу движения при отсутствии в зоне обнаружения впереди едущего автомобиля. Кроме того, автомобиль оснащен средством определения расстояния до впереди едущего автомобиля.

Основным недостатком рассматриваемого устройства является большая величина ошибок слежения по положению (отклонение от задаваемой дистанции расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством в направлении пути следования во время активизации режима слежения). Это обусловлено тем, что в рассматриваемом устройстве-аналоге на интервалах времени, когда осуществляется режим слежения, т.е. поддержание задаваемой дистанции между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, реализована наиболее простая схема слежения, в которой управление двигательно-тормозной системой автомобиля формируется только на основе данных об отклонении от задаваемой дистанции расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, т.е. не используется более полное управление двигательно-тормозной системой автомобиля, формируемое с привлечением дополнительных данных, таких, например, как скорость автомобиля относительно впереди едущего транспортного средства и величина, равная сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных (нормированных к собственной массе автомобиля) сил сопротивления качению и воздуху автомобиля.

Следовательно, данное устройство-аналог для автоматического регулирования скорости движения автомобиля и расстояния, отделяющего его от впереди едущего автомобиля, по причине больших ошибок слежения не может быть использовано для следящего управления продольным движением автомобиля в насыщенном потоке с предельными значениями интенсивности, динамичности движения и минимальными расстояниями между автомобилями.

Известен также способ и устройство следящего управления для автомобиля [3], содержащее измеритель расстояния, измеряющий расстояние между автомобилем и едущим впереди транспортным средством, измеритель относительной скорости, измеряющий относительную скорость между автомобилем и едущим впереди транспортным средством, блок управления, который на основании выходных величин измерителей расстояния и относительной скорости управляет выходной мощностью двигателя внутреннего сгорания автомобиля при разгоне автомобиля с места с учетом относительной скорости и независимо от расстояния таким образом, что относительная скорость становится нулевой, если измеренное измерителем расстояние не достигает заранее определенного опорного значения. Управление выходной мощностью двигателя осуществляется на основе относительной скорости и расстояния, когда последнее, по меньшей мере, сравняется с опорным (задаваемым) значением дистанции.

Недостатком такого устройства-аналога являются большие ошибки слежения по положению, обусловленные тем, что для формирования управления двигателем автомобиля учитываются не все параметры движения; например, не учитывается величина, равная сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля, что не позволяет реализовать управление в более полном виде и снизить ошибки слежения по положению.

Таким образом, данное устройство-аналог следящего управления для автомобиля по причине больших ошибок слежения по положению также не может быть использовано для следящего управления продольным движением автомобиля в насыщенном потоке с предельными значениями интенсивности, динамичности движения и минимальными расстояниями между автомобилями.

Известное устройство-аналог следящего управления для автомобиля [3] по своей технической сущности, функциональному назначению и достигаемому техническому результату является наиболее близким к заявляемому изобретению на устройство следящего управления продольным движением автомобиля и рассматривается в дальнейшем в качестве устройства-прототипа.

В основу изобретения положена задача создания устройства следящего управления продольным движением автомобиля, позволяющего снизить ошибки слежения по положению между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, осуществляющего следящее управление продольным движением автомобиля на основе данных об отклонении от опорной дистанции измеренного расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, о величине измеренной относительной скорости между автомобилем и впереди едущим транспортным средством и, кроме того, на основе данных, полученных оценкой (определение с помощью специальных приемов, не связанных с прямыми измерениями, приближенного значения величины) величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля.

