Система управления стабилизацией: Интегрированная система активного управления vsm

Интегрированная система активного управления vsm

Автор admin На чтение 4 мин. Просмотров 300

Одна из основных проблем, стоящих перед автопроизводителями – повышение безопасности автомобиля, в том числе и в процессе движения. Для этого машины оснащаются различными устройствами, помогающими водителю справиться с управлением в самых сложных ситуациях. Одной из них является интегрированная система активного управления VSM.

О силах и моментах

Крутящий момент, развиваемый мотором, поступает на колеса, и автомобиль начинает двигаться. Так очень упрощенно можно описать процесс его перемещения. Однако при начале движения, маневрировании и торможении, на автомобиль воздействуют самые разнообразные силы, причем характер их воздействия зависит от скорости, состояния дороги и действий водителя.

Порой эти действия ошибочны и неправильны, следствием чего может оказаться ДТП. Чтобы избежать такого, разработчиками придумано не одно электронное устройство, оказывающее помощь водителю в сложных условиях. Не касаясь их всех, достаточно упомянуть о самых известных и находящихся у всех на слуху:

Работа любого из подобных устройств активного управления, основана на постоянном контроле сигналов от датчиков. По ним контроллером определяется несоответствие реального режима движения автомобиля тому, что должно быть, им же принимаются необходимые меры, например он сбрасывает скорость, притормаживает или разблокирует колесо, меняет режим работы двигателя.

Система активного управления VSM

Стоит упомянуть ещё одну, несколько специализированную, но полезную интегрированную систему управления VSM. Сама по себе она не работает, только в комплекте с ESP и ABS. Если ABS обеспечивает устойчивость при торможении, TCP при разгоне, ESP препятствует боковым смещениям и занимается стабилизацией положения автомобиля при манёврах, то система VSM как бы интегрированная, объединяющая работу всех остальных узлов и действия водителя.

Система VSM объединяет электродвигатель рулевого управления, ESP и ABS. Как заявляют производители авто с VSM, система управления стабилизацией противодействует ошибочным действиям водителя, т.е. если им в критической ситуации выполняются неправильные действия для управления автомобилем, то VSM будет им противодействовать.

В более понятном изложении это значит, что если водитель при выполнении маневра крутит руль не в ту сторону, то это потребует от него значительных усилий. Тогда как при правильном движении руля ничего подобного не происходит.

Задачи, которые решает VSM

Если попытаться обобщить, какие задачи решает подобная интегрированная система, то можно отметить следующее:

1. облегчение усилия на руле при парковке и маневрировании на малой скорости;
2. увеличение на большой скорости крутящего момента рулевого колеса;
3. увеличение реактивного усилия колес при их возврате в среднее положение;
4. корректировка положения передних колес при движении по дороге с уклоном, боковом ветре, различии давления в колесах;
5. повышение устойчивости (курсовой).

Таким образом, стабилизацией положения автомобиля на дороге в процессе движения, система VSM занимается точно так же, как ESP, ABS и другие аналогичные по назначению устройства. Разница между ними будет заключаться в том, что

Особенно это актуально, когда происходит разгон или торможение на разной поверхности (одно колесо на льду, воде или ином покрытии, другое на асфальте). Как правило, в результате автомобиль начинает тянуть в сторону. Для исправления ситуации на рулевой механизм подаются управляющие сигналы, корректирующие положение авто. В принципе, рассмотренная ситуация является типичной для работы подобной системы управления. Возможность возникновения заноса, может повториться при резком маневрировании, в таком случае VSM также поможет удержать автомобиль от заноса.

Необходимо отметить, что подобное устройство не входит в стандартную комплектацию автомобиля.

Такая система активного контроля, как VSM, в первую очередь обеспечивает устойчивость автомобиля на курсе, при его движении по отличающемуся покрытию под разными колесами. В этом случае формируются не только сигналы на притормаживание отдельного колеса, но и на рулевое управление, благодаря чему авто продолжает двигаться по заданному курсу, и удается избежать его заноса.

что это такое и как работает

Системы обеспечения устойчивости автомобиля в разных условиях движения давно перестали быть опциями, доступными только в дорогих моделях. Аббревиатуры ABS, EPS и т.п. присутствуют в описании большинства комплектаций. Водитель современного авто уже привык, что резкое торможение на скользкой дороге не приведет к заносу, а при поворотах машина сама выберет безопасную траекторию.

Для реализации этих функций используются датчики и устройства воздействия на приводы колес и тягу двигателя. При этом для каждой системы используется собственное оборудование в зависимости от назначения. С инженерной точки зрения возможности этих систем логично было бы совместить. Результат такого технического решения — интегрированная система активного управления, или VSM.

