RU2006385C1 - Device for automatic control of car movement in emergency situations - Google Patents

Device for automatic control of car movement in emergency situations Download PDF

Info

Publication number
RU2006385C1
RU2006385C1 SU5016606A RU2006385C1 RU 2006385 C1 RU2006385 C1 RU 2006385C1 SU 5016606 A SU5016606 A SU 5016606A RU 2006385 C1 RU2006385 C1 RU 2006385C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
unit
angle
block
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Б. Орлов
Е.А. Крылова
Original Assignee
Научно-исследовательский институт радиоприборостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт радиоприборостроения filed Critical Научно-исследовательский институт радиоприборостроения
Priority to SU5016606 priority Critical patent/RU2006385C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2006385C1 publication Critical patent/RU2006385C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: automatic control systems. SUBSTANCE: device has a steering wheel rotation actuator, a steering wheel angle of rotation transducer, a roll angle computing unit, a logic unit, a maximum parameter computing unit, a preliminary processor, an optimum processor, a safety passing parameter computing unit, a necessary angle of rotation of the steering wheel computing unit, a setup unit, an indicator. Angle speed transducers are mounted along longitudinal and vertical axes, a linear acceleration transducer - along the transverse axis of the car and its output is connected to the first input of the optimum processing unit and the first input of the safety passing parameter computing unit. One of the inputs of the necessary angle of rotation of the steering wheel computing unit is connected to the output of the speed transducer, and the output - to the input of the steering wheel rotation actuator and the input of the indicator. The first input of the maximum parameter computing unit is connected to the angle of rotation of the steering wheel transducer which is mechanically connected to the steering wheel actuator. EFFECT: improved structure. 6 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления подвижным объектом, использующим пеленгатор, в частности к системам автоматического управления автомобилем, в том числе в условиях встречного движения транспорта. The invention relates to systems for automatic control of a moving object using a direction finder, in particular to systems for automatic control of a vehicle, including in the oncoming traffic.

Изобретение может быть использовано в автомобилестроении для установки на транспортных средствах, к которым предъявляются повышенные требования по обеспечению безопасности. The invention can be used in the automotive industry for installation on vehicles, which are subject to increased safety requirements.

Известны системы самонаведения подвижных объектов, содержащие пеленгатор, датчики угловой скорости, линейного ускорения, рулевые привода, органы управления, соединенные соответствующими связями с блоком управления движением подвижного объекта в плоскости, поперечной вектору его скорости, обеспечивающие наведение подвижного объекта с минимальным расстоянием от встречного подвижного объекта [1] . Known homing systems of moving objects containing a direction finder, sensors of angular velocity, linear acceleration, steering gears, controls connected by appropriate links to a control unit for moving a moving object in a plane transverse to its velocity vector, providing guidance of a moving object with a minimum distance from an oncoming moving object [1] .

Наиболее близкое к изобретению по принципу действия и достигаемому результату является устройство управления транспортным средством, содержащее датчик скорости, локационный датчик, через блок расчета характеристик продольного движения соединенный с исполнительными механизмами разгона и торможения [2] . Это устройство обеспечивает автоматическое поддержание безопасной дистанции между следующими в колонне транспортными средствами. Closest to the invention according to the principle of operation and the achieved result is a vehicle control device comprising a speed sensor, a location sensor, through a unit for calculating the characteristics of longitudinal movement connected to actuators for acceleration and braking [2]. This device automatically maintains a safe distance between the following vehicles in the convoy.

Недостатком известного устройства является его низкая эффективность в условиях сложной обстановки на дорогах, особенно на дорогах с многорядным и встречным движением, так как оно не способно рассчитать и совершить маневр. A disadvantage of the known device is its low efficiency in difficult traffic conditions, especially on roads with multi-lane and oncoming traffic, since it is not able to calculate and perform a maneuver.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей обеспечения безопасности движения на дорогах, в том числе и со встречным движением. The aim of the invention is to expand the functionality to ensure traffic safety on the road, including oncoming traffic.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит исполнительный механизм поворота руля, датчик угла поворота руля, блок расчета угла крена, логический блок, блок расчета предельных параметров, блок предварительной обработки, блок оптимальной обработки, блок расчета параметров безопасного разъезда, блок расчета потребного угла поворота руля, блок уставок, блок индикации, при этом датчики угловой скорости установлены по продольной и вертикальной осям, датчик линейного ускорения - по поперечной оси автомобиля, и его выход соединен с первым входом блока оптимальной обработки и первым входом блока расчета параметров безопасного разъезда, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами локационного датчика, первым выходом блока предварительной обработки, первым выходом блока уставок и выходом блока оптимальной обработки, первый выход - с первым входом блока расчета потребного угла поворота руля, а второй выход - со вторым входом блока расчета характеристик продольного движения, при этом второй вход блока расчета потребного угла поворота руля соединен с выходом датчика скорости, а выход - с входом исполнительного механизма поворота руля и первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом блока расчета характеристик продольного движения; выход пеленгатора через второй выход блока предварительной обработки, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами блока расчета угла крена, второго датчика угловой скорости и вторым выходом блока уставок, соединен с вторым входом блока оптимальной обработки, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с первым и вторым выходом локационного датчика и третьим выходом блока уставок, четвертый выход которого соединен с первым входом блока расчета угла крена, второй вход которого соединен с первым датчиком угловой скорости, а выход - с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с выходом блока расчета предельных параметров, а выход - с вторым входом исполнительного механизма разгона и торможения, при этом первый вход блока расчета предельных параметров соединен с датчиком угла поворота руля, который механически соединен с исполнительным механизмом поворота руля, а второй и третий входы - с выходом датчика скорости и пятым выходом блока уставок. This is achieved by the fact that the proposed device further comprises an actuator for turning the steering wheel, a steering angle sensor, a block for calculating a roll angle, a logic block, a block for calculating limit parameters, a preliminary processing block, an optimal processing block, a block for calculating safe driving parameters, a block for calculating the required angle steering wheel, setting block, display unit, while the angular velocity sensors are installed along the longitudinal and vertical axes, the linear acceleration sensor - along the transverse axis of the car, and its the output is connected to the first input of the optimal processing unit and the first input of the safe drive parameter calculation unit, the second, third, fourth, fifth and sixth inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the location sensor, the first output of the preprocessing unit, the first output of the settings block and the output optimal processing unit, the first exit is with the first input of the unit for calculating the required steering angle, and the second output is with the second input of the unit for calculating the longitudinal motion characteristics, while second calculating unit input the required steering angle sensor connected to the output speed, and the output - to the input of actuator wheel turning mechanism and the first input of the indication unit, a second input coupled to the output of the calculation of the longitudinal motion characteristics; direction finder output through the second output of the pre-processing unit, the first, second and third inputs of which are connected to the outputs of the roll angle calculation unit, the second angular velocity sensor and the second output of the setpoint unit, connected to the second input of the optimal processing unit, the third, fourth and fifth inputs of which are connected with the first and second output of the location sensor and the third output of the settings block, the fourth output of which is connected to the first input of the roll angle calculation unit, the second input of which is connected to the first angular velocity sensor axes, and the output is with the first input of the logical unit, the second input of which is connected to the output of the limiting parameter calculation unit, and the output is with the second input of the acceleration and braking actuator, while the first input of the limiting parameter calculation unit is connected to the steering angle sensor, which mechanically connected to the steering wheel actuator, and the second and third inputs with the output of the speed sensor and the fifth output of the settings block.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема логического блока; на фиг. 3 - функциональная схема блока расчета предельных параметров; на фиг. 4 - функциональная схема блока оптимальной обработки; на фиг. 5 - функциональная схема блока расчета параметров безопасного разъезда; на фиг. 6 - функциональная схема блока индикации. In FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in FIG. 2 is a functional block diagram of a logical block; in FIG. 3 is a functional block diagram of the calculation of limit parameters; in FIG. 4 is a functional diagram of an optimal processing unit; in FIG. 5 is a functional diagram of a unit for calculating parameters of a safe drive; in FIG. 6 is a functional diagram of a display unit.

