Il controllo della velocità di crociera è una caratteristica inestimabile sulle auto americane. Senza il cruise control, i lunghi viaggi su strada sarebbero più faticosi, almeno per il guidatore, e quelli di noi che soffrono di sindrome del piede piombo probabilmente riceverebbero molte più multe per eccesso di velocità.
Il cruise control è molto più comune sulle auto americane rispetto alle auto europee, perché le strade in America sono generalmente più grandi e diritte e le destinazioni sono più distanti. Con il traffico in continuo aumento, il cruise control di base sta diventando meno utile, ma invece di diventare obsoleto, i sistemi di cruise control si stanno adattando a questa nuova realtà:presto, le auto saranno dotate di cruise control adattivo, che consentirà alla tua auto di seguire l'auto di fronte ad essa regolando continuamente la velocità per mantenere una distanza di sicurezza.
In questo articolo impareremo come funziona un sistema di controllo automatico della velocità di crociera convenzionale, quindi daremo un'occhiata ai sistemi di controllo automatico della velocità adattivo che sono in fase di sviluppo.
ContenutiIl sistema di controllo automatico della velocità in realtà ha molte funzioni oltre al controllo della velocità della tua auto. Ad esempio, il controllo automatico della velocità nella foto di seguito può accelerare o decelerare l'auto di 1 mph con il semplice tocco di un pulsante. Premi il pulsante cinque volte per andare più veloce di 5 mph. Ci sono anche diverse importanti funzioni di sicurezza:il cruise control si disinnesta non appena si preme il pedale del freno e non si innesta a velocità inferiori a 25 mph (40 km/h).
Il sistema illustrato di seguito ha cinque pulsanti:On, Off, Set/Accel, Resume e Coast. Ha anche un sesto controllo:il pedale del freno e, se la tua auto ha un cambio manuale, anche il pedale della frizione è collegato al cruise control.
Il sistema di controllo automatico della velocità di crociera controlla la velocità della tua auto come fai tu, regolando la posizione dell'acceleratore . Ma il cruise control aziona la valvola a farfalla tramite un cavo collegato a un attuatore , invece di premere un pedale. La valvola a farfalla controlla la potenza e la velocità del motore limitando la quantità d'aria aspirata dal motore (vedi Come funzionano i sistemi di iniezione del carburante per maggiori dettagli).
Nell'immagine sopra, puoi vedere due cavi collegati a un perno che muove la valvola a farfalla. Un cavo proviene dal pedale dell'acceleratore e uno dall'attuatore. Quando il cruise control è inserito, l'attuatore muove il cavo collegato al perno, che regola l'acceleratore; ma tira anche il cavo che è collegato al pedale dell'acceleratore:ecco perché il pedale si muove su e giù quando il cruise control è attivato.
Molte auto utilizzano attuatori alimentati dal motore a vuoto per aprire e chiudere l'acceleratore. Questi sistemi utilizzano una piccola valvola a controllo elettronico per regolare il vuoto in un diaframma. Funziona in modo simile al servofreno, che fornisce potenza al tuo sistema frenante.
Il cervello di un sistema di controllo automatico della velocità è un piccolo computer che si trova normalmente sotto il cofano o dietro il cruscotto. Si collega al comando dell'acceleratore visto nella sezione precedente, oltre a diversi sensori. Il diagramma seguente mostra gli ingressi e le uscite di un tipico sistema di controllo della velocità di crociera.
Un buon sistema di controllo automatico della velocità accelera in modo aggressivo fino alla velocità desiderata senza superare, quindi mantiene quella velocità con una piccola deviazione, indipendentemente dal peso dell'auto o dalla pendenza della salita su cui si guida. Il controllo della velocità di un'auto è una classica applicazione della teoria dei sistemi di controllo . Il sistema di controllo automatico della velocità controlla la velocità dell'auto regolando la posizione dell'acceleratore, quindi ha bisogno di sensori per dirgli la velocità e la posizione dell'acceleratore. Ha anche bisogno di monitorare i controlli in modo da poter dire qual è la velocità desiderata e quando disinserire.
L'ingresso più importante è il segnale di velocità; il sistema di controllo automatico della velocità fa molto con questo segnale. Innanzitutto, iniziamo con uno dei sistemi di controllo più basilari che potresti avere:un controllo proporzionale .