Что такое система VSM и для чего она нужна

VSM это аббревиатура от Vehicle Stability Management system, то есть, «система управления устойчивостью автомобиля». Термин используется в основном в продукции корейского автопрома. Слово «интегрированная» в интерпретации на русском языке уточняет, что в этом средстве обеспечения безопасности используется потенциал уже имеющихся на автомобиле систем – ABS, ESP, EBD и других.

• устранение причин возникновения потери управления – минимизация аварийных ситуаций;
• повышение точности работы системы курсовой устойчивости;
• корректировка положения колес с учетом увеличенного числа факторов – давления в шинах, движения с уклоном, бокового ветра;
• обеспечение удобства управления на разной скорости движения.

При этом никаких дополнительных датчиков системе не требуется – она использует информацию, полученнную от базовых подсистем поддержания устойчивости движения.

Решение упомянутых задач производится за счет воздействия на электроусилитель руля. Возможность тройного воздействия – на тормоза, газ и ЭУР — значительно увеличивает надежность стабилизации положения автомобиля в экстремальной ситуации. Это подчёркивают и производители, сравнивая VSM с традиционной системой курсовой устойчивости ESC. Если ESC по заявлениям производителей «улучшает сцепление с дорогой», то VSM обеспечивает «максимальное сцепление с дорогой каждого из четырех колес».

Как работает система VSM

Координация работы традиционных средств антиблокировки и курсовой устойчивости в сочетании с доступом к рулю выводит систему управления автомобилем на качественно иной уровень. При этом машина не становится роботом, ведь система VSM в нормальных условиях действует мягко, в дополнение к ручному управлению. Водитель почувствует её наличие по следующим признакам:

• возврат колес в среднее положение подсказывается четким реактивным усилием – эффект «пустого руля» отсутствует;
• при маневрировании на малой скорости, например, при парковке, требуемое усилие снижается;
• при движении на высокой скорости резкий поворот руля затрудняется.

Это не только обеспечивает повышенную комфортность управления. Система за счет задания требуемого усилия воздействия на руль фактически подсказывает водителю, каким образом в конкретной ситуации надо вращать рулевое колесо. Если он попытается крутить его не туда, то сразу почувствует сопротивление.

Поможет избежать неприятной ситуации это средство и при аквапланировании, когда автомобиль на большой скорости въезжает в лужу и сцепление с дорогой пропадает. В этом случае система автоматически сбрасывает скорость и одновременно поднимает усилие для поворота руля, нейтрализуя опасность потери управления.

Читайте также: Что такое ESP, его предназначение и принцип работы.

Как и когда активируется система VSM

Эта система используется как надстройка над другими средствами стабилизации движения, и автопроизводители обычно определяют её в описаниях как дополнение к их перечню. Для сигнализации об активиации могут использоваться имеющиеся индикаторы, например, включения ESC и EPS в Hyundai Accent или Creta.

Режим активного управления выключается при движении задним ходом или по уклону. Скоростные лимиты для включения – скорость выше 15 км/час на дороге с поворотами и выше 20 км/час – при торможении. Можно отключить или включить этот режим и вручную – нажатием на кнопку ESC OFF. Срабатывание оборудования чувствуется на слух и по лёгкому пульсирующему движению тормозной педали.

Читайте также: Что такое EBD, для чего она нужна и как работает.

Похожие статьи

Как работает система стабилизации? — журнал За рулем

Вообще-то у нее множество имен: ESP, ESC, DSC, VSA, ASTC, VDS и прочая-прочая… За каждой из мудреных аббревиатур скрывается по сути одно и то же, а именно электронная система, призванная оставить автомобиль на траектории, предотвратить занос или скольжение даже в критических ситуациях, когда водитель из-за недостатка времени или опыта не может выполнить нужный маневр самостоятельно.

Систему динамической стабилизации мы называем ESP. Ведь “Электроник стабилити программ” — зарегистрированная торговая марка фирмы “Бош”, чьи инженеры запатентовали ее еще в 1959 году. Кстати, именно поэтому собственные разработки подобных технологий автомобильным фирмам приходится называть другими именами. Система включает датчики в колесах, тормозах, рулевом управлении, так называемый G-сенсор, отслеживающий угол поворота автомобиля вокруг вертикальной оси, а также датчики боковых ускорений.

esp

Водитель превысил допустимую скорость, из-за чего ему пришлось резко тормозить в крутом повороте. В обычной ситуации это привело бы к заносу автомобиля и РАЗВОРОТУ НА ВСТРЕЧНОЙ ПОЛОСЕ. Но ESP выровняла траекторию движения, притормозив колеса, идущие по внешнему радиусу поворота

