油门控制（精选12篇）
油门控制 篇1
一、项目背景
随着国民经济发展和国民消费水平的提高, 汽车已广泛进入普通国民家庭, 随之而来机动车驾驶员数量迅猛增长, 截至2012年6月底, 全国机动车驾驶员数量达到2.47亿, 与2011年年底相比, 新增驾驶员1143万人。其中, 汽车驾驶员为1.86亿人, 占机动车驾驶员总数的75.3%。3年以下驾龄的驾驶员有9471万人, 占全国机动车驾驶员总数的38.34%。其中, 驾龄不满1年的驾驶员有2701万人, 占全国机动车驾驶员总数的10.93%。新驾驶员由于驾车经历短, 操作时手脚和大脑自然配合的本能反应还没形成, 因此遇到突发情况, 错将油门当制动踩的严重事故频繁发生。在网站上搜索:“错把油门当成制动的事故”找到相关结果约805万条。据交通管理部门的一项统计数据表明, 车祸原因有相当大一部分, 是由于驾驶员遭遇突发情况错把油门当成制动, 而酿成惨祸。特别是在驾驶里程5万km以内的女性司机最容易发生。因误踩油门导致的车祸如此之多, 让人触目惊心。面对这些严酷的现实, 若能有—种实际有效的防护装置, 来防止误将油门当制动踩的事故发生, 将使汽车的安全性能提升到一个新的阶段。对保障人们的生命财产安全有着非常重大的意义。
二、当前防误踩油门技术概况
当前汽车技术不断地涌现出新发明、新材料、新技术和新工艺, —些针对性的智能汽车安全技术, 对于紧急制动时的误操作具有一定防护能力, 如碰撞规避系统, 此类系统利用在车辆上的探测装置, 如超声波传感器、红外探测器等对车辆的临近区域进行扫描探测。当预测到危险时, 向驾驶员提出警示或者自动采取相应的措施。但是, 此类技术较为复杂且成本高, 目前只用于少数的高档汽车上, 在国民车辆上并没有得以广泛应用。因而当前这项技术创新设计有很多, 现有公开发表的创新设计大体可分为两大类:
1-油门踏板2-油门踏板转轴3-摆杆4-油门踏板轮5-转速放大轮6-外圈7-内圈8-拉杆9-回位弹簧10-转轴
(一) 电控式装置
通过传感器检测油门踏板的速度, 然后经中央控制器处理后发出指令, 控制执行机构执行相关动作如图1所示。该装置是—个典型的三元件控制系统, 输入部分为油门踏板位置探测装置8, 用于拾取油门踏板连杆7的位置状态变化和响应时间间隔等信号;中央控制器4根据信号的变化速率和响应时间间隔综合判断是否误踩油门进而发出相应的控制指令;执行机构包括两部分, —是启动汽车气动制动系统的控制阀5, —是断开汽车油路的控制阀6。整个装置通过探测元件判定驾驶员将油门误踩成制动时, 则发出指令, 打开气压辅助制动系统进行制动, 同时断开汽车油路, 以免发生制动和加速同时起效的现象, 如果判断司机属正常操作, 则系统不动作。
图4误踩油门自动控制系统
这类装置不足之处是:只适用于气压制动的车辆, 而使用气压制动的车辆都是营业运输的大型车辆, 这类车都由职业驾驶员操作, 他们操作技术娴熟, 发生误操作的几率极小。因此没有多大的应用价值。
(二) 机械式装置
如图2所示的机械式装置。整个装置由三部分组成:转速放大机构、转速感应机构和操纵机构。转速放大机构的作用可以包括三个方面:1.将油门踏板转轴2的转速放大至转轴10, 便于转速感应机构更好的识别;2.缩短响应时间, 提高识别精度;3.通过不同的传动比来适用不同的车辆结构。转速感应机构是整个装置中的关键部分, 它必须要能够实现快速、有效地对转速加以区别。转速感应机构的原理是利用旋转所产生的离心力, 可以有多种结构设计, 如超越离合器、离心卡死机构等。转速感应机构可由与转轴10固联的内圈7、外圈6和内外圈之间的离心感应元件组成。当内圈转速超过某一临界值时, 离心感应元件动作而带动外圈随之转动, 否则外圈将不会转动。通过计算确定合适的转速临界值, 转速感应机构即可根据输入的角加速度大小来判断当前驾驶员的操作是否为紧急制动情况下的误踩油门, 并将产生相应的动作, 即外圈转动。通过外圈转动来拉动制动器制动。
当转速感应机构判定为驾驶员误踩油门动作时, 操纵机构必须要能够实现紧急制动和快速熄火。
此装置的特点是:1.无需改变汽车电路;2.占用空间大, 不适合小型客车的车内空间布置;3.机械传动部件容易卡滞, 可靠性差;4.由于各车的踏板有效行程和自由行程不同, 转速感应机构的放大比例难以确定;5.机械结构复杂。这种装置控制误差大, 虽然某种程度上避免了误操作但也容易出现误控制。
三、误踩油门自动控制系统
综合当前的各类防误操作装置, 存在的共同难题是:1.判断踩踏油门踏板速度的传感器的精确度, 如果误差大, 造成的结果是误控制;2.制动能源问题。要实现避开驾驶员的误操作实现自动制动, 必须要有制动能量, 目前可利用的制动能量是气压制动, 而气压制动仅装备在大型车辆上, 在绝大多数的家用轿车上无法实现。
图5微机 (单片机) 控制部分电路图
本文“误踩油门自动控制系统”的设计, 可以解决上述难题。如图3所示:自动控制系统, 由微计算机 (单片机) 控制部分和执行部分二大部分组成。该系统依托广泛装备在家用轿车上的电子驱动防滑系统为制动执行机构, 利用其制动蓄能器为制动能量。
如图4所示:当驾驶员打开点火开关时, 自动控制系统自动对系统进行2s自检, 有故障即点亮故障指示灯, 无故障进入监控程序, 对驾驶员操作油门工况进行随时监测, 当监测到驾驶员操作不正常时, 微机 (单片机) 迅速进行对比运算, 当判定此刻驾驶员属误踩油门时, 系统自动启动制动程序, 指令驱动电路动作同时执行两项自动操作:1.驱动防滑系统电磁阀, 释放系统储备的制动能量, 对车轮进行制动;2.驱动断路继电器, 切断点火开关电路, 使油门踏板加速失效, 发动机熄火。此时发动机由动力机变为阻力机, 形成发动机倒拖制动。这两项操作共同使汽车迅速减速停车, 从而避免发生事故。30s后系统自动关闭, 复原监控程序。驱动电路断电, 驱动防滑系统和点火开关电路恢复正常。汽车自动恢复原有功能, 无需任何额外操作。
(一) 微机 (单片机) 控制部分
微机 (单片机) 控制机构, 如图5所示, 由监测模块、控制模块和驱动模块三个模块组成。
a.监测模块随时监测驾驶员踩踏油门的操作工况。
b.控制模块是以驾驶员踩踏板的速度, 来区分驾驶员的操作意图是紧急制动, 还是急加速行驶。通过调查研究, 驾驶员遇到突发危险时踩制动具有“急促”性, 正常加速踩油门一般比较悠缓, 即使是急加速两者也有明显的区别。经过试验, 驾驶员在紧急情况下踩制动踏板全程, 需的时间小于0.5s;而正常踩油门踏板全程的时间则大于1.5s;急加速踩油门踏板全程的时间在0.9~1.3s之间。当踩油门踏板的时间等于或小于0.5s时, 即判定为紧急制动工况, 控制模块即触发驱动电路, 对汽车进行制动和熄火控制, 维持控制30s后系统复位, 驱动电路断开, 汽车恢复正常行驶功能。系统只维持控制30s的设计, 是考虑汽车通常在120km/h速度行驶时从开始制动到停车的时间不会大于15s, 停车后要能够迅速自动恢复汽车原有的功能。当然30s时间是否合适还有待商榷, 可以通过编程来调整。
c.驱动模块将触发信号放大成驱动电流, 驱动继电器动作使发动机熄火、驱动防滑系统制动和系统工作指示灯点亮。
1. 监测模块
监测模块的功能是:随时检测驾驶员踩油门踏板的工况。主要由旋转式电位器、LM331芯片和若干电阻电容等组成。