Предлагаемое устройство содержит датчик скорости 1, первый датчик 2 угловой скорости, второй датчик 3 угловой скорости, датчик 4 линейного ускорения, пеленгатор 5, локационный датчик 6, блок 7 расчета характеристик продольного движения, исполнительный механизм 8 разгона и торможения, исполнительный механизм 9 поворота руля, датчик 10 угла поворота руля, блок 11 расчета угла крена, логический блок 12, блок 13 расчета предельных параметров, блок 14 предварительной обработки, блок 15 оптимальной обработки, блок 16 расчета параметров безопасного разъезда, блок 17 расчета потребного углa поворота руля. The proposed device includes a speed sensor 1, a first angular velocity sensor 2, a second angular velocity sensor 3, a linear acceleration sensor 4, a direction finder 5, a location sensor 6, a longitudinal motion calculation unit 7, an acceleration and braking actuator 8, a steering wheel actuator 9 , steering angle sensor 10, roll angle calculation unit 11, logical unit 12, limit parameter calculation unit 13, preliminary processing unit 14, optimal processing unit 15, safe run parameter calculation unit 16 , The calculation unit 17 of the required ugla steering.

Кроме того, устройство содержит блок 18 уставок, блок 19 индикации, компараторы 20, 21, блок 22, 23 деления, генератор 24 функции arctg, умножители 25, 26, квадратор 27, умножитель 28-31, блок 32 деления, сумматор 33-35, интегратор 36, 37 управляемым сбросом, диодный выпрямитель 38, компараторы 39-42, диодный выпрямитель 43, сумматоры 44, 45, генератор 46 функции "sin", умножители 47, 48, квадратор 49, блок деления 50, 51, дифференциатор 52, компаратор 53, поляризованное реле 54, 55, лампочки 56-59 подсвета. In addition, the device contains a block 18 settings, a block 19 display, comparators 20, 21, block 22, 23 division, the generator 24 functions arctg, multipliers 25, 26, quadrator 27, the multiplier 28-31, block 32 division, the adder 33-35 , reset controlled integrator 36, 37, diode rectifier 38, comparators 39-42, diode rectifier 43, adders 44, 45, sin generator 46, multipliers 47, 48, quadrator 49, division block 50, 51, differentiator 52, comparator 53, polarized relay 54, 55, backlight bulbs 56-59.

Предлагаемое устройство состоит из датчика скорости 1, первого и второго датчиков 2 и 3 угловой скорости, датчика 4 линейного ускорения, пеленгатора 5, локационного датчика 6, первый и второй выходы которого через блок 7 расчета характеристик продольного движения соединены с первым входом исполнительного механизма 8 торможения и разгона, исполнительного механизма 9 поворота руля, датчика 10 угла поворота руля, блока 11 расчета угла крена, логического блока 12, блока 13 расчета предельных параметров, блока 14 предварительной обработки 14, блока 15 оптимальной обработки, блока 16 расчета параметров безопасного разъезда, блока 17 расчета потребного угла поворота руля, блока 18 уставок, блока 19 индикации 19. Причем первый 2 и второй 3 датчики угловой скорости установлены по продольной и вертикальной осям, датчик 4 линейного ускорения - по поперечной оси автомобиля и его выход с первым входом блока оптимальной обработки и первым входом блока 16 расчета параметров безопасного разъезда, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходом локационного датчика 6, первым выходом блока 14 предварительной обработки, первым выходом блока 18 уставок и выходом блока 15 оптимальной обработки, первый выход - с первым входом блока 17 расчета потребного угла поворота руля, а второй выход - с вторым входом блока 7 расчета характеристик продольного движения. The proposed device consists of a speed sensor 1, the first and second angular velocity sensors 2 and 3, a linear acceleration sensor 4, a direction finder 5, a location sensor 6, the first and second outputs of which are connected to the first input of the braking actuator 8 through a block 7 for calculating the characteristics of longitudinal motion and acceleration, the actuator 9 of the steering wheel, the sensor 10 of the steering angle, block 11 calculation of the angle of heel, logical block 12, block 13 calculation of limit parameters, block 14 pre-processing 14, block 15 wholesale imal processing, block 16 calculating the parameters of the safe drive, block 17 calculating the required steering angle, block 18 settings, block 19 indication 19. Moreover, the first 2 and second 3 angular velocity sensors are installed along the longitudinal and vertical axes, the linear acceleration sensor 4 is transverse the axis of the vehicle and its output with the first input of the optimal processing unit and the first input of the safe siding calculation unit 16, the second, third, fourth, fifth and sixth inputs of which are connected respectively to the first and second exit of the lock the ion sensor 6, the first output of the pre-processing unit 14, the first output of the settings block 18 and the output of the optimal processing unit 15, the first output - with the first input of the steering wheel angle calculation unit 17, and the second output - with the second input of the longitudinal movement calculation unit 7 .