Водитель превысил допустимую скорость, из-за чего ему пришлось резко тормозить в крутом повороте. В обычной ситуации это привело бы к заносу автомобиля и РАЗВОРОТУ НА ВСТРЕЧНОЙ ПОЛОСЕ. Но ESP выровняла траекторию движения, притормозив колеса, идущие по внешнему радиусу поворота

Все это электронное воинство по 25 раз в секунду снимает показания и передает их в блок управления. И если, сопоставляя полученную информацию, “в центре” вдруг понимают, что реальное движение автомобиля никак не соответствует положению рулевого колеса и желанию водителя, меры принимаются незамедлительно. Блок управления отдает команду исполнительным модулям в тормозах и в двигателе, чтобы те замедлили вращение того или иного колеса или колес, а также уменьшили подачу топлива в камеру сгорания. Более того, некоторые системы стабилизации на машинах с АКП умеют даже переключаться на пониженную. От водителя требуется только работа рулем.

Водитель не рассчитал скорость или попал на скользкий участок дороги, и автомобиль под воздействием силы инерции должен был ЗАСКОЛЬЗИТЬ НА ОБОЧИНУ. Но ESP, замедлив вращение колес внутренней части поворота, уменьшила радиус движения, позволив благополучно вписаться в вираж

Водитель не рассчитал скорость или попал на скользкий участок дороги, и автомобиль под воздействием силы инерции должен был ЗАСКОЛЬЗИТЬ НА ОБОЧИНУ. Но ESP, замедлив вращение колес внутренней части поворота, уменьшила радиус движения, позволив благополучно вписаться в вираж

Водитель не рассчитал скорость или попал на скользкий участок дороги, и автомобиль под воздействием силы инерции должен был ЗАСКОЛЬЗИТЬ НА ОБОЧИНУ. Но ESP, замедлив вращение колес внутренней части поворота, уменьшила радиус движения, позволив благополучно вписаться в вираж

Поскольку единственное, что ESP сделать не в состоянии — это выбрать за водителя верную траекторию движения. Конечно, система динамической стабилизации не панацея. Тем не менее она исправляет большинство водительских ошибок, в разы сокращая шансы попасть в аварию. Неудивительно, что согласно статистике больше жизней на дороге, чем ESP, спасли лишь ремни безопасности.

1. Исполнительный модуль управления тормозной системой
2. Датчик угловой скорости колеса
3. Датчик угла поворота рулевого колеса
4. Датчики угла поворота вокруг вертикальной оси и величины поперечного ускорения
5. Исполнительный модуль управления дроссельной заслонкой исправляет большинство водительских ошибок, в разы сокращая шансы попасть в аварию. Неудивительно, что согласно статистике больше жизней на дороге, чем ESP, спасли лишь ремни безопасности.

МЫ РЕШИЛИ:

Цена — единственный минус системы динамической стабилизации. Увы, далеко не на всех автомобилях она включена в список стандартного оборудования, а в качестве опции дороговата — от 13 до 25 тысяч. И все же лучше отказаться от “музыки”, металлика и даже обогрева сидений, чем экономить на ESP. Ведь в большинстве сложных ситуаций она реально помогает водителю оперативно скорректировать движение автомобиля и избежать ДТП. Вот почему система динамической стабилизации — не роскошь, а необходимость.

ЛОСИНАЯ ИСТОРИЯ

Массовому распространению ESP мы во многом обязаны Роберту Коллину. В 1998-м во время тест-драйва “Мерседес-Бенца” А-класса этот шведский журналист умудрился перевернуться при выполнении переставки на скорости всего 37 км/ч! В пожарном порядке исправляя конструктивные недочеты “ашки”, немецкие инженеры включили в базовое оснащение модели разработанную фирмой “Бош” систему динамической стабилизации. Кстати, первым серийным автомобилем, на котором появилась ESP, также был “Мерседес-Бенц”. За три года до скандального “лосиного теста” электронный ангел-хранитель дебютировал на S-классе модели W140.

Как работает система стабилизации?

Вообще-то у нее множество имен: ESP, ESC, DSC, VSA, ASTC, VDS и прочая-прочая… За каждой из мудреных аббревиатур скрывается по сути одно и то же, а именно электронная система, призванная оставить автомобиль на траектории, предотвратить занос или скольжение даже в критических ситуациях, когда водитель из-за недостатка времени или опыта не может выполнить нужный маневр самостоятельно.

Как работает система стабилизации?

Электронная система стабилизации управления автомобилем ESP

Для предотвращения потери управляемости автомобиля при экстренном торможении на современных автомобилях применяется электронная система стабилизации ESP (Electronic Stability Program – электронная программа стабилизации).