电路原理参见图6, 在油门踏板的心轴上连接一电位器作为踏板速度传感器, 利用旋转式的可变电阻, 将制动踏板的位移转换成电阻值, 通过分压电路将电阻值转换为电压值, 这样就实现了踏板直线位移转换成随之变化的电压信号。为了使单片机能够识别油门踏板的速度, 需要得到油门踏板瞬间的电压变化率。也就是要将电压信号转换成频率信号供单片机识别。
电压转换频率电路:用LM331电压与频率转换芯片, 将变化的电压转换为对应的变化频率, 供控制模块的8051单片机来实现对频率变化率的检测, 电压与频率的对应关系通过其中的电阻R和电容C元件来调节, 作为调试时的微调用。
2. 控制模块
控制模块是自动控制系统的核心, 主要功能是分析数据, 判断信号正常或非正常, 当信号为非正常时触发驱动电路。控制模块由8051单片机、晶振器、光电管和若干电阻、电容、三极管、二极管等组成, 如图7所示。
控制模块采用8051单片机, 并要给单片机操作程序进行编程。单片机最小系统包括晶振电路, 复位电路和上电指示电路, 通过定时/计数口T0获得变化的频率信号, 再经过内部预编的程序, 利用中断实现对0.1ms时间内频率变化率检测, 即踏板速度的检测。当踩板位移速度≤0.5s时, 判定为误操作, 即通过输出端子36、37、38、39输出高电平触发4个驱动电路动作。
3. 驱动模块
驱动模块的功能是:将控制模块的信号转换成可以驱动电磁阀动作的电能。主要由放大三极管和继电器组成。驱动任务有三项, 由4个端子执行驱动。一项是驱动车轮制动电路, 由2个端子38、39来驱动2个隔离电磁阀执行制动;一项是驱动发动机熄火电路, 由一个端子37驱动断路继电器;一项是驱动指示电路, 由端子36来驱动指示灯, 指示系统工况。
驱动模块由二级放大电路来驱动继电器向执行元件供电。如图8所示:三极管Q1、Q3、Q5为一级放大, 单片机37pin、38pin、39pin连接基极B, 5V电源加在集电极C, 发射极E连接Q2、Q4、Q6的基极B;三极管Q2、Q4、Q6为二级放大, 12V电源经继电器K1、K2、K3的磁场线圈加在集电极C, 发射极E搭铁。
当8051单片机37pin、38pin、39pin输出高电平时, Q1、Q3、Q5的基极B得到高电位, 而放大导通, 使Q2、Q4、Q6的基极B电位升高而导通。这时12V的常电电流经继电器K1、K2、K3的磁场线圈和Q2、Q4、Q6三极管搭铁, 继电器K1、K2闭合, 使驱动防滑系统的总泵隔离电磁阀和蓄能器隔离电磁阀通电而产生制动;继电器K3闭合, 断路继电器K4通电, 使发动机点火断路而熄火。
当8051单片机36pin输出高电平时工作指示灯点亮, 表示系统处于自动控制制动工况。
(二) 执行部分
自动制动系统的执行部分由制动执行模块和发动机熄火执行模块两个模块组成。
1. 制动执行模块
制动执行部分是利用现代汽车配备的“驱动防滑系统”的制动控制装置来执行制动的。
驱动防滑系统简介:
驱动防滑系统功能是:在驱动滑转时自动调节滑移率, 充分利用驱动车轮的最大附着力。表现在 (1) 汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力; (2) 能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力; (3) 减少了轮胎的磨损与发动机油耗。
驱动防滑系统控制方式主要有以下几种:
a.对发动机输出转矩进行控制;
b.对驱动轮进行制动控制 (这就是我们要利用的控制) 。
该系统主要由轮速传感器、控制单元ECU、ABS执行器、驱动防滑制动执行器组成。
驱动防滑制动执行器主要由隔离电磁阀总成和制动供能总成组成。
(1) 制动供能总成
该装置主要由电动供液泵、蓄能器和压力开关 (压力传感器) 组成, 见图9所示。它通过管路与制动总泵和防滑系统隔离电磁阀总成相连。
1-制动液液位开关2-制动总泵3-比例阀门4-制动总泵隔离电磁阀5-压力开关6-单向阀7-制动防抱死和驱动防滑电子控制器8-蓄能器9-油泵10-蓄能器隔离电磁阀11-储液器隔离电磁阀12-电磁阀13-回流泵14-蓄液器15-驱动轮制动器16-从动轮制动器17-驱动防滑执行器18-制动防抱死执行器
压力开关 (或压力传感器) 安装在隔离电磁阀总成旁。它的开关信号送入ECU后, 用来控制防滑系统电动供液泵是否运转。当液压高于13.24 N/mm时开关断开, 当液压低于9.32 N/mm时开关闭合, 接通供液泵电机电路, 油泵工作给蓄能器增压为驱动轮制动储备能量。
(2) 隔离电磁阀总成
如图9所示, 该装置主要由3个二位二通隔离电磁阀组成, 即制动总泵隔离电磁阀、蓄能器隔离电磁阀和储液器隔离电磁阀。该装置通过管路与制动总泵、制动压力调节器、制动供能总成相连。
在驱动防滑系统未介入时, 3个隔离电磁阀均不通电。
在驱动防滑系统介入时, 三个隔离电磁阀在ECU的控制下全部通电。
(1) 制动总泵隔离电磁阀4是常开阀门, 通电后关闭, 阻断制动器与制动总泵的通道使各自独立。防止蓄能器隔离电磁阀工作时高压制动液倒流至制动总泵。
(2) 蓄能器隔离电磁阀10是常闭阀门, 通电后打开, 使蓄能器中的高压制动液经ABS电磁阀进入制动器进行制动。
(3) 储液器隔离电磁阀11也是常闭阀门, 通电后打开, 它的作用是回流ABS电磁阀对制动器减压时的制动液。
当驱动防滑系统停止工作时ECU断电复位, 制动总泵隔离电磁阀和蓄能器隔离电磁阀复位, 同时输出电路分别向蓄能器隔离电磁阀10和油泵电机9充电2s使制动分泵的制动油回位, 并重新建立驱动防滑系统的储备油压。
在本文的自动控制系统中, 就是利用驱动防滑系统的制动功能, 来完成汽车自动制动的。控制器的驱动电流给制动总泵隔离电磁阀4和蓄能器隔离电磁阀10通电, 使蓄能器8中的高压液体进入驱动轮制动器15进行制动。由于此时ABS不需要工作没有回流液压, 所以储液器隔离电磁阀11不工作。当自动控制系统恢复正常时, 2个电磁阀断电, 制动总泵隔离电磁阀4断电导通, 制动器15中的制动液回流到制动总泵2, 制动器泄压, 制动解除。蓄能器隔离电磁阀10断电后恢复关闭, 蓄能器8增压, 处于备用状态。
2. 发动机熄火执行模块
发动机熄火执行模块这部分比较简单, 如图10所示:在发动机点火开关的IG线路上, 串联常闭继电器K4, 当驱动电路的电流通过继电器时, 继电器断路, 点火开关关闭, 发动机熄火。发动机对汽车形成倒拖制动。
常闭继电器K4, 根据各车型发动机电路结构, 断路继电器的安装位置不同, 可安装在防盗ECU至发动机ECU的电路中, 也可安装在发动机ECU至点火模块的IGt线路中。总之能切断点火又不影响其它安全功能就行。
四、结语
本文的误踩油门自动控制系统, 最大的特点是利用汽车配备的驱动防滑系统为制动执行机构。解决了以往防误操作装置无制动能源的难题, 实现了对驾驶员操作是否正常的精确判断。本系统略加修改同样可用于大型车辆。实验证明:该系统具有对原车结构无改造、占用空间少 (整个系统体积相当于手机大小) 、可靠性高、成本低 (生产成本不过百元) 、通用性好和适合家用轿车等优点。由于本系统是依托驱动防滑系统, 所以实际制动时只限于驱动轮, 制动能力与实际踩制动时的表现还有一定的差距。实际成果还有待应用时间的检验。
油门控制 篇2
利用单神经元模型自学习和自适应特点,在传统PID控制基础上设计出了一种单神经元自适应PID控制器,并将其应用于电动油门控制系统中.实验结果表明:采用单神经元自适应PID控制的电动油门系统能够适应油门手柄在较大范围内的.推拉运动,而且控制具有较强的鲁棒性,控制品质优于常规PID控制.
