функции

водителя:

(В - параметр интенсивности управления;

LK – плечо управления;

KР – коэффициент передачи регулятора.

Анализ эксплуатационных свойств управляемого движения автомобиля

Рис. 6. Структура объектов идентификации параметров системы ВОДИТЕЛЬ - АВТОМОБИЛЬ – ДОРОГА - СРЕДА для анализа управляемого движения

Рис. 7. Общая схема проведения эксперимента

Рис. 8. Сетка для съёма данных с видеокадра

По положению маркера на рулевом колесе на картинной плоскости достаточно просто рассчитать угол поворота рулевого колеса. На рис. 9 показаны процессы поворота рулевого колеса в натурном эксперименте, совмещенные для сравнения с моделированием управляемого движения.

Рис. 9. Процесс поворота рулевого колеса

В четвертой главе приведены расчетные исследования по выбору оптимальных характеристик управления с целью обеспечения безопасности движения и легкости управления. Особое внимание уделено выбору критерия качества управляемого движения.

Сделано предположение о единстве принципов функционирования систем, в которых регулятором является как человек, так и роботизированное устройство. В обоих случаях надежность управления в первую очередь определяется обеспечением безопасности движения автомобиля. Но в случае, когда управляющим звеном является человек, появляются дополнительные требования к надежности управления, связанные с эргономикой управления и сочетаемостью свойств управляемого объекта (автомобиля) с психическими закономерностями, обуславливающими комфортную деятельность человека-оператора. Постановка проблемы выбора оценочного критерия надежности управления, базируется на понятии «траектория системы в пространстве состояний».

Пространство состояний (рис. 10) представляет полный набор фазовых координат, зафиксированных в данный момент времени:-обобщенные координаты: положение базовой точки, курсовой угол и другие координаты, соответствующие принятой расчетной схемы движения автомобиля;

- поворот управляемых колес;

- параметры состояния отдельных систем: усилие на рулевом колесе, производные обобщенных координат и другие параметры процессов, которые включаются в схему исследования.

Все возможные траектории оцениваются по критерию надежности управляемого движения (функционал управления) (у. В диссертации предложено в качестве такого критерия выбрать эффективную дистанцию «переставки» - минимальную дистанцию до препятствия, при которой маневр выполняется для заданной скорости движения без нарушения обозначенного пространства маневра и с учетом всех принятых ограничений для процесса управления - Пу=(Заданная ширина маневра, Заданная ширина динамического коридора, Заданный предельный размах поворота рулевого колеса).

Выделяются следующие области пространства траекторий, в каждой из которых определяется оценочный параметр (у:

(ут - в области технически достижимых траекторий;

(уо - в области траекторий, ограниченных физическими возможностями человека-оператора (расчетная область, принятая в диссертации);

(ук - в области траекторий с комфортным управлением.

Поиск оптимального значения принятого критерия ведется в пространстве параметров регулятора Пр = (?р, LK, LП), где, LП - параметр, задающий характеристику заданной траектории направляющей точки, ?р - параметр интенсивности регулятора, LK-плечо регулирования. В пространстве этих параметров проводится сканирование по возможным значениям, область которых определена на стадии их идентификации в различных видах экспериментальных проб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Предложено описание процесса управления движением автомобиля на основе следящей системы с оптимизацией целевой функции управления.

2. Выбран новый вид целевой функции управления как минимум функционала отклонения от заданной контрольной траектории направляющей точки, находящейся на продольной оси автомобиля.

3. Для выбранной целевой функции управления найден вид передаточной функции регулятора следящей системы.

4. Предположено и обосновано, что работа регулятора следящей системы определяется общим алгоритмом, как для случая, когда регулятором является человек (водитель), так и в случае, когда регулятором является автоматизированная система управления.

5. Для регуляторов любого вида (водитель или автоматизированная система) установлен ограниченный набор параметров, задающих их работу в конкретной дорожной ситуации:

- плечо управления (расстояние от базовой точки автомобиля до направляющей точки);

- параметр интенсивности управления, входящий в передаточную функцию;

- параметры контрольной траектории направляющей точки.

6. Для регулятора, реализующего управление водителем, значения параметров регулятора определяются физическими возможностями человека и изменяются в зависимости от дорожной ситуации. Значения параметров регулятора-водителя могут заменяться в достаточно широких пределах.

7. На основе эксперимента определены ориентировочные границы изменения параметров регулятора-водителя, ?в=0,1/1с, Lk =10/30м, при которых достаточно точно воспроизводится управляемое движение автомобиля в реальных дорожных ситуациях, в диапазоне скоростей до 30м/с.

8. В связи с неоднозначностью воспроизведения управляемого движения на стадии проектирования рекомендовано качество управляемого движения оценивать на основе оптимизации единого критерия безопасности движения (эффективная дистанция «переставки») при варьировании параметров регулятора в области их допустимых значений. Для расчетных режимов получена оценка введенного критерия в диапазоне (у =20/40м, в диапазоне скоростей до 30м/с. Данную процедуру можно интерпретировать как процесс обучения водителей управлению для конкретной дорожной ситуации.

9. Подтверждена возможность проведения экспериментов по моделированию управляемого водителем транспортного средства в лабораторных условиях на созданном в МАДИ автобусе – тренажере.

10. Для развития прикладного направления управлением движения автомобиля рекомендуется обозначить основной объект управления (автомобиль) в единстве с регулятором как УПРАВЛЯЕМЫЙ АВТОМОБИЛЬ. Это снимает ограничения на конкретную реализацию состава системы и каналов взаимодействия внутри неё.

11. В предложениях по развитию прикладного направления управлением движения автомобиля показано место разработанной теории как единого формата представления закона управления, который должен генерироваться ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АВТОМОБИЛЯ в концепции самоуправляемого автомобиля.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В издании из перечня ВАК:

Долгов, И.А. Управление курсовым движением автомобиля по направляющей точке / Б.М. Додонов, В.И Кольцов, И.А. Долгов // Вестник Удмуртского университета, Математика. Механика. Компьютерные науки.: периодический научный журнал. Вып. 4, 2009. – Ижевск: УдГУ. – С. 33 – 45