Поставленная задача решается тем, что в устройство следящего управления продольным движением автомобиля, содержащее измерители относительной скорости и расстояния, задатчик опорной дистанции, формирователь разности измеренного расстояния и опорной дистанции, блок управления, при этом измеритель расстояния и задатчик опорной дистанции подключены ко входам формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции, выход которого подключен ко входу блока управления, к другому входу которого подключен измеритель относительной скорости, выход блока управления предназначен для подачи сигнала управления на двигательно-тормозную систему автомобиля, дополнительно включены четыре интегратора, три формирователя разности, четыре сумматора, восемь усилителей и датчик удельной силы, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля, при этом входы усилителей с нечетными номерами подключены к выходу первого формирователя разности, а входы усилителей с четными номерами подключены к выходу второго формирователя разности, выходы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого усилителей подключены попарно к первому и второму входам первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, соответственно, кроме того, выход первого сумматора подключен ко входу первого интегратора, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора, выход второго сумматора подключен ко входу второго интегратора, выход которого подключен к первому входу третьего формирователя разности и входу блока управления одновременно, выходы третьего и четвертого сумматоров подключены соответственно ко входам третьего и четвертого интеграторов, выходы которых соответственно подключены к первым входам первого и второго формирователей разности, одновременно выход четвертого интегратора подключен к третьему входу третьего сумматора, вход датчика удельной силы подключен к двигательно-тормозной системе автомобиля, а выход датчика удельной силы подключен ко второму входу третьего формирователя разности, выход которого подключен к третьему входу четвертого сумматора, кроме того, ко второму входу первого формирователя разности подключен выход формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции, ко второму входу второго формирователя разности подключен выход измерителя относительной скорости.

В заявленном устройстве следящего управления продольным движением автомобиля общими существенными признаками для него и для его прототипа являются: - наличие конструктивных элементов в виде измерителей расстояния и относительной скорости, задатчика опорной дистанции, формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции, блока управления; - наличие связей между измерителем расстояния, задатчиком опорной дистанции и формирователем разности измеренного расстояния и опорной дистанции; между измерителем относительной скорости, формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции и блоком управления, а также связей между блоком управления и самой двигательно-тормозной системой автомобиля.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного устройства и прототипа показывает, что первый, в отличие от прототипа, имеет следующие существенные отличительные признаки: - наличие конструктивных элементов в виде четырех интеграторов, четырех сумматоров, трех формирователей разности, восьми усилителей и датчика удельной силы; - наличие связей интеграторов, сумматоров, формирователей разности, усилителей и датчика удельной силы между собой, а также с формирователем разности измеренного расстояния и опорной дистанции, с измерителем относительной скорости и блоком управления, а также связи датчика удельной силы с двигательно-тормозной системой управляемого автомобиля.

Совокупность признаков, обеспечивающих достижение технического результата: - наличие конструктивных элементов в виде измерителей дистанции и относительной скорости, задатчика опорной дистанции, формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции, четырех интеграторов, четырех сумматоров, трех формирователей разности, восьми усилителей, датчика удельной силы и блока управления; - наличие связей интеграторов, сумматоров, формирователей разности, усилителей, блока управления, задатчика опорной дистанции и датчика удельной силы между собой и с измерителями расстояния и относительной скорости, а также связи датчика удельной силы с двигательно-тормозной системой автомобиля.

Технический результат от применения заявленного устройства следящего управления продольным движением автомобиля заключается в снижении ошибок слежения по положению, возникающих при слежении автомобиля за впереди едущим транспортным средством.

Данная совокупность известных и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата.

Именно такая совокупность всех существенных признаков позволила создать устройство следящего управления продольным движением автомобиля.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т. е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для промышленного применения.

Сущность заявленного устройства следящего управления продольным движением автомобиля поясняется чертежами: фиг. 1 - блок-схема устройства следящего управления продольным движением автомобиля; фиг. 2 - развернутая блок-схема устройства следящего управления продольным движением автомобиля; фиг. 3 - функциональная блок-схема устройства следящего управления продольным движением автомобиля; фиг. 4 - диаграмма зависимости среднеквадратичного значения ошибки слежения от величины постоянной времени оценивания; фиг. 5 - диаграмма зависимости среднеквадратичного значения ошибки слежения от величины весового коэффициента m, фиг. 6 - диаграмма линий уровня нормы матрицы функционала качества управления; фиг. 7 - временные диаграммы ошибки слежения по положению при применении прототипа и заявленного устройства для ситуации умеренной динамики потока автомобилей; фиг. 8 - временные диаграммы расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством при экстренной остановке последнего (наезд на препятствие).