作 者：付敏 蔡开龙 谢寿生 Fu,Min Cai,Kailong Xie,Shousheng 作者单位：付敏,Fu,Min(334001,江西,上饶,上饶师范学院)
蔡开龙,谢寿生,Cai,Kailong,Xie,Shousheng(710038,陕西,西安空军工程大学工程学院)
油门旁边还有刹车 篇3
我在彼得·德鲁克基金会担任董事会成员长达10年之久。能和彼得·德鲁克这样一位“现代管理学之父”共事，无疑是我人生最大的幸运。从他那儿，我学习到无数睿智的思想和观点，其中我最为欣赏和受益的一个观点是：“我们花费了很多时间教管理者应该做什么，但用来教他们停止做什么的时间却少得可怜。事实上，在我所遇到的众多管理者中，半数以上的人并不需要学习应该做什么，而应该学习停止做什么。”
这让我想起了杰拉尔德·李文——一位天才般的传奇人物。他成功地拯救了时代公司麾下濒临倒闭的HBO电视台，他推动了娱乐业巨头华纳公司和传媒大鳄时代集团的联姻，使得时代华纳成为全球最大的娱乐传播集团。然而在2000年，这位天才犯下了他一生中最大的错误。
那一年，杰拉尔德·李文促成了时代华纳和美国在线（AOL）的合并。这是美国有史以来最大的一次公司合并。他承诺，合并后的公司将主宰同行业数十年。但是，他的许诺瞬间就变成了泡影。宣布合并当天，美国在线和时代华纳的股价分别下跌了34%和23%，众多员工失去了他们用来养老的钱财。对杰拉尔德·李文而言，他的损失更加惨重：他失去了他的工作、他的股票以及他多年积累起来的好名声。
如果杰拉尔德·李文在漫长的谈判协商中的任何一刻启动“刹车”系统，那么……当然，历史没有如果。停止一些行为是这么不起眼，但它的作用却常常出人意料。
几年前，我和妻子琳达决定停止在房地产市场投资，虽然我们在这里面赚取了不少利润。“风险太大了。”我俩都这样认为。很快，房地产市场的泡沫破灭了。我俩为朋友们的惨重损失而心痛，同時也为我俩拥有并及时运用了“刹车”装置而庆幸。
挖掘机油门控制系统设计 篇4
关键词：挖掘机,油门控制,PID控制
1 引言
由于电控油门与其他油门(有机械式、机械液压式、机械气动式等)相比具有发动机速度反馈、自动调节供油量、运行平稳、效率高、结构紧凑、操作方便等优点,在现代工程机械中的应用越来越普遍[1,2]。挖掘机油门控制也不例外。
文章基于TT Contro l公司的TT C 6 0控制器设计了挖掘机油门控制系统,系统的软硬件设计过程比较简便。
2 总体设计
系统框图如图1所示。由于发动机油门拉杆位置的变化是由执行机构位移变化引起的,因此,发动机油门拉杆位置的变化实际上就是执行机构位移的变化。系统控制发动机油门位置完全可以通过控制执行机构移动位移来实现。这是系统设计的基本思路。
在图1中,控制器根据位移传感器检测的执行机构位移反馈信号和外部控制信号,输出驱动信号驱动执行机构动作,执行机构拉动油门拉杆,油门拉杆位置发生变化,进而引起发动机转速的变化,这样就完成对发动机油门位置的控制。速度传感器用来监测当前发动机转速。
3 硬件设计
系统硬件原理图如图2所示。系统主要包括控制器TTC60、直线电机、油门旋钮(最大阻值6.85KΩ)、继电器(24V/10A)、转速传感器、24V直流开关电源等器件。
在图2中,用户根据挖掘机负载大小通过油门旋钮设定直线电机位移的目标值。直线电机作为执行机构,拉动油门拉杆移动,同时带有位移传感器检测直线电机移动位移。控制器控制继电器KM1、KM2的通断状态来切换直线电机P4(绿)端口、P5(黄)端口与控制信号PWM输出及GND(地)的连接状态,从而实现直线电机转动方向的改变。控制器通过改变PWM输出信号占空比来控制直线电机转动速度。
3.1 控制器
高速控制器TTC60是适应于汽车工业的一款多用途控制器,具有高可靠性。CPU是英飞凌公司XC2287处理器,主频80MHZ。TTC60控制器IO接口资源丰富。具有8路模拟量(4-20mA或0-5V或0-100KΩ)输入、8路电压范围可变(最大0-32V)输入、4路脉冲(10HZ-10KHZ)输入、8路PWM(2A)输出,4路PWM输出电流测量输入、8路开关量输入、8路开关量输出(4A)、1路RS2 3 2、2路CAN 2.0 B、1路LI N等。控制器支持CoDeSys 2.3软件编程,CAN接口下载程序。
3.2 直线电机
直线电机选择型号为KECM-1524发动机自动油门马达,应用范围主要包括挖掘机、发电机组、重型卡车、公用汽车、船舶、农用机械等场合。主要技术指标如下:额定电压:24VDC;工作电流:3A max;工作温度:-25℃-+85℃;工作负荷:123N;最大行程:38±3mm;拉线长度:1.5m。工作原理如图3所示。
在图3中,端口P1(GRAY)和端口P3(BLUE)分别接到5V直流电源的正负极。端口P2(PINK)反馈的电压值与电机移动位移一一对应,呈反向线性关系,即U p越大,电机位移越小;Up越小,电机位移越大。当端口P4(GREEN)接入控制电压,端口P5(YELLOW)接地时,则电机拉动油门拉杆收缩;当端口P5(YELLOW)接入控制电压,P4(GREEN)接地时,则电机拉动油门拉杆延伸。
4 软件设计
软件是基于CoDeSys(Controlled Developmen System)软件编程的。Co De Sys是可编程逻辑控制器PLC的完整开发环境。在PLC编程时,CoDeSys支持IEC语言编程,编程简便。
4.1 主程序
主程序流程图如图4所示。图4中,根据直线电机位移反馈实际值和油门旋钮设定的电机位移目标值,计算它们的差值。考虑位移控制的快速性,设置控制死区[emin,emax](emax>0,emin<0)。即当差值大于emax时,则数字量输出低电平(DO=0),直线电机端口P5与PWM输出信号连接,端口P4与地连接,电机延伸;如果差值小于emin时,则数字量输出高电平(DO=1),直线电机端口P5与地连接,端口P4与PWM输出信号连接,电机收缩。当差值在范围[emin,emax]之间时,程序直接返回,不进行任何控制。
然后以差值作为输入,利用PID增量式控制算法输出PWM驱动信号驱动直线电机转动,进而带动油门拉杆线性移动。
4.2 增量式PID算法
在计算机PID控制中,使用数字PID控制算法。数字PID算法有位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。由于位置式PID采用的全量输出,每次的输出均与过去的状态有关,计算时对偏差e进行累加,计算机输出控制量u对应的是执行机构的实际位置偏差,如果位置传感器出现故障,u可能出现大幅度变化[3]。u的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化,这种情况在实际应用中是不允许的。为了避免这种情况的发生,采用增量式PID控制算法。
增量式PID控制算式为:
式中e(n),e(n-1),e(n-2)分别是第n次,n-1次,n-2次采样的偏差值;
5 设计验证
操作油门旋钮将直线电机位移目标值设定为10档,大小分别为3.8mm、7.6 mm、1 1.4 mm、1 5.2 mm、19mm、22.8mm、26.6mm、30.4mm、34.2mm、38mm。经过系统调试,得到直线电机位移反馈实际值分别对应为4.26mm、7.9mm、11.55mm、14.77mm、18.97mm、22.99mm、27.02mm、30.84mm、34.4mm、38.58mm。整理成表格如表1所示。
从表1中可以看出,直线电机位移控制最大误差(实际值与目标值的差)有0.58mm,最小误差有0.03mm,误差并不大。同时档位之间切换时间较快,最长时间不超过2s。总体来说,直线电机位移控制误差较小,控制快速而且准确。
6 结束语
系统充分利用TTC60控制器、直线电机KECM-1524的丰富资源,简化了系统结构。同时,采用PID控制算法实现了直线电机位移即发动机油门位置的精确控制。系统软硬件设计简便,具有较大的实际使用价值。
参考文献
[1]吴永成,张忠海.电控油门在工程机械中的应用[J].建筑机械化,2004,(4):69-70.
[2]闫凤祥,李广军.浅谈发动机电控油门技术的应用[J].建筑机械化,2009,(6):75-77.
避免把油门当刹车妙招 篇5
驾车过程中如果脚游离刹车踏板，遇到紧急状况需要刹车，很可能惊慌失措踩了油门。
因此右脚只要不处于加油状态，就一直放在刹车上方，保持警戒状态。
2.视线看远——要认识到刹车并不是安全的真正保障，要提前观察做出预判，才能让自己防患于未然。
所以，开车时一定要注意力集中，视线看到150米以外，急刹车容易忙中出错。
对胆小和技术并不过关的女司机来说，可以先找陪驾，等技术熟练了再开，减少油门错当刹车的悲剧。
3.警惕倒车左右颠倒。
很多油门当刹车的事故发生在倒车过程中。
因为倒车时驾驶员会形成一种左右颠倒的感觉，极易发生事故，因此一定要养成脚在刹车上“待命”的习惯。
4.不要离方向盘太近。
遇到紧急情况时，较近距离使得驾驶员前面空间变小，降低腿部灵活性，影响应变。
5.多了解车辆构造及性能。
部分驾驶员特别是女性驾驶员，因对车辆内部功能不熟悉，容易在低头查找空调、音响等按键时分散精力，忽视脚下，错把油门当刹车引发事故。
油门和刹车为什么放在一起?