Статистика показывает, что электронная система стабилизации существенным образом влияет на безопасность движения. Например, по данным «Даймлер-Крайслер» количество аварий из-за потери водителем контроля над автомобилем снизилось с момента внедрения ESP в серию на 42%. Американская национальная служба безопасности движения NHTSA дает близкий показатель – 35%. Количество смертей в таких ДТП снизилось в США на 30%.

В систему стабилизации управления автомобилем входят:

• ABS (антиблокировочная система)
• EBV (электронное распределение тормозных усилий)
• ASR (антипробуксовочная система)
• EDS (электронная блокировка дифференциала)
• MSR (регулировка крутящего момента двигателя)
• HBA (гидравлический тормозной ассистент)

Конструктивные узлы ESP включает основные конструктивные узлы ABS. Дополнительными являются датчики угловых и поперечных ускорений и сенсор угла поворота рулевого колеса.

Принципиальное отличие ESP от ABS в том, что она непрерывно следит за соответствием ускорений автомобиля по желанию водителя, выраженному в повороте рулевого колеса, в то время как ABS включается только при торможении. Если ESP понимает, что ускорения машины достигли критических (начинается занос), система приступает к подтормаживанию колес, сбросу или прибавлению скорости вращения колес.

Общая компоновка ESP показана на рисунке:

Рис. Электронная система стабилизации управления автомобилем:
1 – электрогидравлический блок с контроллером; 2 – датчики частоты вращения колес; 3 ­– датчик угла поворота рулевого колеса; 4 – датчик линейных и угловых ускорений; 5 – электронный блок управления двигателем

ESP выбирает тормозные усилия для каждого колеса отдельно таким образом, чтобы результирующая тормозных сил противодействовала моменту, стремящемуся развернуть автомобиль вокруг вертикальной оси, и удерживала его на оптимальной траектории.

Если автомобиль плохо входит в поворот и скользит передними колесами наружу (недостаточная поворачиваемость), ESP притормаживает внутреннее заднее колесо.

В случае, когда автомобиль в результате заноса задней части пытается повернуть круче, чем необходимо (избыточная поворачиваемость), ESP исправляет ошибку притормаживанием наружного переднего колеса.

Чтобы предотвратить занос заднеприводного автомобиля, ESP уменьшает частоту вращения коленчатого вала двигателя. Благодаря этому возникает стабилизирующий момент сил, возвращающий автомобиль на безопасную траекторию движения.

При угрозе опрокидывания автомобиль стабилизируется за счет уменьшения поперечного ускорения, которое достигается достаточно сильным притормаживанием передних колес и одновременным снижением крутящего момента двигателя. Активный усилитель тормозов быстро нагнетает давление на входном трубопроводе насоса обратной подачи, благодаря этому давление в тормозном приводе моментально возрастает.

Функция стабилизации автопоезда используется на автомобилях с тягово-сцепным устройством. Слабое рыскание прицепа при определенных условиях может усилиться до опасных значений. Это происходит, как правило, в скоростном диапазоне от 75 до 120 км/ч. Если прицеп начал рыскать при некоторой критической скорости, то амплитуда рыскания постоянно увеличивается (явление резонанса). Рыскание передается буксиру, который тоже начинает совершать колебательные движения влево и вправо вокруг вертикальной оси. Такие колебательные движения регистрируются датчиком угла рысканья и анализируются блоком управления. При необходимости сначала оказывается регулирующее воздействие то на одно, то на другое переднее колесо. Если этого недостаточно, блок управления посылает сигнал блоку управления двигателя на уменьшение частоты вращения коленчатого вала, чтобы сбросить скорость, при этом одновременно притормаживаются все четыре колеса.

Наличие прицепа, подключенного к электросети автомобиля, распознается блоком управления автоматически. Функция стабилизации автопоезда отключается, потому что поведение автомобиля в условиях бездорожья может быть ошибочно принято за рыскание прицепа.

Современные системы ESP могут притормаживать одновременно до трех колес, причем каждое с разным усилием.

Кроме притормаживания колес ESP может автоматически вмешиваться в рулевое управление, выбирая наиболее оптимальный в данной ситуации угол поворота рулевого колеса, а также изменять характеристики амортизаторов подвески и трансмиссии. Если система ESP выявит склонность водителя к гоночному стилю, порог чувствительности системы снижается, чтобы приспособиться к данному стилю вождения. Система ESP может принудительно отключаться по желанию водителя, но после выключения зажигания ESP вновь активируется.

Электронная блокировка дифференциала EDS применяется для устранения пробуксовки колес при сохранении приемлимых ходовых качеств автомобиля, без вмешательства водителя. Устройство управления блокировкой дифференциала контролирует при помощи датчиков АБС частоту вращения колес.