Второй вход блока 17 расчета потребного угла поворота руля соединен с выходом датчика скорости 1, а выход - с входом исполнительного механизма 9 поворта руля и первым входом блока 19 индикации, второй вход которого соединен с выходом блока 7 расчета характеристик продольного движения 7. Выход пеленгатора 5 через второй выход блока 14 предварительной обработки, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами блока 11 расчета угла крена, второго датчика 3 угловой скорости и вторым выходом блока 18 уставок соединен с вторым входом блока 15 оптимальной обработки, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с первым и вторым выходами локационного датчика 6 и третьим выходом блока уставок, четвертый выход которого соединен с первым входом блока 11 расчета угла крена, второй вход которого соединен с первым датчиком 2 угловой скорости, а выход - с первым входом логического блока 12, второй вход которого соединен с выходом блока 13 расчета предельных параметров, а выход - с вторым входом исполнительного механизма 8 разгона и торможения 8. При этом первый вход блока 13 расчета предельных параметров соединен с датчиком 10 угла поворота руля, который механически соединен с исполнительным механизмом 9 поворота руля, а второй и третий входы - с выходом датчика скорости 1 и пятым выходом блока уставок 18. The second input of the unit for calculating the required steering angle is connected to the output of the speed sensor 1, and the output is to the input of the actuator 9 of the steering wheel and the first input of the display unit 19, the second input of which is connected to the output of the unit 7 for calculating the characteristics of the longitudinal movement 7. Output of the direction finder 5 through the second output of the pre-processing unit 14, the first, second and third inputs of which are connected to the outputs of the heel angle calculating unit 11, the second angular velocity sensor 3 and the second output of the settings block 18 are connected to the second input of the block 15 optimal processing, the third, fourth and fifth inputs of which are connected to the first and second outputs of the location sensor 6 and the third output of the settings block, the fourth output of which is connected to the first input of the roll angle calculation unit 11, the second input of which is connected to the first angular velocity sensor 2, and the output is with the first input of the logical block 12, the second input of which is connected to the output of the block 13 for calculating the limit parameters, and the output is with the second input of the actuator 8 for acceleration and braking 8. The first input of the block 13 for calculating ln parameters is connected to the sensor 10 of the angle of rotation of the steering wheel, which is mechanically connected to the actuator 9 of the rotation of the steering wheel, and the second and third inputs are with the output of the speed sensor 1 and the fifth output of the settings block 18.

Исполнительный механизм 9 руля представляет из себя следящий электропривод, построенный на основе моментного двигателя. Вход его соединен с выходом сигнала потребного угла поворота руля αпотр с блока 17 расчета потребного угла поворота руля.The actuator 9 of the steering wheel is a servo drive built on the basis of a torque motor. Its input is connected to the signal output of the required steering angle α sweat from the block 17 for calculating the required steering angle.

Датчик 10 угла поворота руля представляет из себя сельсин-датчик, потенциометрический или датчик другого типа, ротор которого жестко скреплен с рулевой колонкой. The steering angle sensor 10 is a selsyn sensor, a potentiometric sensor or another type of sensor, the rotor of which is rigidly attached to the steering column.

Блок 11 расчета угла крена представляет из себя интегратор с управляемым сбросом, на вход которого поступает сигнал угловой скорости продольной оси автомобиля ωγ с датчика 2 угловой скорости. Сброс интегратора в нулевое положение осуществляется по входу блока 11, который соединен с выходом блока 18 уставок. Выходом блока 11 является значение угла γ крена автомобиля.Block 11 calculation of the angle of heel is an integrator with a controlled reset, the input of which receives the signal of the angular velocity of the longitudinal axis of the vehicle ω γ from the sensor 2 of the angular velocity. The integrator is reset to the zero position at the input of block 11, which is connected to the output of block 18 of the settings. The output of block 11 is the value of the angle γ of the roll of the car.

Логический блок 12 (фиг. 2) состоит из компараторов 20, 21. Входы компаратора 20 и первый из входов компаратора 21 соединены с выходом блока 13 расчета предельных параметров, выход компаратора - с вторым входом компаратора 21, третий вход которого соединен с выходом блока 11, а выход компаратора 21 является выходом блока 12 в целом. Сигнал на выходе блока 12 может принимать значения:
"+1", если Мзад*<Ммакс* и γ < γмакс;
"0", если Мзад* ≥Ммакс* и γ < γмакс;
"-1", если γ ≥ γмакс, что соответствует командам "Разгон разрешен". "Разгон запрещен" и "Торможение", поступающим на вход исполнительного механизма 8.The logical unit 12 (Fig. 2) consists of comparators 20, 21. The inputs of the comparator 20 and the first of the inputs of the comparator 21 are connected to the output of the limit parameter calculation unit 13, the output of the comparator to the second input of the comparator 21, the third input of which is connected to the output of the block 11 , and the output of the comparator 21 is the output of the block 12 as a whole. The signal at the output of block 12 may take values:
"+1" if M ass * <M max * and γ <γ max ;
"0" if M ass * ≥M max * and γ <γ max ;
“-1” if γ ≥ γ max , which corresponds to the “Acceleration enabled” commands. "Acceleration is prohibited" and "Braking" received at the input of the actuator 8.