原因一：汽车发展史
在汽车发展的过程中，手动挡汽车一开始是左脚控制离合，右脚控制刹车和油门的。
等到自动变速箱出现后，离合器被取消了，但是油门和刹车却被保留了下来。
原因二：工程师的防错设计
当我们驾驶汽车的时候，无论手动挡还是自动挡，人们踩刹车和踩油门的动作是相对。
把它们放在一起，正是汽车工程师当初所设计的防错准备。
对于新款车型，就算发生刹车油门同时被踩下的情况，行车电脑也会自动遵循刹车优先的`原则。
所以右脚控制刹车和油门，这是最科学的设计。
原因三：驾驶习惯
现在自动挡车型在中国已经非常普及，有的人会设想，为何不把油门刹车设计成一边一个呢?理论上说是可以的，但如果形成这样的不良习惯，一旦驾驶手动挡车型，驾驶者误把油门当刹车的可能性会更高。
浅谈油门节能法 篇6
（1）操作机车作业时不要突变油门。应根据作业负荷的需要缓慢地加大或减小油门，否则会造成燃油与空气混合不均匀，燃烧不完全，排气冒黑烟，油耗增加并产生积炭，对机具的使用寿命也不利。
（2）停车时发动机空转时间不宜过长。较长时间的怠速运转，不仅浪费油料，而且由于机温低使得燃烧不完全，容易产生积炭。但频繁起动对发动机使用寿命也不利。因此，临时停车不超过15分钟不必熄火。
（3）严禁轰油门。有些驾驶员在熄火前喜欢轰几下油门，以为能把气缸里余油烧净，其实适得其反。因为轰油门时发动机转速忽高忽低，使燃油与空气混合不均匀，燃烧不完全，油耗增加，积炭增多。如拖拉机的动力大部分采用柴油机是用柴油作燃料，就靠燃烧柴油而产生动力，利用动力产生机械能量驱动柴油机运转。而当柴油机机械处于工作转速较低和周边温度过低时，这时如猛踩油门，会导致喷油量剧增，促使可燃混合气的形成并趋向恶化，燃烧不完全，使部分未燃烧的柴油冲洗气缸壁油膜，从而增大气缸与活塞环的磨损速率，燃油则沿缸壁下窜，流入油底壳稀释机油，推迟燃烧，增大燃油消耗量以及冒黑烟烟度加大。拖拉机在重负荷作业时如猛踩（轰）油门会造成连杆变形和曲轴断裂的危害。总之，猛踩油门会产生燃烧不完全，冒黑烟加剧，浪费油料，燃烧室积碳，加剧磨损力度。
（4）拖拉機起步油门的正确控制。一般情况下，机车没有负荷时以小油门起步为好，有负荷时以中油门起步为好。这不仅可降低油耗，还可减少拖拉机与农具的挂钩和插销的磨损，并可防止传动箱链条和旋耕机传动链条断裂。
（5）机车保养时转动曲轴，应关闭油门。否则，曲转转动时喷油器会不断地向气缸内喷油，不仅浪费油料，还导致下一次起动困难及积炭增加。
（6）遇障碍时适当控制油门。当机车行驶遇到凹坑、石块等，千万不可加大油门猛冲过去，应稍松一下油门低档通过。这样不但降低油耗、减少冒黑烟，还可以使机车经常处于良好技术状态。
（7）起动时油门的正确控制。气温在15℃以上时，起动油门控制在略高于怠速油门为好。气温在15℃以下时起动，一开始不供油，空转曲轴数圈感到轻松后，再加小油门起动。这种方法不仅可降低油耗，而且有利于起动。
（8）在额定负荷作业时，油门位置应控制在3/4左右。这样使燃油与空气比例适当，得到充分燃烧。
（9）运输时油门的合理使用。在拖拉机满负荷、道路平坦、视野良好、交通量不大的情况下，尽量采用高档中油门，此法车速快、效率高、油耗低。拖拉机负荷轻、道路不平、交通流量不大的情况下，采用高档小油门可节省燃油，还可减少机车振动。在满负荷下坡时采用低档小油门，此时严禁熄火滑行和空档滑行，根据情况可间歇使用制动器，但不可“刹死”。
油门控制 篇7
在大型养路机械的发展过程中, 油门控制系统的控制主要分为风路控制和电气控制两类。电气控制系统的控制方式也是多种多样, 不同的大型养路机械, 采用的控制方式也不相同。在众多大型养路机械中, D09-32采用的控制系统是最具有代表性, 而且功能也是最为齐全, 不仅解决了风路控制系统的发动机启动初期无风状态下无法控制油门的问题, 一而且还解决了其他电气控制系统的控制灵敏度低的问题。
2 工作原理
D09-32捣固车油门控制系统基本原理是通过升降油门拉把, 利用油门电机控制电路板计算, 得到控制油门电机的控制电流, 使油门电机动作, 拉动与发动机油门拉杆连接的软轴, 调整发动机的转速, 最后通过反馈装置, 使发动机拥有稳定的转速。从油门电机控制系统的工作原理不难看出该系统的核心是油门电机控制电路板, 因此分析该系统的重点是分析油门电机控制电路板。油门电机控制电路板电气原理图如图1所示, 主要有电压变换电路、双稳态触发器及磁保持继电器控制电路、反馈比较电路。
2.1 电压变换电路
机械车本身能提供的为+24V直流电压, 但是在油门电气控制系统中需要的是+12V和+5V直流电压, 因此电路系统设计了电压变换电路以满足控制系统所用电源需要, 如图2、图3所示。
图2是由+24V转换为+12V的变换电路。为了得到稳定的+12V输出电压, 电路采用了三端稳压器7812, 并且配置了稳压和滤波电路。稳压管和与其并联的二个电容确保了输入电压在+24V左右小范围的波动, 并且可以防止自激震荡, 有效保护控制系统的其他电器元件;输出端的两个电容用来消除高频噪声和改善输出的瞬态特性, 起到滤波作用, 提高输出+12V电压的稳定性。
图3是+12V转换+5V的转换电路, 主要由LM124运算放大器及其外围电阻组成, 其中利用LM124作为电压跟随器, 提高输出+5V电压的稳定性, 由R23、R24、P7组成分压电路, 电容C7起到滤波作用。设计R24=6.49k, R23=10k, P7阻值在0—1k。根据集成运算放大器计算理论, 可得出:
通过计算可得:
因此, 只要调整P7电位器阻值为0.65kΩ时, 即可在输出端得到+5V电压。
2.2 双稳态触发器及磁保持继电器控制电路
为了满足对发动机作业转速的控制要求 (本文所指的作业转速与作业怠速是指通过操作2b54开关得到的两个固定转速, 分别对应发动机转速为2150r/m、1100r/m) , D09-32油门控制电路中引入了双稳态触发器与磁保持继电器控制电路, 该电路主要起到瞬时得电后可以保持一段时间的该状态, 而在再次瞬时得电可以立即转到另外一种状态的作用。电路原理图如图4所示, 图中VS5-24是双稳态触发器, RE3是磁保持继电器。
双稳态触发器工作的原理:当触发器的3脚得电时, 内部触发器脉冲使与它的1脚或4脚相串连的三极管导通, 故脚或4脚中的一路必然接地, 1脚和4脚分别与磁保持继电器的线圈L1、L2相连接, L1、L2将有一个线圈动作。
磁保持继电器工作的原理:磁保持继电器的两个线圈L1、L2, 通过脉冲激励使其翻转, 但是同一时刻只能有一个线圈被激励, 而不是同时被激励。对于油门控制电路, 当线圈L1得电时, 继电器RE3的触点10、触点11接通, 即继电器RE3的各触点保持图3所示的状态;当线圈L2得电是, 继电器RE3的各触点保持与图3所示的状态相反, 即继电器RE3的触点2、触点3闭合。与触点2相连的是作业转速设定电位器电路, 通过手动调节电位计P4就可以实现作业转速电压的设定, 这个电压通过闭合的触点2、触点3接入后级的油门电机回路, 便可以完成作业转速控制。即D09-32捣固车作业时, 通过作业转速开关控制继电器RE6瞬时得电, 继电器RE3就动作, 完成作业速度控制;再按一次, 作业指示灯灭, RE3再次动作, 回到作业怠速状态。
2.3 油门电机反馈控制电路
在控制油门转速时, 原理上就是给油门电机提供正反电压, 使油门电机伸出和缩回, 以达到拉出和收回油门拉杆, 达到发动机转速升降的目的。当发动机转速达到规定值时, 如果不把这个信号反馈回控制电路, 转速将继续变化, 无法得到预期的稳定转速, 所以整个控制系统中引入了反馈电路。油门电路的反馈是通过电机本身来完成的, 电机伸出或缩回时, 将有一个反向电位 (负反馈) 进入油门电机输入电路。通过引入负反馈, 大大改善了比较电路的工作性能, 提高发动机油门的稳定性。当达到规定转速时, 输入控制电压与反馈电压相平衡, 电机将保持这个位置, 即保持这个控制转速不变。原理图如图5所示, 该电路为一般的运算放大电路, 不再进行具体计算分析。
3 发动机转速的调试
发动机的转速主要包括作业时的作业怠速、作业转速以及正常的升降油门, 正常升降油门包括最高转速和最低转速。
作业怠速的调试:在发动机转速表经过校验后, 打开作业电源, 正常启动发动机后, 将2b54转到作业怠速位置, 调整电路板上的电位计P3使表显示为1100r/m, 即完成作业怠速调试。