Если дорожное покрытие под одной стороной автомобиля скользкое, вследствие чего при скорости до 80 км/ч возникает различие в частоте вращения ведущих колес примерно в 100 об/мин, тогда путем притормаживания пробуксовывающего колеса частота вращения колес выравнивается, а на другое колесо посредством действия дифференциала передается повышенное тяговое усилие.

Для того чтобы тормозной механизм приторможенного колеса слишком сильно не нагревался, блокировка дифференциа­ла при больших нагрузках ав­томатически отключается. Как только тормозной механизм охладится, противобуксовочная система колеса автоматически включается вновь.

При необходимости ESP вмешивается в работу системы управления двигателем и изменяет крутящий момент в со­ответствии с ситуацией.

Как работает интегрированная система активного управления VSM?

Аварии автокатастрофы ежегодно уносят миллионы человеческих жизней. Шокирующая цифра напрямую связана с количеством автомобилей, которое в мире уже достигло неких астрономических показателей. Именно поэтому инженеры при разработке современных автомобилей во главу угла ставят безопасность водителя и пассажиров. Одним из последних изобретений современных инженеров, на сегодняшний день является интегрированная система vsm. По сути это именно то, что поможет водителю даже в самой сложной и экстремальной дорожной ситуации при помощи активного управления автомобилем.

Однако понять ее принцип действия, можно только разобравшись с принципами работы самых известных систем безопасности, которые сегодня знакомы многим.

 

Системы безопасности современного автомобиля

При экстренном торможения или при маневрировании, автомобиль ведет себя согласно всем законам физики. Нередки случаи, когда неопытные водители вылетаю с дороги или, попадают в серьезные аварии просто потому, что не знают, чего ожидать от своего же автомобиля. На сегодняшний день существует очень много электронных устройств, которые согласно задумкам их разработчиков, должны прийти на помощь водителю в экстренной ситуации. Вот только самые известные из них:

• ABS– антиблокировочная система для колес. Выручит при экстренном торможении на скользкой или мокрой дороге. Система прост не позволит колесам блокироваться и пойти юзом, что, в свою очередь, спасет автомобиль от попадания в неуправляемый занос.
• EPS– служит для курсовой устойчивости (в зависимости от производителя авто, может называться по разному).
• TCP – антипробуксовочная система.

Все эти устройства во время своей работы обрабатывают полученные от датчиков сигналы и на основе этого реагируют тем или иным образом.

К примеру, система безопасности сама может резко притормозить, изменить нагрузку на двигатель или разблокировать автомобильное колесо.

Казалось бы, при чем здесь интегрированная система? Ответ прост: задача vsm объединить на себе работу всех систем безопасности и при необходимости противодействовать неправильному поведению водителя и тем самым решать вопросы активного управления автомобилем.

Особенности работы

Интегрированная в авто система активного управления агрегат узкоспециализированный. На практике его применяют относительно недавно, и встречается устройство только на относительно новых автомобилях, естественно исключительно на иномарках – Вазовские инженеры ничего подобного пока не изобрели. Фактически она работает только комплектом с вышеперечисленными системами безопасности и координирует их работу. Кроме того, vsm может воздействовать на электрическую колонку руля. Как заявляют разработчики — это система управления в экстренной ситуации может даже блокировать неправильные действия со стороны водителя. На практике это выглядит следующим образом: если водитель начнет  крутить руль не в ту сторону. В тот самый момент маневра от него потребуются значительные усилия, нежели при обычном управлении автомобилем. Разница почувствуется сразу и резко, так, чтобы гарантировано внимание водителя.

Основные задачи

Система управления vsm, по словам, разработчиков способна выполнять как минимум 5 важнейших задач в числе которых:

• Существенное облегчение движения рулевой колонки при парковке или маневрировании на очень медленной скорости.
• Крутящий момент рулевого колеса на высокой скорости благодаря работе системы существенно увеличивается.
• Увеличивается реактивное усилие колес в тот момент, когда они возвращаются в среднее положение.
• Система корректирует положение передних колес в момент движения по дороге с уклоном, если дует боковой ветер или различается давление в шинах.
• Курсовая устойчивость значительно повышается.

Таким образом, получается, что чаще всего vsm в момент своей работы обращается к электрическому усилителю руля и через него оказывает существенное воздействие на поведение автомобиля и работу всех систем безопасности. То есть фактически vsm объединяет воздействие служб безопасности автомобиля на руль и тормоза.