Заявленное устройство (фиг. 1) состоит из измерителя расстояния 1, задатчика опорной дистанции 2, измерителя относительной скорости 3, формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4, блока оценивания 5, блока управления 6 и датчика удельной силы 7. На фиг. 1 показан также объект управления - двигательно-тормозная система автомобиля 8.

Измеритель расстояния 1 выполняет измерение расстояния Z_r - между автомобилем и впереди едущим транспортным средством. Задатчик опорной дистанции 2 задает опорное значение дистанции R_о между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, которое выдерживается автомобилем при помощи установленного на нем заявленного устройства следящего управления продольным движением автомобиля. Измеритель относительной скорости 3 измеряет относительную скорость Z_V движения автомобиля относительно впереди едущего транспортного средства. Формирователь разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4 формирует на своем выходе величину Z_r-R_о, пропорциональную отклонению измеренного расстояния Z_r от опорной дистанции R_о. Блок оценивания 5 формирует оценку (знак "^" над переменными служит для обозначения их оценок, т.е. приближенного значения) величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля. Блок управления 6 формирует управление W двигательно-тормозной системой автомобиля на основе данных о величине измеренной относительной скорости, отклонения измеренного расстояния от опорной дистанции, а также на основе оценки величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля. Датчик удельной силы 7 измеряет величину удельной (на единицу массы автомобиля) силы u, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля.

Функционирование заявленного устройства управления продольным движением автомобиля обеспечивают связи формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4 и измерителя относительной скорости 3 с блоком оценивания 5, в котором производится формирование оценки величины, равной сумме ускорения ведущего автомобиля и удельных сил сопротивления качению и воздуху ведомого, управляемого автомобиля. В свою очередь формирователь разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4 на своем выходе формирует величину Z_r-R_о, равную отклонению расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством от опорной дистанции между ними на основе данных, поступающих от измерителя расстояния 1 и задатчика опорной дистанции 2. От формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4 и измерителя относительной скорости 3, а также от блока оценивания 5 в блок управления 6 направляются для формирования управления двигательно-тормозной системой автомобиля текущие данные о величине относительной скорости _V, об отклонении расстояния между автомобилем и впереди едущим транспортным средством от опорной дистанции Z_r-R_о а также об оцененной величине Связь датчика удельной силы 7 обеспечивает поступление в блок оценивания 5 текущих данных о величине удельной силы u, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля.

В развернутом виде (фиг. 2) заявленное устройство следящего управления продольным движением автомобиля состоит из измерителей расстояния 1 и относительной скорости 3; задатчика опорной дистанции 2; формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4; первого 9, третьего 13, пятого 19, седьмого 22 усилителей электрических сигналов с коэффициентами усиления mk_X4, mk_X3, mk_X1 и mk_X2, соответственно; второго 11, четвертого 15, шестого 20, восьмого 21 усилителей электрических сигналов с коэффициентами усиления k_V4, k_V3, k_V1 и k_V2, соответственно; первого 12, второго 16, третьего 23, четвертого 26 интеграторов электрических сигналов; первого 10, второго 14, третьего 24, четвертого 25 сумматоров и сумматора 29; первого 17, второго 18, третьего 27 формирователей разности и формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4; усилителей электрических сигналов 28, 30 с коэффициентами усиления p₁, p₂, соответственно; датчика удельной силы 7, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля.