作业转速调试:将转换开关 (2b54) 转到作业转速位置, 这时图3的RE3动作, 2、3脚闭合, 调整电路板上的电位计P4使转速表显示为2150r/m, 即完成作业转速调试。
最高、最低转速的调试:设通过调整油门拉把产生的输入的电压为Vi, 电位计P6处电压为Vi1;各电阻值P6= (0~22 K) 、P11= (0~5 K) 、R11=24.3K、R10=18K、R9=10K、R6=R7=7K、V0为运放OP3D输出电压。调试规定:油门最小:Vi=1.6V、V0=8.5V;油门最大:Vi=9V、V0=1.8V。可得出如下的计算程式:
通过计算可得P6=1K、P11=4.3K、Vi1=11.4V, 而P6及P11的值都在给定电位计的阻值范围内, 在调试过程中, 完全可以实现调整P6和P11得到相应电阻值。在实际油门电机控制电路调试过程中, 一般先调整电位计P6和P11, 使在油门电机在最大和最小时, V0的值分别为1.8V和8.5V。用已经校正的转速表对发动机的实际转速进行校正后, 调整拉把使发动机达到最大油门, 然后调整电位计P9直至发动机转速为2300r/m (看转速表显示) ;调整拉把使发动机达到最小油门, 然后调整电位计P8直至发动机转速表为900r/m (看转速表显示) 。通过以上两个步骤就实际完成了最大、最小油门的电气设置。
4 结语
无论在什么工作状态下, D09-32型连续式捣固车的油门电气控制系统都可以实现对发动机转速的控制, 而且相当稳定。B81箱上还有两个手动模式开关, 在油门电机拉把无法正常使用时, 可以通过手动模式作为应急使用。掌握了D09-32型捣固车的油门电气控制系统, 不仅可以更好地使用油门, 而且可以作为参考对其他车型的油门控制进行改进, 以及研究后续其他新型车的油门控制系统奠定基础。
参考文献
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油门控制 篇8
未知环境中移动机器人在崎岖路面的行走稳定性问题因其动力学方程的高度非线性,一直是机器人学中非常具有挑战性的课题之一[1]。现有的理论对基于精确数学模型的控制方法已有较完善的系统性的成果。但是,对基于系统行为模型的机器人智能控制方法(如模糊控制方法、蚁群控制算法等)虽然得到人们持续关注,但到目前为止,这些方法仍有待于进一步完善。特别是模糊控制,或者只讨论纯粹的行为模型而忽略了原有数学模型,或者只讨论离线的用于建模阶段的模糊逻辑系统[2]。为使采摘机器人能够精确地感知复杂的路况、控制自身的速度大小并平稳到达目标位置,本文提出获取油门相对于驱动轮速的适时油门开度位置的行走模糊控制器,使采摘机器人在多变的路况条件下维持采摘与移动的协调能力,维持特定的驱动速度,增强其在启动和加速条件下的行走稳定性以满足当前窄范围、长距离的覆盖整个果园的采摘要求的特点[3]。
1 模糊油门行走控制系统结构
采摘机器人油门行走控制系统如图1所示。其主要由主机、微控制器龙板12、油门伺服马达、油门阀、驱动轮及其传感器构成。主机和龙板12通过RS232串口实现通信,龙板12输出控制命令到油门伺服马达。其基本原理是模糊控制器发出控制信号Tg并通过油门马达驱动油门阀;传感器识别到相应的驱动轮速并产生反馈信号Vf,该信号按固定传输比率适时反映油门开度Tf的大小;模糊油门检测驱动轮速并比较油门开度变化,油门马达调整油门阀以减少实际和理想的油门开度的误差信号Tf–Tg。
2 采摘机器人模糊控制策略
鉴于采摘机器人崎岖路面动力特性的高度非线性、行驶速度宽范围3～30km/h、时域特性以及油门系统的分布参数复杂的关系,很难建立一个完全的数学模型来描述机器人的驱动行走状况[3]。同时,模糊逻辑系统避免使用复杂和低效的近似数学模型。在不多使用数学表达条件下,增加使用者行为经验仿效人类驱动行为的预判和反应,作出模糊决策执行稳定驱动的判别。模糊油门控制器的流程如图2所示。从图2可知,其主要有精确模糊化、模糊控制规则、模糊策略和模糊量的精确化。本文基于系统的可控性,设计一个二维油门行走模糊控制器。通常条件下,输入语言变量分别是油门误差(TORE)和油门开度误差变化率(TOREC)。该结构能够保证系统降低超调量和削弱采摘机器人在启动和加速时的振动影响[4]。
2.1 驱动轮和油门开度之间的非模糊关系
获取实验数据方法如图3所示。在确保主机和龙板12的通信成功条件下,在超级终端窗口输入相关的控制命令,如GD设置齿轮驱动,ST返回初始的油门状态,Txx 设置油门开度量。
图4所示的驱动轮控制特性是在实际的机器人动力传输状况下的驱动轮和油门开度之间非模糊关系曲线。为了更好地获取驱动轮速,油门开度仅在20%～43%之间变化。实验数据用离散的圆圈显示。理想的目标曲线用MATLAB线性拟合方法获得。非模糊关系曲线是根据采摘机器人机械传输结构而固有存在。因此,控制的目标是平滑而稳定的改变机器人在复杂多变的果园条件下的驱动轮速度。
2.2 精确模糊化
鉴于在油门位置和驱动轮速之间不存在简单的数学关系,故类似于人类驾驶的模糊理论是驾驶行为的直观选择[5,6,7]。 假定油门开度的基本论域为[-a +a],如果视误差变化的论域X=[-3,-2.5,-2,-1.5,-1,-0.5,0,0.5,1,1.5, 2,2.5,3],误差量化因子ke=6/a。误差变化的8个语言变量即正大(PL),正中(PM),正小(PS), 正零(PZ), 负零(NZ),负小(NL),负中 (NM),负大(NL)。模糊子集反应误差的等级。模糊控制的实践指出模糊控制对模糊语言变量的隶属函数的形状并不敏感,但仅对隶属函数的范围部分灵敏。根据判断三角形形状模糊隶属函数实践判据,可以确定三角形的隶属度函数u(x) PL,PM,PM,…,NL,因此油门误差模糊语言变量的评价如表1所示。同样道理,语言变量TOREC andU 在各自的相应论域的模糊子集隶属度u(x) PL PM…NL及其评价也可确定。
2.3 采摘机器人模糊油门行走控制器
采摘机器人模糊油门控制器有2个输入变量误差TORE,误差变化率TOREC,一个输出变量u和56个规则。
1) 油门开度误差TORE:设既定误差为Tg 和反馈误差Tf均代表语言变量TORE,其隶属度形状如图5所示。三角形形状的中心点相应在[-0.03∶0.01∶0.03]之间变化为
TORE= Tg-Tf (1)
2)油门开度误差变化率TOREC:为油门开度误差在离散时间内的微分,微分时间t=kT,其中k=0,1,2,…,n,T是采样和控制刷新时间。其代表的语言变量表示为
TOREC=(TOREtT -TORE (t-1)T)/Δt (2)
7个三角形隶属函数定义如图6所示,其中心变量在[-0.5∶0.2∶0.5]之间变化。
3)油门控制输出变量u。三角形形状中心分别为 -0.2,-0.12,-0.05,0,0.05,0.13,0.2。其变量的形状由实验和传感器的物理约束决定。伺服马达的输入命令在 1～2ms完成。零隶属度函数中心稍稍高于发动机怠速速度。由于输出变量不稳定, 需做稳定化处理。因此,该控制系统的核心是模糊策略。
2.4 采摘机器人模糊油门行走策略
模糊油门行走控制算法即模糊策略由模糊实验总结而来,一旦模糊关系R在应用中通过大量的操作实验确定,根据文献[6,7,8,9]叙述,遵循“If TOREand TORECthen U”的56个推理的语言规则提出如下:
根据上述56个规则,反映人类规则以语句的形式存在的模糊策略的控制器即可获得。语言变量以语句形式定义在模糊集内。其主要优势在于依据经验快速提取规则从而获得模糊算法,模糊油门规则如表2所示,相关的采摘机器人油门开度也可得到,总的油门模糊规则关系R=TORE·TOREC·U根据上述规则获得。
获得模糊规则关系R,即已知油门开度误差TORE1及其变化率TOREC1,模糊油门控制器输出将可求得U1= TORE1·OREC1,图8为56个模糊规则的表面视图。
2.5 模糊量的精确化
模糊规则变量U由误差TORE及其变化量TOREC共同决定的模糊控制算法获得,体现了三角形形状的模糊隶属度的变化范围。其模糊函数U的判据结果由求和—平均法求得[8]。 鉴于输出隶属函数是单一变量, 计算输出变量u表示为
其中,μ(xi)是第i条规则的权重, xi是输出变量的值由规则推导而出。权重的值表示该规则的全局控制贡献大小。
2.6 控制量的获取