На практике свою актуальность и необходимость система доказывает в момент резкого разгона или торможения. Особенно в тех ситуация, когда одно из колес находиттся в неудовлетворительных для вождения условиях в воде или например стоит на неровной поверхности, а другое напротив на сухом и ровном асфальте. Автомобиль  в этой ситуации запросто может начать утягивать в сторону и возможен неконтролируемый занос. Именно в этот момент и вмешивается vsm, которая делает все, чтобы удержать автомобиль на дороге и не дать ему уйти в занос.

На практике работа системы совсем незаметна. Увидеть или почувствовать ее в работе смогут только опытные водители. Новички же действия невидимого помощника, скорее всего, оставят без внимания и почувствуют разницу только пересев на другой автомобиль.

Интегрированная система активного управления VSM – что это

Для чего нужна система VSM?

Система интегрированного управления VSM — это система, которая способна дать водителю больше контроля над его автомобилем и при этом обеспечить устойчивость авто на дороге.

Кроме того, использование данной системы в автомобиле помогает решить несколько других, не менее важных задач автомобилиста:

• Парковка и маневрирование на малой скорости благодаря системе становится более простым и удобным, ведь нужно прикладывать меньше усилий на руль.
• Крутящий момент колеса увеличивается на большой скорости.
• Существенно увеличивается реактивное усилие колес при их возврате в рамки среднего положения.
• При движении под углом данная система помогает корректировать положение передних колес. Это также актуально в сложных погодных условиях, когда управление автомобилем усложнено из-за сильного ветра, дождя или даже гололеда.

Главной разницей между этой системой и аналогичными решениями для автомобиля является способ ее воздействия на машину. VSM делает это посредством направления усилия на переднее колесо, в то время как аналоги для улучшения управления, в основном, сосредоточиваются на тормозной системе.

Очень актуально использование данной системы при торможении в сложных условиях, когда одно колесо находится на нормальном дорожном покрытии, а второе на гололеде. В итоге выходит, что авто начинает заносить в одну из сторон, что крайне отрицательно сказывается на ее дальнейшей работоспособности.

При постоянной эксплуатации авто без использования данной системы можно столкнуться с тем, что в любой ситуации на дороге придется прилагать большие усилия для управления машиной. Также стоит отметить, что использование системы предлагает пользователю много преимуществ.

• Сохранность ходовой, которая обеспечивается благодаря уменьшению нагрузки на ее элементы во время сложного маневрирования и парковки. Это большое преимущество, которое помогает сохранить авто в хорошем состоянии и сэкономить средства на замене данного важного автомобильного узла.
• Улучшенные возможности для маневрирования водителя. Такое преимущество обеспечивается благодаря качественному аппаратному оснащению систему, которая помогает снять большую часть нагрузки с автомобилиста и переложить ее на механические средства.
• Это лучшее решение для начинающих автомобилистов, которым пока сложно справляться со всеми трудностями, сопряженными с вождением. VSM наряду с автоматической коробкой передач поможет решить вопрос автоматизации всех процессов вождения, так что это очень просто и удобное решение.
• Самую высокую эффективность система показывает при движении автомобиля по разным покрытиям на разных колесах. Это означает, что если одно колесо движется по гололеду, а второе по нормальному асфальту, то первое колесо не будет заносить в сторону движения. Благодаря этому надолго удастся сохранить ходовую, во время езды не будет наблюдаться разбалансировка или другие неприятные моменты, являющиеся последствиями такой езды.
• Высокая эффективность при быстром маневрировании. В таких случаях системе также удается показать себя с лучшей стороны и добиться высоких результатов для пользователей. Неудивительно, что клиенты предпочитают устанавливать ее все чаще.

Данная система все чаще используется при создании новых автомобилей наряду с другими системами управления, но главным ее отличием, благодаря которому удается ее выделить, является направленность на передние колеса.

Остальные варианты, представленные на рынке и внедряемые в современные машины, воздействуют на тормоза, чем и обеспечивают более плавный ход авто. В отличие от них данная система дает возможность пользователю получить не только контроль над своим авто, но также и высокий уровень управляемости с легким ходом руля.

Этот эффект достигается благодаря качественному перераспределению нагрузки между функциональными частями ходовой.

Стоит отметить также тот факт, что система работает за счет объединения действий водителя, а также других интегрированных систем, благодаря чему обеспечивается ее максимальная эффективность и водитель может быть уверен в том, что его не занесет даже на сложной дороге.

Благодаря большому количеству преимуществ, относительно невысокой стоимости, возможности предупреждения заносов еще до их возникновения — эта система снискала высокую популярность у разработчиков.