Блок 13 расчета предельных параметров (фиг. 3) содержит делители 22, 23, генератор 24 функции "arctg", умножители 25, 26 и квадратор 27. Блок 13 реализует следующие формулы:
γмакс= arctg(0,5 b/f), (1) где γмакс - предельный угол крена автомобиля, при котором не наступает опрокидывание;
b - ширина автомобиля;
f - высота центра тяжести автомобиля над дорогой,
Мзад*= αтек ˙ V2, (2) где Мзад* - значение опрокидывающего момента, отнормированное по весу автомобиля;
αтек - текущее значение угла поворота руля;
V - скорость движения автомобиля;

Figure 00000001
, (3) где αмакс - предельный угол поворота руля, при котором в данных условиях не наступает опрокидывание;
К - коэффициент, зависящий от качества дорожного покрытия, конструкции рулевого механизма и т. д. ;
Ммакс* - предельное значение нормированного опрокидывающего момента.Block 13 calculation of limit parameters (Fig. 3) contains dividers 22, 23, generator 24 functions "arctg", multipliers 25, 26 and quadrator 27. Block 13 implements the following formulas:
γ max = arctan (0.5 b / f), (1) where γ max is the maximum roll angle of the car at which rollover does not occur;
b is the width of the car;
f is the height of the center of gravity of the car above the road,
M ass * = α tech ˙ V 2 , (2) where M ass * is the value of the overturning moment, normalized by the weight of the car;
α tech - the current value of the steering angle;
V - vehicle speed;
Figure 00000001
, (3) where α max is the limiting angle of rotation of the rudder at which under these conditions tipping does not occur;
K is a coefficient depending on the quality of the road surface, the design of the steering mechanism, etc.
M max * - the limit value of the normalized overturning moment.

Блок 14 предварительной обработки представляет из себя микропроцессор, в котором происходит обработка сигнала угла φ пеленга встречного автомобиля с пеленгатора 5 и сигнала ωΨ угловой скорости вертикальной оси автомобиля с датчика 3. Угол пеленга, измеряемый в системе координат, связанной с автомобилем, пересчитывается в инерциальную систему координат через направляющие косинусы, определяемые через углы поворота осей автомобиля γ , Ψ согласно формулам:

Figure 00000002
n
Figure 00000003
(4)
Блок 15 оптимальной обработки (фиг. 4) содержит умножители 28-31, блок 32 деления, сумматоры 33-35, интеграторы 36, 37 управляемым сбросом, диодный выпрямитель 38 и компараторы 39-42.The pre-processing unit 14 is a microprocessor in which the signal of the angle φ of the bearing of the oncoming car from the direction finder 5 and the signal ω Ψ of the angular velocity of the vertical axis of the car from the sensor 3 are processed. The angle of the bearing, measured in the coordinate system associated with the car, is converted to inertial coordinate system through guide cosines determined through the rotation angles of the vehicle axles γ, Ψ according to the formulas:
Figure 00000002
n
Figure 00000003
(4)
The optimal processing unit 15 (Fig. 4) contains multipliers 28-31, a division unit 32, adders 33-35, controlled reset integrators 36, 37, a diode rectifier 38, and comparators 39-42.

В блоке 15 реализованы следующие уравнения:

Figure 00000004
Figure 00000005
(5) где
Figure 00000006
- оценка угла пеленга;
Figure 00000007
- оценка угловой скорости линии пеленга;
φ- вычисленное в блоке 14 значение угла пеленга;
Vо - относительная скорость автомобиля;
Do - относительная дальность;
W - боковое ускорение автомобиля;
р1, р2 - коэффициенты усиления;
τн - период наблюдения.In block 15, the following equations are implemented:
Figure 00000004
Figure 00000005
(5) where
Figure 00000006
- assessment of the bearing angle;
Figure 00000007
- assessment of the angular velocity of the bearing line;
φ is the bearing angle value calculated in block 14;
V about - relative speed of the car;
D o - relative range;
W - lateral acceleration of the car;
p 1 , p 2 - gain;
τ n is the observation period.

Для реализации уравнений (5) в блоке 15 используются: умножитель 28, блок 32 деления, сумматоры 33, 35 и интеграторы 36, 37. Коэффициент передачи первого входа сумматора 35 равен -2. На сумматоре 34 определяется разность измеренного и оцениваемого значений угла пеленга (φ -

Figure 00000008
). В зависимости от абсолютного значения этой разности происходит определение и подстройка коэффициентов усиления р1 и р2. Для этого используются умножители 23-31 и компараторы 39-42. Коэффициент передачи умножителей 30, 31 равен 1000.To implement equations (5) in block 15, the following are used: a multiplier 28, a division block 32, adders 33, 35 and integrators 36, 37. The transfer coefficient of the first input of the adder 35 is -2. The adder 34 determines the difference between the measured and estimated values of the angle of the bearing (φ -
Figure 00000008
) Depending on the absolute value of this difference, the amplification factors p 1 and p 2 are determined and adjusted. For this, multipliers 23-31 and comparators 39-42 are used. The transmission coefficient of the multipliers 30, 31 is 1000.