在模糊控制的过程中,微控制器获得采样结果和转化的误差TORE及其变化率TOREC,然后分别乘以各自的量化因子kTORE=6/a和kTOREC=6/b, 从而最终获得适时的控制量[10,11,12]。 通用列阵控制量被保存在龙板12的RAM中。相关的3个语言变量TORE,TOREC和U以3维视图的形式显示。图9是采摘机器人油门行走模糊控制输入、输出量的三维视图。模糊油门行走系统控制输出“PM”“PS” “PL” “PO” “NZ” “NS” “NM” and “NL”限定在[-0.2-0.2]范围内, 从每条规则中推断出语言值,在从模糊精确化程序中归纳并产生出扼要值,因而输出模拟信号到油门马达,该马达的工作电压在4.8～6V 范围。
3 实验
实验初始化条件如下,采摘机器人自动低载行驶在低洼不平草坪,如图10所示。机器人沿S线由静止开始启动。实验表明:模糊油门行走控制器根据变化的驱动轮速适时的调整油门开度,能够自动在低载条件下自动适应变化的行走工况。
图11描述了通过模糊油门控制算法使采摘机器人的油门开度与驱动轮速度之间关系曲线得到了进一步改善,通过对比图4,该算法通过调整输入变量的隶属函数中心适应变化率,在采摘机器人启动或转向时,模糊响应有过调量,当油门开度升至32%时,驱动轮速有轻微的增加。但采摘机器人油门开度及时作出轻微调整而不是大的控制响应。同时在没有大的超调量条件能够平滑回复到理想的速度(油门开度以43%为限),而且模糊油门控制曲线接近理想曲线,在不平路面下的振动也很小。
4 结论
本文将模糊油门用于改善采摘机器人行走动力特性,实验证明其油门开度控制的模糊调控策略类似于人类驾驶行为,显示了系统的优良的行走执行力。同时,该模糊逻辑算法提供了一个稳定的油门调整行为并保证了机器人行走和加速的稳定性。本算法显示了机器人在无大的振动的前提下通过弯道的良好速度响应性能,为其在多变的果园行驶工况下后续的采摘作业夯实了基础,同时也为下一步采摘机械手稳定性的研究提供了有益借鉴。
摘要：针对采摘机器人在复杂果园条件下,行走稳定性差的特点,着眼于研究平滑的油门运动并维持特定的驱动速度,依据油门开度和驱动轮速度之间的特定实验曲线,设计了一个模糊油门行走控制器。该控制器通过安装在驱动轮上的速度传感器反馈获得驱动轮速度并根据特定关系将其转换成油门开度,由此简化了驱动结构,使采摘机器人驱动速度仅仅依靠模糊油门来调节。最终,通过实验验证了该控制器完全能够适应多变的果园条件,增强了采摘机器人驱动行走的可靠性和稳定性。
油门控制 篇9
随着传感技术和电子技术的发展,近年来有关汽车主动安全的研究有了飞跃性的发展。智能车辆系统[1]、智能交通系统[2,3,4]以及利用DSCR[6](短程通信系统)技术的车辆安全系统在国外都已经开展研究,并在某些方面取得重大成果;国内基于传感技术和电子技术的智能车辆系统研究中比较集中的是车辆ACC系统,该系统能够根据雷达等传感器检测到的前方车辆行驶信息自动控制车辆的油门开度和制动强度。实现自适应巡航行驶,这不仅能够减轻驾驶员工作负担,减少驾驶员疲劳,而且能够提高车辆行驶安全,还能够减少燃油消耗量等。ACC系统主要由3个部分组成:行车信息感知及处理模块、行车安全状态判断及控制模块、控制执行模块[3]。油门开度控制是控制执行模块的一部分,控制执行模块的另一个部分是制动强度控制。
ACC系统能够自动控制车辆的油门和制动,使车辆与前车保持安全距离,保证行车安全,但若直接控制相对距离,会使车辆行驶速度发生剧变,这不仅使乘坐舒适性差,而且会对车辆造成较大的损耗。现通常的做法是通过控制油门开度和制动强度以获得期望的加速度值[8]。该控制方法在多数情况下能够根据车辆行驶工况的需求,但是对于类似于卡车之类的车辆,运载货物和空车2种情况下的质量相差较大,基于加速度的控制算法在整车质量发生变化的情况下,会出现较大控制误差。本文提出了一种以期望速度为控制目标的控制算法。该算法能够有效的避免车辆装载质量变化对控制目标的影响。
1 汽车行驶特性分析
ACC系统主要是控制车辆的纵向运动,车辆行驶阻力由滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi加速阻力Fj组成。当车辆稳定行驶时,车辆的驱动力Ft与车辆所有阻力和应互相平衡。即:
车辆行驶方程式:
式中:Ttq为发动机输出转矩;igi0为传动系传动比(其中ig为变速箱传动比,i0为主减速器传动比);ηT为传动系机械效率;r为车轮半径;f为滚动摩擦系数;α为路面与水平面夹角;CD为控制阻力系数;ua为车速;m为车辆总质量(包括整备质量和运载货物及乘员的质量总和)。
在水平路面上α=0,式(2)即为
由式(3)可得:
从式(4)中可以看出车辆的加速度
2 基于目标车速的控制策略研究
本文将安装有ACC系统的车辆称为“本车”,所跟随的车辆称为“前车”。设定的ACC系统跟随前车行驶的理想目标行驶工况是:当本车与前车相对距离为安全距离时本车与前车相对速度为0。车辆的实际控制目标是在安全距离或安全距离附近本车车速与前车车速相等或相近。设本车在理想工况下行驶的车速为理想目标车速,与目标车速关系较大的1个因素是前车车速up。本文获得前车车速的方法是
利用雷达传感器检测在1个扫描周期ΔT内本车与前车之间相对距离的变化ΔS,由于1个扫描周期时间比较短,所以在这段时间内本车与前车相对速度可看做常数,由此可获得这段时间内本车与前车的相对速度
式中:uf为本车车速。
在目标车速下车辆稳定(匀速)行驶时驱动力与行驶阻力满足
因为车轮的滚动摩擦系数很小,所以当车辆质量变化式(6)右端值的变化很小,因此,对于同一辆车,引起上式右端值变化的主要因素是车速。车辆行驶目标车速决定了车辆驱动力大小。所以当本车车速小于前车车速时,设定一个较大的目标车速可以使本车输出较大驱动力,获得较大加速度,能够避免相对距离过大导致雷达检测不到信号等问题。
根据式(6)可得
当车辆为无极变速时,ig是一个变量,因此,若利用上式计算所需输出转矩不利于获得所需输出转矩的准确值,对此本文利用功率平衡原理计算所需转矩矩。若车辆要保持速度u匀速行驶所需输出功率为
传动系传动效率为ηT,所以发动机所需输出功率:
又因为:
发动机特性曲线描述了发动机转速、油门开度和发动机输出转矩之间的关系。利用传感器可以测得发动机转速,因此可以利用发动机特性曲线以及发动机所需输出转矩、发动机转速求得所需油门开度。本文油门开度控制系统结构图见图1:
本文发动机模型的额定功率为125 kW,最高转速为6 500 r/min。
已知参数是发动机在一定转速和油门开度下的输出功率,而本文所需要的数据是发动机在一定转速下输出一定的转矩所需要的油门开度值,因此需要对已知参数进行简单的处理。
本文利用简单的线性插值原理构造油门开度数据,以发动机转速为3 000 r/min为例。当发动机转速为3 000 r/min时,其油门开度与输出转矩数据见表1:
利用Matlab对以上数据点进行最小二乘拟合,拟合函数为
图2为样本点以及拟合曲线图,由图可见拟合效果较好。因此可以利用拟合所得函数确定在该发动机转速下输出一定的转矩所需要的油门开度,其值见表2。
由此即可得出在该转速下要输出一定的转矩所需要的油门开度值,如此反复进行,直到把所有的发动机转速下的情况都拟合出来并得出所有发动机转速下要输出一定转矩所需要的油门开度。
根据以上一系列计算以及数据处理后,获得油门开度输出值,当油门开度变化时,发动机转速发生改变,由此引起车速变化,而本车车速变化会使目标车速发生改变。因此在该控制体系下能够实现对车辆油门开度的实时控制,能够根据需要实时调整油门开度。
在理论上该控制策略具有一定的可行性,为了验证其是否能够满足实际控制的需求,本文对此控制策略进行了仿真实验。
3 仿真实验
利用PreScan对该控制策略进行仿真验证。PreScan 是TNO公司开发出来的一款用于主动安全研究的软件,它能够快速建立车辆行驶的模拟场景(车辆行驶车速、相对距离、相对车速、天气状况、光线等),并与其他软件有良好的接口,如CarSim、Simulink等,可以与这些软件进行联合仿真,利用PreScan能够缩短主动安全研究周期;降低研发成本并减少实车实验危险。
建立了1个具有ACC基本功能的控制模型,整个ACC由3个模块组成,其中控制执行模块中的油门控制采用本文研究的算法,其ACC系统Simulink模型见图3。