В некоторых авто она полностью заменяет собой все остальные системы стабилизации, но чаще ее используют вместе с остальными решениями для облегчения управления автомобилем. Так как она является интегрированной, то она выводит важные сигналы на панель управления автомобилиста, чтобы он получал актуальную информацию о текущем положении вещей моментально.

Система динамической стабилизации автомобиля ESP что это?

Оснащение современного автомобиля делает процесс управления простым. В то же время нельзя сказать, что это уж слишком легкое дело. Требуется учитывать много нюансов, чтобы не оказаться на обочине не только дороги, но и жизни. Важны дорожные изгибы, погодные условия, опыт вождения и многое другое. Автомобиль способен вести себя на дороге непредсказуемо. Утрата контроля может спровоцировать аварию. Как предотвратить такое развитие событий?

Содержание:

Это можно сделать с помощью ESP. Под этой аббревиатурой скрывается система, обеспечивающая курсовую устойчивость. С позиции английского языка расшифровывается так: Electronic Stability Program.

Что такое ESP

Под ней понимается система безопасности, которая посредством компьютера управляет автомобилем в нестандартных ситуациях. Если автомобиль теряет устойчивость на дороге, то есть начинает выписывать опасную траекторию, то его положение принудительно выравнивается.

ESP не является единым обозначением систем динамической стабилизации. Перед нами популярная торговая марка и не более. Поэтому будем рассматривать именно ее. Хотя своя популярность есть и у других подобных систем, например, ESC и DSC.

История

Первый патент на систему рассматриваемого вида был выдан в 1959 году. Разработка называлась «Управляющее устройство». Ее инициатором стал концерн Daimler-Benz. Результат оказался посредственным. Инженеры концерна не смогли предложить продукт, который мог бы стать реальным помощником водителя.

Все изменилась спустя много лет. В 1994 году премиальные Мерседесы получили оснащение полноценной системой безопасности. Несколько позднее курсовая стабилизация стала доступна на серийных машинах компании Mercedes-Benz.

Устройство

Сама по себе ESP не способна выполнять возложенные на нее задачи. В помощь требуются электронные датчики. Обработкой поступающих от них сигналов занимается специальный блок. Электроника вовремя информирует систему о неадекватном поведении автомобиля, что дает возможность вернуть контроль над транспортным средством.

Перечень составных элементов формируется за счет:

• основного блока, предназначенного для обработки сигналов от датчиков и управления конкретными устройствами;
• датчиков, фиксирующих, с какой скоростью вращается каждое колесо;
• датчиков, измеряющих скорость и отклонение транспортного средства по оси. Датчики этого вида находятся внутри одного корпуса;
• контроллера, способного определить, как рулевое колесо изменяет угол поворота;
• гидравлического блока, инициирующего тормозные усилия.

К помощникам также относят следующие системы:

• ABS – исключение вероятности блокировки колес во время торможения;
• EBD – распределение усилий при управлении тормозными дисками;
• ASR – контроль того, насколько проскальзывают колеса, с последующим перераспределением крутящего момента. Исключается пробуксовка;
• EDS – дополнение к ASR. Блокировка дифференциального механизма.

Как это работает

Курсовая стабилизация посредством ESP невозможна без ABS. Антиблокировочная система – это важный момент корректировки поведения автомобиля. Процесс стабилизации также обеспечивается за счет функциональности антипробуксовочной системы и блока, способного изменять режим работы двигателя.

ESP определяет развитие заноса по нескольким параметрам. Например, при малом угле поворота колес может фиксироваться превышение поперечного ускорения и значительное изменение угла поворота транспортного средства. Это выходит за рамки «правильной езды», поэтому система начинает действовать.

На практике происходит подтормаживание конкретных колес или ослабление тормозного усилия. Гидромодулятор изменяет состояние тормозной системы в части ее давления. Работа силового агрегата корректируется. Блок-контроллер сокращает подачу топлива, что уменьшает крутящий момент, передающийся на колеса. В результате машине придается прежняя траектория.

В структуре имеется главный блок, принимающий и обрабатывающий информацию, поступающую от датчиков. Под такой информацией понимается несколько моментов: с какой скоростью вращаются колеса, в каком положении руль и насколько давление в тормозной системе соответствует норме. На основе подобных данных ESP принимает решение, как ей действовать. При этом наиболее важны сигналы от двух датчиков, считывающих поперечное ускорение и угловую скорость.

Рассмотрим на примере упрощенную схему того, как происходит курсовая стабилизация.

Занос

На блок-контроллер поступают данные:

• задняя ось начинает смещаться по тому направлению, куда заносит;
• величина скорости скольжения выходит за рамки допустимых значений.

