Оптимизация алгоритма управления автоматическим торможением колёсного транспортного средства

Введение (постановка задачи и актуальность). Одним из наиболее перспективных и интенсивно развивающихся направлений в области автоматизации управления автомобильным транспортом является создание высокоавтоматизированных транспортных средств.

Цель исследования – поиск решения задачи безопасного автоматического торможения колёсного транспортного средства в терминах минимизации квадратичного функционала качества управления и поиск оптимального технического решения для программно-аппаратной реализации данной системы.

Методология и методы. Для решения задачи применялся метод аналитического конструирования алгоритма управления, основанный на использовании необходимых условий минимизации слагаемых функционала для синтеза закона управления. Максимальное значение замедления ограничивается с учётом идентифицированного сцепления шин с поверхностью, а пороговое значение замедления, с которого начинается торможение выбирается как минимальное из рабочего замедления и двух замедлений, зависящих от дистанции до заднего препятствия.

Результаты и научная новизна. Испытания разработанной функции проводились для автомобиля LADA Vesta, оснащённого гидроблоком антиблокировочной системы с возможностью программного управления. Анализ результатов проведённых исследований показал, что при решении задачи безопасного автоматического торможения перед препятствием программное ограничение тормозного замедления на уровне допустимых скольжений колёс не допускает их блокирования и выполняет функции антиблокировочной системы; программное резервирование расчёта дистанции до переднего препятствия с момента начала торможения позволяет предотвратить большую часть ситуаций с ложными данными от радара при «клевке» автомобиля во время торможения.

Практическая значимость. Программная настройка параметров математических моделей двигателя, трансмиссии и тормозной системы позволяет адаптировать систему автоматического торможения внутри широкого класса моделей автомобилей.

1. Didin F.S., Iridiastadi H. Risk factors for rear-end collision: a systematic literature review / IOP Conference Series Materials Science and 909. – December 2020. DOI: 10.1088/1757-899X/909/1/012076.

2. Tan H., Zhao F., Hao H., Liu Z., Amer A.A., Babiker H. Automatic Emergency Braking (AEB) System Impact on Fatality and Injury Reduction in China // International Journal of Environmental Research and Public Health 17(3):917. – February 2020. DOI: 10.3390/ijerph17030917.

3. Jeong E. Evaluating the effectiveness of active vehicle safety systems // Accident Analysis & Prevention. – 2017. – Vol. 100. – P. 85–96.

4. Иванов А.М., Кристальный С.Р., Попов Н.В. Системы автоматического экстренного торможения. Монография. – М.: МАДИ, 2018. – 180 с.

5. Zamyatina N.Yu., Pilyasov А.N. A New Approach to Developing Northern and Arctic Russian Territories: Local Transport System // Problems of Territory’s Development. – 2018. – Vol. 4 (96). – P. 26–41. DOI: 10.15838/ptd.2018.4.96.2.

6. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. – М.: Наука, 1987. – 712 с.

7. Афанасьев В.Н. Алгоритмический метод построения управлений нелинейным неопределённым объектом // Проблемы управления. – 2015. – № 3. – С. 12–19.

8. Бузников С.Е., Елкин Д.С., Шабанов Н.С., Струков В.О. Задача безопасного автоматического торможения беспилотного автомобиля // Труды НАМИ. – 2016. – № 265. – С. 44–52.

9. Сайкин А.М., Бузников С.Е., Елкин Д.С., Струков В.О. Система автоматического торможения ко лёсного транспортного средства: пат. 2737069 Рос. Федерация. № 2019139276; заявл. 03.12.2019; опубл. 24.11.2020, Бюл. № 33. – 14 с.

10. Бузников С.Е., Елкин Д.С. Идентификация максимальных значений коэффициентов трения скольжения колёс автомобиля: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2007610818, 2007.

11. Правила ООН № 152. Единообразные пред писания, касающиеся официального утверждения автотранспортных средств в отношении опережаю щей системы экстренного торможения (ОСЭТ) для транспортных средств категорий М1 и N1: Добавление 151: Правила № 152 – E/ECE/TRANS/505/Rev.3/Add.151 – 2020.

12. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения механических транс портных средств в отношении опережающих систем экстренного торможения (ОСЭТ): Добавление 130: Правила № 131 – E/ECE/324/Rev.2/Add.130−E/ECE/TRANS/505/Rev.2/Add.130 – 2013.