Заявленное устройство следящего управления продольным движением автомобиля в более детальном изложении применительно к развернутой блок-схеме устройства следящего управления продольным движением автомобиля (фиг. 2) работает следующим образом: измерители расстояния 1 и относительной скорости 3 измеряют расстояние Z_r и относительную скорость Z_V между автомобилем и впереди едущим транспортным средством, а после сравнения измеренного расстояния Z_r в формирователе разности 4 с опорным значением дистанции R_о вырабатываемым задатчиком опорной дистанции 2, на выходе формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4 вырабатываются электрические сигналы, пропорциональные отклонению Z_r-R_о измеренного расстояния от опорной дистанции. Текущие данные об относительной скорости Z_V и отклонении Z_r-R_о измеренного расстояния от опорной дистанции направляются в блок оценивания 5 на вторые входы второго 18 и первого 17 формирователей разности, соответственно, а через усилители 30 и 28 - в сумматор 29 блока управления 6, в котором управление W формируется как сумма величин, пропорциональных относительной скорости Z_V и отклонению Z_r-R_о измеренного расстояния от опорной дистанции. На выходе первого формирователя разности 17 формируется разность измеренного Z_r-R_о (от формирователя разности измеренного расстояния и опорной дистанции 4) и оцененного (от третьего интегратора 23) отклонений расстояния от опорной дистанции, а на выходе второго формирователя разности 18 формируется разность измеренной Z_V (от измерителя скорости 3) и оцененной (от четвертого интегратора 26) величин относительной скорости. С выхода первого 17 и второго 18 формирователей разности сигналы через первый 9, третий 13, пятый 19, седьмой 22 усилители и второй 11, четвертый 15, шестой 20, восьмой 21 усилители, соответственно, поступают на первый 10, второй 14, третий 24, четвертый 25 сумматоры, с выхода которых направляются на входы первого 12, второго 16, третьего 23, четвертого 26 интеграторов, соответственно. На выходах первого 10, второго 14, третьего 24, четвертого 25 сумматоров формируются данные о скорости изменения величины производная от оценки величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля), о скорости изменения величины оценка величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля), о скорости изменения величины оценка отклонения измеренного расстояния от опорной дистанции), о скорости изменения величины оценка относительной скорости), соответственно. Все это позволяет на выходе второго интегратора 16 сформировать оценку величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля, которая направляется в блок управления 6 (на сумматор 29) для формирования дополнительного слагаемого управления двигательно-тормозной системой автомобиля. Данные о величине удельной силы u, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля, с помощью датчика удельной силы 7 направляются в блок оценивания 5 на второй вход третьего формирователя разности 27, на первый вход которого поступают данные об оцененной величине равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля. Полученная на выходе третьего формирователя разности 27 разность поступает на третий вход четвертого сумматора 25 для корректировки оцененной величины скорости изменения относительной скорости автомобиля, которая после интегрирования в четвертом интеграторе 26 поступает одновременно на первый вход второго формирователя разности 18 и на третий вход третьего сумматора 24 для коррекции скорости изменения оценки отклонения измеренного расстояния от опорной дистанции. При этом, если данные о расстоянии и относительной скорости между автомобилем и впереди едущим транспортным средством получаются непосредственно путем измерений указанных величин, то данные о величине, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля, вырабатываются с помощью блока оценивания 5, не требующего дополнительных измерений.

Таким образом, заявленное устройство осуществляет выработку управления двигательно-тормозной системой автомобиля на основе данных об отклонении измеренного расстояния от опорной дистанции, данных измерения относительной скорости и данных оценки величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля.

Функциональная блок-схема заявленного устройства следящего управления продольным движением автомобиля представлена на фиг. 3. Основной составной частью заявленного устройства является блок оценивания 5, который содержит усилитель 31, формирователь разности 32, сумматор 33, интегратор 34, усилитель 35, усилитель 36. Элементы блока оценивания 5, представленные на фиг. 3, являются многоканальными. Так, усилитель 31 эквивалентно представляет первый 9 (фиг. 2), второй 11, третий 13, четвертый 15, пятый 19, шестой 20, седьмой 22, восьмой 21 усилители; формирователь разности 32 (фиг. 3) эквивалентно представляет первый 17 (фиг. 2)и второй 18 формирователи разности; сумматор 33 (фиг. 3) эквивалентно представляет первый 10 (фиг. 2), второй 14, третий 24, четвертый 25 сумматоры; интегратор 34 (фиг. 3) эквивалентно представляет первый 12 (фиг. 2), второй 16, третий 23, четвертый 26 интеграторы; многоканальность усилителя (с коэффициентами усиления, равными единице) 35 (фиг. 3) выражается в том, что на вход формирователя разности 32 подаются сигналы от третьего 23 (фиг. 2) и четвертого 26 интеграторов и, наконец, многоканальность усилителя (с коэффициентами усиления равными единице) 36 (фиг. 3) выражается в структуре соединения элементов интегратора 34 и сумматора 33 между собой. Кроме блока оценивания 5, на функциональной блок-схеме изображены элементы 1,2, 3,4, 5, 6, 7 и 8, назначение которых соответствует блок-схемам (фиг. 1 и 2).