Блок 16 расчета параметров безопасного разъезда (фиг. 5) содержит диодный выпрямитель 43, сумматоры 44, 45, генератор 46 функции "sin", умножители 47, 48, квадратор 49 и блоки 50, 51 деления. Устройство блока 16 регламентируется следующими соотношениями:

Figure 00000009
(6) где Δ h - запас дистанции на безопасный разъезд;
d - длина диагонали автомобиля;
Ψ - угол поворота вокруг вертикальной оси автомобиля;
δ - угол, тангенс которого равен отношению ширины автомобиля к его длине;
h - "мгновенная" (при данных параметрах движения) дистанция между автомобилями при разъезде.Block 16 calculating the parameters of safe detachment (Fig. 5) contains a diode rectifier 43, adders 44, 45, generator 46 of the sin function, multipliers 47, 48, quadrator 49 and blocks 50, 51 of division. The device of block 16 is regulated by the following relationships:
Figure 00000009
(6) where Δ h is the safety margin;
d is the length of the diagonal of the car;
Ψ - angle of rotation around the vertical axis of the car;
δ is the angle whose tangent is equal to the ratio of the width of the car to its length;
h - “instantaneous” (for given parameters of movement) the distance between cars when driving.

Блок 17 расчета угла поворота руля содержит квадратор, умножитель и делитель и вычисляет потребный угол поворота руля αпотрпо формуле:
αпотр = 3h/( τ ˙V2), (7) где τ - время, оставшееся до разъезда.Block 17 calculates the angle of rotation of the steering wheel contains a quadrator, a multiplier and a divider, and calculates the required steering angle α loss according to the formula:
α loss = 3h / (τ ˙V 2 ), (7) where τ is the time remaining before departure.

Величины h и τ поступают на вход блока 17 от блока 16, значение скорости V - с датчика 1. The values of h and τ are received at the input of block 17 from block 16, the value of speed V is from sensor 1.

Блок 18 уставок представляет из себя группу делителей напряжения, сигналы на выходе которых перед началом движения выставляются равными значениям параметров конкретного автомобиля и трассы. Также перед началом движения из блока уставок поступает сигнал сброса на интеграторы блоков 11, 15. Block 18 settings is a group of voltage dividers, the signals at the output of which before the start of movement are set equal to the values of the parameters of a particular car and track. Also, before the movement starts, a reset signal is sent from the settings block to the integrators of blocks 11, 15.

Блок индикации 19 (фиг. 6) включает в себя дифференциатор 52, компаратор 53, поляризованные реле 54, 55 и индикационное табло с лампочками 56-59 подсвета. The display unit 19 (Fig. 6) includes a differentiator 52, a comparator 53, polarized relays 54, 55 and an indication board with light bulbs 56-59.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Изменение текущих параметров движения (собственной скорости V, угловой скорости продольной оси ωγ , угловой скорости вертикальной оси ωΨ , линейного ускорения W, относительной дальности Do, относительной скорости Vo и угла пеленга φ ) автомобилей непрерывно фиксируется датчиками 1-4, 6 и пеленгатором 5. В блоке 11 расчета угла крена по сигналу угловой скорости продольной оси ωγ с датчика угловой скорости 2 рассчитывается угол крена автомобиля
γ =

Figure 00000010
dt (8)
В блоке предварительной обработки 14 определяется угловое положение φ встречного автомобиля в инерциальной системе координат по сигналу с пеленгатора 5, углу крена γ с блока 11 и углу поворота корпуса Ψ согласно формулам (4). Угол поворота корпуса автомобиля определяется интегрированием угловой скорости вертикальной оси ωΨ, измеряемой датчиком 3
χ =
Figure 00000011
dt (9)
В блоке 15 по значениям угла пеленга φ с блока 14, линейного ускорения W с датчика 4 и относительных величин Do, Vo с датчика 6 оценивается величина угловой скорости линии пеленга
Figure 00000012
в соответствии с выражением (5). Блок 15 представляет из себя двухмерный адаптивный фильтр с автоматической подстройкой коэффициентов усиления.Changes in the current motion parameters (natural speed V, angular velocity of the longitudinal axis ω γ , angular velocity of the vertical axis ω Ψ , linear acceleration W, relative range D o , relative speed V o and bearing angle φ) of cars are continuously detected by sensors 1-4, 6 and direction finder 5. In block 11 calculating the angle of heel according to the signal of the angular velocity of the longitudinal axis ω γ from the angular velocity sensor 2 calculates the angle of heel of the car
γ =
Figure 00000010
dt (8)
In the pre-processing unit 14, the angular position φ of the oncoming car in the inertial coordinate system is determined by the signal from the direction finder 5, the angle of heel γ from block 11 and the angle of rotation of the body корпуса according to formulas (4). The rotation angle of the car body is determined by integrating the angular velocity of the vertical axis ω Ψ measured by the sensor 3
χ =
Figure 00000011
dt (9)
In block 15, from the values of the angle of the bearing φ from block 14, linear acceleration W from the sensor 4 and the relative values of D o , V o from the sensor 6, the angular velocity of the line of the bearing is estimated
Figure 00000012
in accordance with the expression (5). Block 15 is a two-dimensional adaptive filter with automatic gain adjustment.

Подстройка коэффициентов усиления р1, р2 по величине углового рассогласования происходит следующим образом. Величина рассогласования измеренного значения угла пеленга и его оценки (φ -