In un sistema di controllo proporzionale, il cruise control regola l'acceleratore in modo proporzionale all'errore, essendo l'errore la differenza tra la velocità desiderata e la velocità effettiva. Quindi, se il cruise control è impostato a 60 mph e l'auto sta andando a 50 mph, la posizione dell'acceleratore sarà abbastanza aperta. Quando l'auto sta andando a 55 mph, l'apertura della posizione dell'acceleratore sarà solo la metà di quella che era prima. Il risultato è che più l'auto si avvicina alla velocità desiderata, più lentamente accelera. Inoltre, se ti trovassi su una collina abbastanza ripida, l'auto potrebbe non accelerare affatto.
La maggior parte dei sistemi di controllo automatico della velocità utilizza uno schema di controllo chiamato controllo proporzionale-integrale-derivato (alias PID controllo). Non preoccuparti, non è necessario conoscere alcun calcolo per superare questa spiegazione, ricorda solo che:
Un sistema di controllo PID utilizza questi tre fattori:proporzionale, integrale e derivato, calcolandoli singolarmente e sommandoli per ottenere la posizione dell'acceleratore.
Abbiamo già discusso del fattore proporzionale. L'integrale il fattore si basa sull'integrale temporale dell'errore di velocità del veicolo . Traduzione:la differenza tra la distanza effettivamente percorsa dalla tua auto e la distanza che avrebbe percorso se fosse andata alla velocità desiderata, calcolata in un determinato periodo di tempo. Questo fattore aiuta l'auto ad affrontare le salite e la aiuta anche ad adattarsi alla velocità corretta e a rimanere lì. Diciamo che la tua auto inizia a salire e rallenta. Il controllo proporzionale aumenta leggermente l'acceleratore, ma potresti comunque rallentare. Dopo un po' il comando integrale comincerà ad aumentare il gas, aprendolo sempre di più, perché più a lungo l'auto mantiene una velocità inferiore a quella desiderata, maggiore è l'errore di distanza.
Ora aggiungiamo il fattore finale, il derivato . Ricorda che la derivata della velocità è l'accelerazione. Questo fattore aiuta il cruise control a rispondere rapidamente ai cambiamenti, come le colline. Se l'auto inizia a rallentare, il cruise control può vedere questa accelerazione (rallentare e accelerare sono entrambi accelerazione) prima che la velocità possa effettivamente cambiare molto e rispondere aumentando la posizione dell'acceleratore.
Due società stanno sviluppando un cruise control più avanzato in grado di regolare automaticamente la velocità di un'auto per mantenere una distanza di sicurezza. Questa nuova tecnologia, chiamata regolatore di velocità adattivo , utilizza un radar lungimirante, installato dietro la griglia di un veicolo, per rilevare la velocità e la distanza del veicolo che lo precede.
Il cruise control adattivo è simile al cruise control convenzionale in quanto mantiene la velocità preimpostata del veicolo. Tuttavia, a differenza del tradizionale cruise control, questo nuovo sistema può regolare automaticamente la velocità per mantenere una distanza adeguata tra i veicoli sulla stessa corsia. Ciò si ottiene grazie a un sensore radar , processore di segnale digitale e controllore longitudinale . Se il veicolo di testa rallenta o se viene rilevato un altro oggetto, il sistema invia un segnale al motore o all'impianto frenante di decelerare. Quindi, quando la strada è libera, il sistema riaccelererà il veicolo riportandolo alla velocità impostata.
Il sistema radar Autocruise a 77 GHz prodotto da TRW ha una portata fino a 492 piedi (150 metri) e opera a velocità del veicolo che vanno da 18,6 miglia orarie (30 km/h) a 111 mph (180 km/h). Il sistema a 76 GHz di Delphi può anche rilevare oggetti fino a 492 piedi e funziona a velocità fino a 20 mph (32 km/h).
Il cruise control adattivo è solo un'anteprima della tecnologia sviluppata da entrambe le società. Questi sistemi sono stati migliorati per includere funzionalità di avviso di collisione che avvertono i conducenti tramite segnali visivi e/o audio che una collisione è imminente e che è necessaria una frenata o uno sterzo evasivo.
Per ulteriori informazioni sul controllo della velocità di crociera, controlla i collegamenti seguenti.
Pubblicato originariamente:15 gennaio 2001