Функциональная блок-схема (фиг. 3) позволяет рассматривать работу элементов обратной связи заявленного устройства следящего управления продольным движением автомобиля. Из функциональной блок-схемы следует, что в формирователе разности 32 производится сравнение измеряемого вектора (Z_r - R_о, Z_V)^T с оцененным вектором состояния на выходе системы где Z_r= R₁-R₂+_r - измеренное расстояние; Z_V= r₂+_V - измеренная относительная скорость; r₁ = R₁-R₂-R_о - отклонение расстояния R₁-R₂ от опорной дистанции R_о, R₁ - положение (координата на траектории движения) впереди едущего транспортного средства; R₂ - положение (координата на траектории движения) автомобиля; R_о - опорная дистанция; относительная скорость; _r и _V - инструментальные погрешности измерителей расстояния и относительной скорости, соответственно; оценки величин r₁, r₂, соответственно.

Вектор состояния системы r = (r₁, r₂, F, f₁)^T имеет свои производную и оценку где оценка величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля; скорость изменения величины Полученная разность векторов (разность измеренных и оцененных в блоке оценивания 5 отклонений расстояния от опорной дистанции и относительной скорости) через матрицу обратной связи K (усилитель 31) поступает для коррекции оцениваемых величин на вход сумматора 33. С выхода интегратора 34 сигнал через матриц динамики системы Ф (усилитель 36) направляется на вход сумматора 33. Матрица динамики системы Ф отражает структуру уравнений, описывающих систему "автомобиль - впереди едущее транспортное средство", что отображается в структуре соединения элементов интегратора 34 и сумматора 33 между собой. Через матрицу вектора выхода H (усилитель 35) оценка вектора состояния поступает в виде вектора выхода на вход формирователя разности 32 для сравнения с измерениями Z_V и Z_r-R_о.

Рассмотрим два основных режима работы заявленного устройства.

Пусть величина элемента Z_r вектора измерений Z = (Z_r, Z_V)^T в какой-то момент времени уменьшается относительно опорной дистанции R_о за счет замедления движения впереди едущего транспортного средства, т.е. за счет уменьшения относительной скорости Z_V; тогда полученные на выходе формирователя разности 32 уменьшающиеся отрицательные значения элементов вектора r через усилитель 31 поступают на вход сумматора 33, что приводит к уменьшению элементов вектора после интегрирования в интеграторе 34, и к уменьшению элементов вектора Так как в оцененный вектор состояния входит, кроме элементов , еще и элемент являющийся оценкой величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля, то уменьшается также и величина В целом это приводит к уменьшению величины управления (блок 6), а затем и удельной силы u, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля 8, т.е. - к замедлению движения автомобиля и восстановлению расстояния _r, близкого к опорной дистанции R_о. В свою очередь уменьшающееся значение удельной силы u, которое поступает на вход сумматора 33, приводит к дополнительному уменьшению величины а следовательно, к дополнительному уменьшению величины управления W, что затем приводит к дополнительному увеличению замедления автомобиля и к дополнительному восстановлению расстояния Z_r, еще более близкого к опорной дистанции R_о и т.д. В результате указанных процессов уменьшающаяся величина удельной силы u, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля, приводит к замедлению его движения и восстановлению расстояния Z_r до заданной величины опорной дистанции R_о.