Figure 00000013
) с выхода сумматора 34 (фиг. 4) поступает через выпрямитель 38 на управляющий вход компараторов 39, 41 и при превышении величины уставки по второму управляющему входу (0,001) на выход компаратора 39 поступает сигнал с выхода умножителя 30, равный p
Figure 00000014
-
Figure 00000015
1000 , а на выход компаратора 41 - сигнал с выхода умножителя 31, равный p
Figure 00000016
-
Figure 00000017
1000 . Если сигнал на управляющем входе компараторов 39, 41 меньше уставки 0,001, то на выход компараторов поступает сигнал р1 и р2 соответственно без изменений. Ограничение коэффициентов р1 и р2 реализуется на компараторах 40 и 42 соответственно. Сигнал р1 с выхода компаратора 39 проходит на выход пеленгатора 40 без изменений, если величина р1 меньше величины уставки (100) по второму управляющему входу. Если р1>100, то на выходе компаратора 40 сигнал ограничивается величиной 100. Аналогично на выходе компаратора 42 происходит ограничение коэффициента р2 на уровне 1000.The adjustment of the gain p 1 , p 2 the magnitude of the angular mismatch occurs as follows. The value of the mismatch of the measured value of the bearing angle and its estimation (φ -
Figure 00000013
) from the output of the adder 34 (Fig. 4) through the rectifier 38 to the control input of the comparators 39, 41 and when the setting is exceeded by the second control input (0.001), the output from the multiplier 30 is equal to p
Figure 00000014
-
Figure 00000015
1000, and the output from the comparator 41 is the signal from the output of the multiplier 31, equal to p
Figure 00000016
-
Figure 00000017
1000. If the signal at the control input of the comparators 39, 41 is less than the setting of 0.001, then the signal p 1 and p 2, respectively, are received at the output of the comparators without changes. The limitation of the coefficients p 1 and p 2 is implemented on the comparators 40 and 42, respectively. The signal p 1 from the output of the comparator 39 passes to the output of the direction finder 40 without changes, if the value of p 1 is less than the value of the setpoint (100) at the second control input. If p 1 > 100, then at the output of comparator 40 the signal is limited to 100. Similarly, at the output of comparator 42, the coefficient p 2 is limited to 1000.

Блок 16 расчета параметров безопасного разъезда определяет величины τ и h согласно формулам (6) и передает их в блок 7 расчета характеристик продольного движения и блок 17 расчета угла поворота руля. В блоке 7 по сигналам Do, Vo и τ вырабатывается сигнал управления на исполнительный механизм разгона и торможения также, как в известном устройстве, принятом за прототип.Block 16 calculating the parameters of the safe drive determines the values of τ and h according to formulas (6) and transfers them to block 7 calculating the characteristics of the longitudinal movement and block 17 calculating the angle of rotation of the steering wheel. In block 7, according to the signals D o , V o and τ, a control signal is generated on the actuator for acceleration and braking in the same way as in the known device adopted as a prototype.

Одновременно с управлением продольным движением в блоке 17 расчета потребного угла поворота руля обрабатывается информация, необходимая для работы рулевого управления. Блок 17 вырабатывает сигнал αпотр в соответствии с соотношением (7). Квадратор вырабатывает сигнал V2, умножитель - τ ˙ V2, который поступает на вход блока деления вместе с сигналом h с блока 16.Simultaneously with the control of the longitudinal movement, in the block 17 for calculating the required steering angle, the information necessary for the steering operation is processed. Block 17 generates a signal α loss in accordance with relation (7). The quadrator generates a signal V 2 , the multiplier - τ ˙ V 2 , which is fed to the input of the division unit along with the signal h from block 16.

Блок деления формирует сигнал потребного угла поворота руля αпотр , подаваемый на исполнительный механизм руля и на вход блока индикации 19 (фиг. 6). Дифференцирование αпотр в дифференциаторе 52 дает положительную или отрицательную величину, которая через компаратор 53 создает сигнал на обмотке поляризованного реле 54. Контакты реле замыкаются и подключают "+" лампочку, сигнализирующую водителю о необходимости увеличения угла поворота (разгоне в боковом направлении) или "-" лампочку, сигнализирующую водителю о необходимости уменьшения угла поворота руля (торможении в боковом направлении).The division unit generates a signal of the required angle of rotation of the rudder α sweat supplied to the actuator of the steering wheel and to the input of the display unit 19 (Fig. 6). The differentiation of α loss in the differentiator 52 gives a positive or negative value, which through the comparator 53 creates a signal on the winding of the polarized relay 54. The relay contacts close and connect a "+" lamp, signaling the driver to increase the rotation angle (lateral acceleration) or "- "a light signaling the driver about the need to reduce the steering angle (braking in the lateral direction).

С блока 7 поступает сигнал на поляризованное реле 55, контакты которого, замыкаясь, подключают лампочки, сигнализирующие водителю о необходимости разгона или торможения в продольном направлении. Действительное (отработанное исполнительным механизмом) значение угла поворота руля через датчик 10 поступает на блок 13 расчета предельных параметров, где в соответствии с формулами (1)-(3) рассчитываются предельное значение нормированного опрокидывающего момента Ммакс*, предельный угол крена γмакс и значение нормированного опрокидывающего момента Мзад*, предельный угол крена макс и значение нормированного опрокидывающего момента Мзад*, соответствующего текущей скорости автомобиля.Block 7 receives a signal to a polarized relay 55, the contacts of which, closing, connect bulbs that signal to the driver about the need for acceleration or braking in the longitudinal direction. The actual (worked out by the actuator) value of the angle of rotation of the steering wheel through the sensor 10 is sent to block 13 for calculating the limit parameters, where, in accordance with formulas (1) - (3), the limit value of the normalized tipping moment M max *, the limit angle of heel γ max and the value are calculated normalized tipping moment M ass *, maximum roll angle max and value of normalized tipping moment M ass * corresponding to the current vehicle speed.

Информация с блока 13 поступает в логический блок 12, где в зависимости от соотношения входных величин вырабатывается одна из команд "Разгон разрешен", "Разгон запрещен" или "Торможение", которая и поступает на исполнительный механизм разгона и торможения 8. Information from block 13 enters the logical block 12, where, depending on the ratio of input values, one of the commands "Acceleration enabled", "Acceleration prohibited" or "Braking" is generated, which is fed to the actuator for acceleration and braking 8.