本文仿真场景为:在一长直道路上,前车在起点前30 m处匀加速行驶到预设车速后保持匀速行驶,本车在直道起点处受ACC系统控制,根据传感器检测到的前车信息自动行驶。本文设定前车车速为15 m/s。场景图见图4。
质量为1 653 kg的车辆稳定行驶时本车车速变化范围为:[13.64,16.53 m/s],
所以实际车速与理想目标车速的上下偏差率为
质量为3 306 kg的车辆稳定行驶时本车车速变化范围为:[13.58,16.53 m/s],
所以实际车速与理想目标车速上下偏差率为
若以目标加速度为控制目标,则在车辆质量从1 653 kg变为3 306 kg时,其实际加速度与期望加速度相差会较大,从理论上分析:
此处取δ=1.1,令m1=1 653 kg,m2=3 306 kg,假设车辆期望加速度为a,则加速度阻力Fj=δma,所以实际加速度:
代入得:
所以实际加速度与目标加速度偏差率约为:
由以上分析可得,在受本文研究所得的控制策略控制的不同质量的车辆,在稳定行驶时,车速都在理想目标车速附近变化,最大上下偏差率都是10%左右,而在同一比较工况下,利用期望加速度做为控制目标的控制策略的偏差率理论值达48%。因此从实验结果中可以得出结论,车辆在本文研究所得的控制策略控制下自动行驶时,本车行驶车速受本车质量变化的影响较小。即本文研究所得的控制策略能够抵抗车辆质量变化的影响。
4 结束语
本文分析车辆行驶纵向阻力特性后发现以目标加速度做为控制目标的ACC油门开度控制策略用于车辆装载质量发生较大变化时的不足,提出了1种以目标车速为控制目标的ACC油门开度控制策略,并利用功率平衡原理建立了整体算法的结构,最后对该算法进行仿真实验。由仿真实验结果中可以得出结论:该控制策略能够避免因质量发生变化对控制效果的影响。同时,本文未对实际控制中的一些问题进行深究,如时间延迟、传感器信号强弱、弯道行驶等。另外,根据期望加速度和期望速度控制油门开度的控制策略各有优点,在实际利用中应根据被控对象进行选择或者把两种控制策略结为一体,共同控制车辆油门开度。
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机动车的防误踩油门控制系统设计 篇10
由于机动车上刹车踏板旁边就是油门踏板, 并且都由右脚控制, 因此司机在遇到突发情况时, 往往会将油门当刹车踩而导致极为严重的交通事故发生。针对此种情况, 本文设计一种油门防误踩控制系统。该系统在判断油门被误踩时, 将控制机动车点火电路断开, 机动车及时制动并且进行报警提示。
1 误踩油门情况分析
误踩油门操作的原因主要有以下几种情况:
有些驾驶新手由于紧张、生疏等原因, 在起步或倒车时常常会误将油门踏板当作刹车踏板踩下而发生交通事故;或在高速前进时遇到突发情况时, 驾驶员不能迅速正确应对, 也会发生误踩油门操作而导致事故的发生。分析上述情况后可知, 遇到紧急情况急速踩下油门踏板时, 油门踏板受力, 油门踏板运动速度和加速度要比正常踩油门时大很多。根据这个特点设计一种控制系统, 只要在油门踏板上加装合适的传感器 (压力传感器、速度或加速度传感器) , 当误踩油门时, 传感器送出信号大于设定值时, 控制系统将使发动机熄火并同时实现制动。
2 设计方案
系统基本结构如下图1示:
该系统由信息采集模块、控制模块和执行模块三部分组成。其中, 信息采集模块不断地将传感器采集信号传输给控制模块stc89c52单片机, 单片机对接收信息进行分析处理。当控制模块接收到压力传感器、速度或加速度传感器中传感器采集的信号后, 便将其与预设值进行比较时, 只要任意一个信号超过预设值, 都将会判定油门被当作刹车误踩, 同时给执行模块发出信号。这时一方面报警电路通知后面车辆减速或刹车, 继电器断开发动机点火电路, 另一方面钢丝绳拉动刹车踏板进行刹车。
2.1 压力传感器
由于正常情况下踩踏油门的力度均在几十牛以下, 而在出现突发危急状况时, 施加在油门踏板上的力可以达到几百牛以上, 因此可在油门踏板处安装一个预设作用力的压力传感器开关。正常踩油门时, 该开关不会闭合, 在踩踏油门力度大于预设作用力时, 开关才会闭合, 控制单元将判定此次为误踩油门。
2.2 速度和加速度传感器
误踩油门时, 踏板运动速度和加速度都要比正常踩油门大得多, 因此可以将安装在踏板附件的速度和加速度传感器采集信号作为误踩油门判定的信号, 当控制模块检测到油门踏板运动速度或加速度超过其预设值时, 将判定油门被误踩。
3 执行模块
执行模块由报警部分、发动机熄火和制动部分组成。当控制系统检测到误踩油门时, 将发出控制信号, 由发光二极管和电阻组成报警电路给出报警信号, 提醒后面车辆减速或刹车;同时安装在发动机点火电路中的继电器电路工作, 断开点火电路, 并且通知制动系统使机动车及时刹车。制动部分由力矩电机和缠绕有钢丝绳的绕线组组成, 绕线组固定在电机输出转轴上, 钢丝绳一端固定在绕线组上, 另一端铰接在制动踏板的支撑杆上位于靠近制动踏板的位置处。在正常刹车时, 不影响刹车踏板工作, 当系统检测到误踩油门时, 控制电机旋转带动绕线组转动, 钢丝绳拉动刹车踏板实现紧急刹车。实验中采用步进电机替代力矩电机, 步进电机的转速和移动量由单片机提供的脉冲信号频率和脉冲数来控制。在机动车停稳之后, 利用复位按键使刹车踏板复位。
4 结语
该系统能根据信息采集模块的信号判断油门是否被误踩, 并采取有效的制动措施, 可以有效减少交通事故的发生, 易于实现, 具有一定的应用价值。
摘要：为了避免驾驶员误踩油门, 减少交通事故发生, 设计一种防误踩油门控制系统。系统由信息采集模块、控制模块和执行模块组成。当控制模块根据接收信号判定油门被误踩时, 一方面给出警报信号通知后面车辆减速或刹车, 另一方面让发动机熄火和机动车及时制动。该系统能及时地判断误操作, 并采取有效的制动措施, 提高了行车的安全性, 具有非常重要应用价值。
关键词：机动车,单片机,传感器,误踩油门,刹车控制系统
参考文献
[1]贾佳鹏.防误踩油门装置的设计构想.汽车电器, 2006.8:8-9.
[2]房小平, 房毅卓.防止误将油门当刹车事故装置开发设计.广州城市职业学院学报, 2008.2 (4) :41-43.
从跳水跳板到油门踏板 篇11
李娜与中国第一支女子赛车队结缘，源于好友短道速滑世界冠军小杨阳的引荐。小杨阳去年加盟玲珑赛车队之后，尽管在北京怀柔赛场上的“处子秀”撞车故事让好友李娜听了吃惊不已，但是同样源于对速度和激情的热爱，李娜作出了她退役后一个大胆的选择——做一个职业赛车手。
“一分耕耘一分收获”，20出头的李娜，早已拥有将近10个跳水冠军的头衔。“2岁那年，父母第一次带我去游泳馆玩。看着别的小朋友都在水里玩耍，从没学过游泳的我竟然趁着爸妈不注意自己跳进了水里。这下可把我母亲吓坏了，当父亲把我从水里捞上来时，我浑身都湿透了，可却一点也没觉得害怕。”李娜笑着回忆起20年前初次与跳水“结缘”时上演的惊险一幕。李娜9岁被转到北京练跳水，开始了她10年辉煌的跳水生涯。
10年跳水生涯，酸甜苦辣尽在其中。但每次站在领奖台上为祖国争得荣誉时，训练得再苦再累都烟消云散化为乌有。2005年李娜结束自己的跳水生涯，选择退役。退役的日子，没有让年轻的李娜陷入低谷期，而是重打精神继续前行。中国人民大学的学士学位和北京体育大学在读研究生的双重学位，彰显了李娜永不服输，永远拼搏的劲头。2008年，李娜高举奥运会火炬传递合肥站首棒，足见这个年轻女孩在中国体育界举足轻重的地位。
白色运动服，慢跑鞋，一身运动装打扮的李娜，让人丝毫感觉不到“明星”的距离。虽然对车辆并不陌生，但毕竟没有开过赛车。于是车队专门为李娜安排了专业的赛车培训课程，全面备战即将到来的全国拉力赛。与勇猛拼搏的速滑之星杨阳相比，跳水之星李娜显得更为沉稳和谨慎。
宏碁猛踩油门 篇12
六年前, 意大利。
米兰的春天正惬意。闷坐在会议室的王振堂、蒋兰奇 (Gianfranco Lanci) 心底却一片冰凉。“不用再讨论了!没有一个突破, 我们就死了!”时任宏碁欧洲部主管的蒋兰奇愤怒地大喊。
接下被宏碁视为“赔钱货”的品牌事业才第二年, 出掌宏碁总经理的王振堂马上面临生死存亡大关。当时, 分家后负责代工的纬创接到戴尔大单, 把又小又杂的“奥客”宏碁订单撂在一旁。
面板大缺货, 刚刚发展BenQ品牌、成为宏碁竞争者的明基, 连一台液晶屏幕显示器都无法提供给宏碁。宏碁出不了货, 士气萎靡。王振堂的太太屡屡接到亲友关切的询问, “你们宏碁会不会倒?”