Рассмотрим второй режим работы заявленного устройства.

Пусть величина элемента Z_r вектора измерений Z = (Z_r, Z_V)^T в какой-то момент времени увеличивается относительно опорной дистанции R_о за счет увеличения скорости движения впереди едущего транспортного средства, т.е. за счет увеличения относительной скорости Z_V; тогда полученные на выходе формирователя разности 32 увеличивающиеся положительные значения элементов вектора r через усилитель 31 поступают на вход сумматора 33, что приводит к увеличению элементов вектора после интегрирования в интеграторе 34, и к увеличению элементов вектора состояния Так как в оцененный вектор состояния входит, кроме элементов , еще и элемент являющийся оценкой величины, равной сумме ускорения впереди едущего транспортного средства и удельных сил сопротивления качению и воздуху автомобиля, то увеличивается также и величина Все это приводит к возрастанию величины управления (блок управления 6), а затем и удельной силы u, развиваемой двигательно-тормозной системой автомобиля 8, т.е. - к ускорению движения автомобиля и восстановлению расстояния Z_r, близкого к опорной дистанции R_о. В свою очередь увеличивающееся значение силы u, которое поступает на вход сумматора 33, приводит к дополнительному возрастанию величины а следовательно, к дополнительному возрастанию величины управления W, что затем приводит к дополнительному увеличению скорости автомобиля и к дополнительному восстановлению расстояния Z_r еще более близкого к опорной дистанции R_о и т.д. В результате указанных процессов увеличивающаяся удельная сила u, развиваемая двигательно-тормозной системой автомобиля, приводит к ускорению его движения и восстановлению расстояния Z_к до заданной величины опорной дистанции R_о.

Следовательно, в заявленном устройстве формируется оцененный вектор состояния (включая компоненту ), который изменяется в соответствии с изменениями элементов вектора измерения Z = (Z_r, Z_V)^T. Выработанная в заявленном устройстве оцененная величина наряду с Z_r и Z_V используется для формирования управления W, что обуславливает у заявленного устройства свойства следящего управления продольным движением автомобиля.

Таким образом, в сравнении с прототипом заявленное устройство содержит в управлении W дополнительную компоненту которая обеспечивает снижение ошибок слежения.

Величины параметров элементов (фиг. 3) непосредственно влияют на значения ошибок слежения. Так величины элементов матрицы обратной связи K (усилитель 31) обуславливают динамические свойства оценивания, т.е. величину вектора называемого вектором ошибки оценивания. Следовательно величины элементов матрицы обратной связи K влияют на точность определения оценки по отношению к величине F. Применение порядка выбора элементов матрицы обратной связи K, приведенного в приложении 1, минимизирует ошибки слежения, реализуемые заявленным устройством следящего управления продольным движением автомобиля.

Для более детального описания работы заявленного устройства следящего управления продольным движением автомобиля обращаемся к аналитическим выражениям, описывающим протекающие в нем процессы.

Уравнения продольного движения автомобиля и впереди едущего транспортного средства в удельных силах (ускорениях) на единицу массы имеют вид: где значения индекса i относятся соответственно к впереди едущему транспортному средству (i=1) и к автомобилю (i=2), F_i - удельная сила i-го автомобиля.

Соотношение удельных сил, действующих на автомобиль, либо на впереди едущее транспортное средство, записываем в следующем виде [1, стр. 3-11]:, F_i=(D_i-T_i)-(A_i+Q_i), i=1,2, (2) где (D_i-T_i) - удельная (нормированная к массе автомобиля (i=1) либо к массе впереди едущего транспортного средства (i=2)) сила, развиваемая его двигательно-тормозной системой; D_i - удельная (нормированная к массе автомобиля (i=1) либо к массе впереди едущего транспортного средства (i=2)) сила, развиваемая его двигательной системой; T_i - удельная (нормированная к массе автомобиля (i=1) либо к массе впереди едущего транспортного средства (i=2)) сила, развиваемая его тормозной системой; A_i - удельная (нормированная к массе автомобиля (i=1) либо к массе