Использование изобретения позволит снизить вероятность столкновения автомобилей в аварийных ситуациях почти в 5 раз (получено моделированием); обеспечить достижение экономического эффекта в случае массового применения предлагаемого устройства через несколько лет после начала его внедрения. Оценка экономического эффекта Э может быть проведена по формуле (не учитывается прибыль от продажи устройства)
Э= Квер˙ Т-1 [NaSaT-NсSc-Sp] , где Квер - коэффициент, учитывающий вероятность попадания автомобиля, снабженного предлагаемым устройством, в аварийную ситуацию;
Т - период эксплуатации Nс автомобилей, снабженных предлагаемым устройством;
Na - среднее число аварий в год;
Sa - средний ущерб (в руб. ) от одной аварии;
Sc - затраты (в руб. ) на производство предлагаемого устройства при массовом производстве;
Sp - стоимость (в руб. ) разработки устройства.Using the invention will reduce the likelihood of a car collision in emergency situations by almost 5 times (obtained by modeling); ensure the achievement of the economic effect in case of mass application of the proposed device a few years after the start of its implementation. Evaluation of the economic effect of E can be carried out according to the formula (profit from the sale of the device is not taken into account)
E = K ver ˙ T -1 [N a S a TN with S c -S p ], where K ver is a coefficient that takes into account the probability of a car equipped with the proposed device in an emergency;
T - the period of operation of N from cars equipped with the proposed device;
N a - average number of accidents per year;
S a - average damage (in rubles) from one accident;
S c - costs (in rubles) for the production of the proposed device in mass production;
S p - the cost (in rubles) of the development of the device.

По данному техническому предложению на предприятии разработана и программно реализована на ЭВМ ЕС 1066 имитационная модель встречного движения автомобилей, один из которых оборудован предлагаемым устройством. Проведенное моделирование показало, что для автомобиля с предлагаемым устройством расстояние между ним и встречным автомобилем при разъезде составляет ≈ 0,25-0,4 м (если встречный автомобиль специально направлялся на столкновение). При моделировании разъезда автомобилей не оборудованных предлагаемым устройством вероятность столкновений составила ≈0,58; а с предлагаемым устройством ≈0,12. (56) 1. Максимов М. В. , Горгонов Г. И. Радиоэлектронные системы самонаведения. М. : Радио и связь, 1982, с. 145. According to this technical proposal, the enterprise has developed and software implemented on an EC 1066 computer a simulation model of oncoming traffic of cars, one of which is equipped with the proposed device. The simulation showed that for a car with the proposed device, the distance between it and the oncoming car when driving is ≈ 0.25-0.4 m (if the oncoming car was specially sent for a collision). When simulating the passage of cars not equipped with the proposed device, the probability of collisions was ≈0.58; and with the proposed device ≈0.12. (56) 1. Maksimov M.V., Gorgonov G.I. Radio-electronic homing systems. M.: Radio and Communications, 1982, p. 145.

2. Авторское свидетельство СССР N 1632820, кл. В 60 К 31/00, 1991.  2. USSR author's certificate N 1632820, cl. In 60 K, 31/00, 1991.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АВТОМОБИЛЯ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ, содержащее датчик скорости, первый и второй датчики угловой скорости, датчик линейного ускорения, пеленгатор, локационный датчик, первый и второй выходы которого через блок расчета характеристик продольного движения соединены с первым входом исполнительного механизма разгона и торможения автомобиля, отличающееся тем, что оно снабжено исполнительным механизмом поворота руля, блоком расчета угла крена, логическим блоком, блоком расчета предельных параметров, блоком предварительной обработки, блоком оптимальной обработки, блоком расчета параметров безопасного разъезда, блока расчета потребного угла поворота руля, блоком уставок, блоком индикации, при этом первый и второй датчики угловой скорости установлены по продольной и вертикальной осям, датчик линейного ускорения - по поперечной оси автомобиля, и его выход соединен с первым входом блока оптимальной обработки и первым входом блока расчета параметров безопасного разъезда, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами локационного датчика, первым выходом блока предварительной обработки, первым выходом блока уставок и выходом блока оптимальной обработки, первый выход - с первым входом блока расчета потребного угла поворота руля, а второй выход - с вторым входом блока расчета характеристик продольного движения, при этом второй вход блока расчета потребного угла поворота руля соединен с выходом датчика скорости, а выход - с входом исполнительного механизма поворота руля и первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом блока расчета характеристик продольного движения, выход пеленгатора через второй выход блока предварительной обработки, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами блока расчета угла крена, второго датчика угловой скорости и вторым выходом блока уставок, соединен с вторым входом блока оптимальной обработки, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с первым и вторым выходами локационного датчика и третьим выходом блока уставок, четвертый выход которого соединен с первым входом блока расчета угла крена, второй вход которого соединен с первым датчиком угловой скорости, а выход - с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с выходом блока расчета предельных параметров, а выход - с вторым входом исполнительного механизма разгона и торможения, при этом первый вход блока расчета предельных параметров соединен с датчиком угла поворота руля, который механически соединен с исполнительным механизмом поворота руля, а второй и третий входы - с выходом датчика скорости и пятым выходом блока уставок.  DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL OF MOTION OF A CAR IN EMERGENCIES, comprising a speed sensor, first and second angular velocity sensors, a linear acceleration sensor, direction finder, a location sensor, the first and second outputs of which are connected to the first input of the accelerator and brake actuator via the longitudinal movement calculation unit , characterized in that it is equipped with an actuator for turning the steering wheel, a block for calculating the angle of heel, a logical block, a block for calculating the limit pairs trov, a pre-processing unit, an optimal processing unit, a safe-run parameters calculation unit, a steering angle required calculation unit, a setting unit, an indication unit, while the first and second angular velocity sensors are installed along the longitudinal and vertical axes, the linear acceleration sensor is installed along the transverse the vehicle’s axis, and its output is connected to the first input of the optimal processing unit and the first input of the safe drive parameters calculation unit, the second, third, fourth, fifth and sixth inputs of which are inens, respectively, with the first and second outputs of the location sensor, the first output of the pre-processing unit, the first output of the settings block and the output of the optimal processing unit, the first output with the first input of the unit for calculating the required steering angle, and the second output with the second input of the unit for calculating longitudinal characteristics movement, while the second input of the unit for calculating the required angle of rotation of the steering wheel is connected to the output of the speed sensor, and the output to the input of the actuator of rotation of the steering wheel and the first input of the display unit, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the characteristics of longitudinal motion, the output of the direction finder through the second output of the pre-processing unit, the first, second and third inputs of which are connected to the outputs of the unit for calculating the angle of heel, the second angular velocity sensor and the second output of the setting unit, is connected to the second input optimal processing unit, the third, fourth and fifth inputs of which are connected to the first and second outputs of the location sensor and the third output of the settings block, the fourth output of which is connected to the first input ohm of the roll angle calculation unit, the second input of which is connected to the first angular velocity sensor, and the output - with the first input of the logic unit, the second input of which is connected to the output of the limit parameter calculation unit, and the output - with the second input of the acceleration and braking actuator, the first input of the limit parameter calculation unit is connected to the rudder angle sensor, which is mechanically connected to the rudder rotation actuator, and the second and third inputs are connected to the output of the speed sensor and the fifth output of the settings block.
SU5016606 1991-10-14 1991-10-14 Device for automatic control of car movement in emergency situations RU2006385C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5016606 RU2006385C1 (en) 1991-10-14 1991-10-14 Device for automatic control of car movement in emergency situations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5016606 RU2006385C1 (en) 1991-10-14 1991-10-14 Device for automatic control of car movement in emergency situations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2006385C1 true RU2006385C1 (en) 1994-01-30