连王振堂自己都跑去跟当时的董事长施振荣说, “我跟你一起退休好不好?我一直做不起来呀!没有脸待在这个位置。”
六年后, 台北汐止。
不一样的春天。宏碁总部二楼的世界地图上, 贴上宏碁“第一”标志的国家和地区, 愈来愈多:欧洲、台湾、泰国、印度尼西亚、马来西亚、俄罗斯……。很难想象, 当时濒死挣扎的宏碁, 现在已稳居全球笔记本电脑第二大、PC第三大。
去年宏碁营收劲升31.7%、高达4620.7亿, 也让宏碁首度挤下台电, 跃升为台湾服务业第一大。
“成长就这么好, 没有办法, ”宏碁董事长王振堂一谈到宏碁的成长, 笑声朗朗。
猛踩油门的赛车手
王振堂有理由自信, 像是猛踩油门的赛车手, 宏碁已连续四年, 成长率在前五大PC品牌中居冠。美国《Business Week》就撰文称赞宏碁为“快车手” (A Racer called Acer) 。宏碁的成长步伐不停。今年, IDC第一季销售报告出炉, 宏碁更以31%的单季年增率, 遥遥领先全球一线PC品牌。当头号劲敌惠普销售仅成长17.4%, 成长脚步放缓时, 宏碁还喜孜孜上调今年出货目标到三千万台。
王振堂没有师父施振荣对品牌的浪漫情怀、师兄李焜耀冲品牌的豪气大胆, 却有着生意人的精打细算与务实稳健。
“不赚钱的品牌没有价值!什么做品牌亏钱都应该的?就是这些思想使人无法进步!”王振堂振振有辞。
就是这本“赚钱至上”的品牌经、不信“施振荣教”的慓悍, 让王振堂甩开宏碁人既有的情感羁绊, 策略得以专注。“选定通路, 选定notebook。”王振堂说得简单。
专注通路, 是宏碁愈战愈强的竞争优势。
当直销模式蔚为全球PC市场主流时, 经销商人心惶惶, 宏碁趁机拉拢利润愈来愈低、品牌愈来愈少的经销商。宏碁严格控管营业费用, 硬生生将净利率目标设定为戴尔的一半 (宏碁2%、戴尔4.8%) , 将利润分给经销商。加上产品价格下杀到比竞争对手低5%到10%, 吸引经销商卖力推销“Acer”。
“这是成本领导 (cost leadership) 策略。”美林证券资深副总裁曾省吾评论, 宏碁选择“宁愿卖一百台、每台赚十块, 也不愿卖十台、每台赚一百块”的路线。而前者, 带来了宏碁梦寐以求的经济规模与市场占有率。
通路为主的商业模式, 让宏碁打遍全球市场。从先进欧洲小国, 到新兴国家印度、巴西, 宏碁的经销模式一再兑现成功。
“在新经销模式下, 尽管营收飙升, 我也不会增加成本。”王振堂骄傲地指出, 宏碁卖笔记本电脑, 多卖一台只要下单多key一个数字, 宏碁固定成本的人员不会增加。抽较高佣金的经销商却会自动绞尽脑汁卖出宏碁计算机。因此, 即使宏碁没有特别砸下营销预算打新兴市场, 用这商业模式去钱滚钱, 就滚出去年第四季宏碁笔记本电脑在俄罗斯第一、巴西第二、印度第三的好成绩。
专注在笔记本电脑上, 更使得宏碁搭上全球笔记本电脑的成长快车。
“三年前, 笔记本电脑出货量还只有桌面计算机三分之一。预估今年底, 笔记本电脑就会超越桌面计算机。”一向看好宏碁的高盛证券董事总经理金文衡分析, 宏碁, 正在势头上。
风水轮流转。戴尔回头走通路、笔记本电脑取代桌面计算机, 两大PC产业趋势, 最大受惠者都是宏碁。
“没想到卖场里, 不仅关键零组件厂商补助, 卖场自己也补助, 就是让Acer比Dell便宜一百块美元以上。”王振堂坦白说, 自己也没想过, 居然这么多力量推动宏碁成长。“就是形势比人强。上天保佑啦!”王振堂半开玩笑地说。
全球化更上一层楼
近一年内两桩大并购, 又让宏碁的全球舞台更加宽广。
去年8月, 宏碁以7.1亿美元一举并购美国第四大PC厂捷威 (Gateway) 、欧洲第三大P C厂佰德 (Packard Bell) , 宏碁开始走向多品牌。
当惠普七年前并购康柏 (Compaq) 时, 升阳执行长麦可里 (Scott McNealy) 曾讥笑这笔交易是“两辆垃圾车撞在一起”。
去年宏碁并捷威时, 美国分析师却异口同声认为, 这是一桩少数门当户对的婚姻。“产品、市场完全互补。”美国市调顾问机构Endpoint Technologies Associates主席凯 (Roger Kay) 很乐观。
相较许多东方企业并购西方企业的失败, 王振堂分析, “宏碁这次并购是增加经济规模。这和缺乏核心能力的公司, 以并购方式补齐欠缺的技术、产品, 大不相同。”
并购捷威, 直接的效益, 是让宏碁在美国实力大增。美国市场向来是宏碁的心头恨。以往, 宏碁往往要求美国, “不要成长太多。”因为宏碁美国的品牌知名度低、获利能力低, 总是将宏碁的平均净利率从将近3%拉低、下探2%底线。
并购捷威后, 宏碁不仅全球市占率升为9.9%、一脚踢开全球市占率6.9%的联想;更重要的是, 借着捷威品牌知名度的拉抬, 宏碁美国今年的税后净利率将突破1%, 让宏碁稳稳守住2%净利率的底线。
对宏碁来说, 这次策略性的并购, 更让宏碁晋升为够格的全球化企业。
并购前, 大家总说宏碁是“欧洲公司”。由于宏碁70%以上利润来自欧洲, 一线品牌大厂纷纷重兵集结欧洲、围剿宏碁。
并购后, 宏碁全球营收、利润的分布更加均衡。今年, 欧洲、美洲、亚太分别占宏碁全球营收50%、30%、20%。明年, 美国将占宏碁全球利润20%以上。“你打东, 我在西反击你, 你打第一区, 我就在第二区下手。”王振堂说, 全球化市场的意义, 在于产生“对战的平衡”。以后, 宏碁的攻击、防御不再限于欧洲单一地区, 风险更加分散。
这桩并购, 也给宏碁带来管理多品牌的新挑战。
多品牌管理的挑战
为了避免品牌冲突, 宏碁聘请麦肯锡做顾问, 与宏碁决策小组来回讨论半年多后, 建立一套“多品牌管理系统”。这是破天荒头一遭, PC产业有了多品牌。
未来, Acer担纲以新技术、效能为主的市场, 捷威及佰德, 主打时尚潮流路线, eMachines则延续既有的低价入门级市场。佰德只在欧洲销售, 捷威将从美洲扩及亚太。
“这里有葱啊, 这里有豆腐啊, 好, 那我们就煮这样一道菜, 把价值重新排列组合。”王振堂说, 决策的思考重点, 在于让既有品牌发挥原有价值。
而今年三月, 宏碁砸九十亿台币并购倚天, 更让宏碁一脚跨进了智能型手机市场。
“智能型手机是个两千亿美元的市场。”王振堂语出惊人。他大胆预估智能型手机市场五年内就会达到今日PC全球产业两千亿美元的规模。
“并购倚天, 让我们从原本在两千亿美元市场打滚, 变成在四千亿美元的市场打滚。”王振堂愈说愈大声、意气愈风发。
未来, 宏碁不仅会将智能型手机架在宏碁强势的通路、营销平台上, 更将协助倚天团队敲开欧美电信厂商的大门。客制化智能型手机的全球市场大饼快速膨胀, 宏碁正准备大咬一口。
大陆版图上最后一块拼图
虽然站稳了全球笔记本电脑第二大, 宏碁在中国的表现, 却只屈居第五, 还落后同样来自台湾的对手华硕。
要达成2011年笔记本电脑品牌第一大的梦想, 大陆, 是宏碁全球版图上不可或缺的一块拼图。
“过去, 我们产品设计重欧美、轻亚太, 两次零组件缺货时, 也让大陆经销商干等, 关系回复需要时间。”王振堂分析宏碁在大陆成长差强人意的原因, 却也不忘保证, 对大陆策略已矫正, 今年宏碁可望挤入大陆笔记本电脑前三大。