Family

ID=21591584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5016606 RU2006385C1 (en) 1991-10-14 1991-10-14 Device for automatic control of car movement in emergency situations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2006385C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103332115A (en) * 2013-07-23 2013-10-02 无锡伊佩克科技有限公司 Self-adapting acceleration and deceleration device
RU2501681C2 (en) * 2008-12-19 2013-12-20 Вольво Ластвагнар Аб Method and device for control over automatic carrier speed maintenance
RU2521931C2 (en) * 2009-07-02 2014-07-10 Вольво Ластвагнар Аб Method and device for control over automatic carrier speed maintenance
RU2622616C1 (en) * 2015-04-01 2017-06-16 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Carrier control device
RU2638879C2 (en) * 2015-04-27 2017-12-18 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Automatic control system for vehicle
RU2644063C2 (en) * 2013-01-10 2018-02-07 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Sustainability management device
RU2657657C1 (en) * 2015-04-13 2018-06-14 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Device and method of the vehicle peripheral information checking
RU2659371C1 (en) * 2014-08-29 2018-06-29 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Device and method of traffic control
RU2659670C1 (en) * 2014-08-11 2018-07-03 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Vehicle movement control device and method
RU210135U1 (en) * 2021-12-17 2022-03-29 Лидия Романовна Хмелева Emergency prevention device electrically powered personal mobility aids

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501681C2 (en) * 2008-12-19 2013-12-20 Вольво Ластвагнар Аб Method and device for control over automatic carrier speed maintenance
RU2521931C2 (en) * 2009-07-02 2014-07-10 Вольво Ластвагнар Аб Method and device for control over automatic carrier speed maintenance
RU2644063C2 (en) * 2013-01-10 2018-02-07 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Sustainability management device
CN103332115A (en) * 2013-07-23 2013-10-02 无锡伊佩克科技有限公司 Self-adapting acceleration and deceleration device
CN103332115B (en) * 2013-07-23 2015-08-12 无锡伊佩克科技有限公司 adaptive acceleration and deceleration device
RU2659670C1 (en) * 2014-08-11 2018-07-03 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Vehicle movement control device and method
RU2659371C1 (en) * 2014-08-29 2018-06-29 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Device and method of traffic control
RU2622616C1 (en) * 2015-04-01 2017-06-16 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Carrier control device
RU2657657C1 (en) * 2015-04-13 2018-06-14 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Device and method of the vehicle peripheral information checking
RU2638879C2 (en) * 2015-04-27 2017-12-18 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Automatic control system for vehicle
RU210135U1 (en) * 2021-12-17 2022-03-29 Лидия Романовна Хмелева Emergency prevention device electrically powered personal mobility aids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016104753B9 (en) Driving assistance system for a vehicle
US6567748B2 (en) Motion control system for vehicle
CN107145147B (en) Vehicle low-speed automatic driving collision avoidance method and system
JP7000765B2 (en) Vehicle driving control device
US8983706B2 (en) Safety device for motor vehicle and method for operating a motor vehicle
EP3699051A1 (en) Vehicle control device
CN109582022B (en) Automatic driving strategy decision system and method
EP3699047A1 (en) Vehicle control apparatus
US9815449B2 (en) Driving support control apparatus for vehicle
EP3699049A1 (en) Vehicle control device
EP3741639A1 (en) Vehicle control device
EP3715204A1 (en) Vehicle control device
US20080208408A1 (en) Method and device for performing a collision avoidance maneuver
US20040193374A1 (en) Collision avoidance with active steering and braking
JP7391293B2 (en) Vehicle control device
US20200384999A1 (en) Vehicle control device
RU2006385C1 (en) Device for automatic control of car movement in emergency situations
US20200391747A1 (en) Vehicle control device
CN114987461A (en) Intelligent passenger car dynamic lane change trajectory planning method under multi-car complex traffic environment
EP3902734B1 (en) Automotive electronic lateral dynamics control system for a self-driving motor vehicle
JP6995022B2 (en) Vehicle course control method
Guldner et al. On fundamental issues of vehicle steering control for highway automation
Acarman et al. A control authority transition system for collision and accident avoidance
JP2569591B2 (en) Vehicle driving assist device
CN115743174A (en) Autonomous driving vehicle trajectory planning and tracking control method considering active safety