Если вы опытный водитель, то поддадите газу и постараетесь выйти из заноса. Ключевое слово здесь «опытный», но за рулем в большинстве своем оказываются те, кто не был в подобных ситуациях. Они могут растеряться. Также стоит учитывать невнимательность. Именно здесь и возникает необходимость в ESP.

Система возвращает автомобиль на прежний курс с помощью торможения переднего колеса с внешней стороны.

Снос

Датчики сигнализируют о нестандартном поведении транспортного средства:

• фиксируется смещение передней оси по такому направлению, как внешняя сторона поворота;
• скорость рысканья определяется как небольшая.

Система стабилизирует автомобиль, что достигается торможением заднего колеса с внутренней стороны.

Обязательность наличия ESP

Эксплуатируемые в странах ЕС автомобили оснащаются ESP, что узаконено с 2014 года. Это обязательно для минимальной комплектации. Что касается России, то такое правило также имеется, но оно действует лишь при сертификации новых авто. Для остальных машин усовершенствование этого плана возможно только за дополнительную плату.

Самостоятельная установка

При желании и определенном умении можно установить ESP самому. Для этого необходимо знать, какие элементы системы нужны, куда они устанавливаются, как использовать сканер и соответствующее ПО. В остальном надо будет приобрести:

• блок-контроллер;
• СИМ-модуль;
• датчик рысканья;
• штекер.

Неисправности

Сигнал о том, что ESP вышла из строя, поступает на приборную панель, где имеется контрольный указатель. Такая ситуация возможна в результате:

• поломки блок-контроллера;
• обрыва цепи, что преимущественно происходит с датчиками скорости;
• выхода из строя датчика тормозного усилия и т. д.

В любом случае надо вовремя реагировать на сигнал неисправности. Для конкретизации проблемы требуется проведение компьютерной диагностики.

Вывод

Некоторые автолюбители считают, что ESP – это препятствование нормальному вождению и невозможность выхода из критических ситуаций. Последнее утверждение верно, но отчасти. Процент неадекватного поведения ESP ничтожно мал.

Система, обеспечивающая курсовую устойчивость, эффективна. Она не позволяет водителям вести себя на дроге слишком вольготно. Пресекаются попытки вождения, выходящие за рамки дозволенного. Потеря же мощности на скользких покрытиях в условиях бездорожья покрывается электронной имитацией блокировок, что помогает преодолевать препятствия, когда происходит диагональное вывешивание.

Видео

Поделитесь с друзьями!

Что такое стабильность системы управления? Типы стабильных систем

Стабильность системы управления определяется как способность любой системы предоставлять ограниченный выходной сигнал, когда к нему применяется ограниченный входной сигнал. Более конкретно, мы можем сказать, что стабильность позволяет системе достигать стационарного состояния и оставаться в этом состоянии для этого конкретного входа даже после изменения параметров системы.

Стабильность считается важным свойством системы управления.Это также называется способностью системы достигать устойчивого состояния.

Поскольку это важная характеристика, производительность системы управления демонстрирует высокую зависимость от стабильности.

Введение

Мы уже изучили систему управления, что различные узлы системы управления работают совместно, чтобы обеспечить определенный выход системы.

Для получения указанного выхода необходимо контролировать различные параметры системы.Наряду с этим, система должна быть достаточно стабильной, чтобы на выход не влияли нежелательные изменения параметров системы или помехи.

Таким образом, мы можем сказать, что стабильная система спроектирована так, чтобы получить желаемый отклик системы без каких-либо недопустимых изменений при изменении параметров системы.

Здесь следует отметить, что стабильность или нестабильность является характерным свойством системы управления и, таким образом, зависит от полюсов замкнутой системы.

Таким образом, мы можем сказать, что стабильность является фактором системы, который не зависит от входных данных системы. Однако установившийся выход системы зависит от полюсов применяемого входа.

Стабильность системы управления

Мы уже обсуждали, что стабильная система генерирует ограниченный выход для ограниченного ввода ( BIBO ).

Теперь возникает вопрос, что такое ограниченный сигнал?

Ограниченное значение сигнала представляет собой конечное значение.Более конкретно, можно сказать, что ограниченный сигнал содержит конечное значение максимумов и минимумов. Таким образом, если максимумы и минимумы любого сигнала конечны, то это означает, что все остальные значения между максимумами и минимумами также будут конечными.

Предположим, у нас есть сигнал, показанный ниже:

Как мы видим, здесь максимумы и минимумы сигнала, представленного выше, имеют конечные значения. Таким образом, такой сигнал называется ограниченным, и если такой выходной сигнал обеспечивается системой, то он называется устойчивой системой.

Следовательно, наоборот, мы можем сказать, что нестабильная система обеспечивает неограниченный вывод, когда применяемый ввод ограничен по своей природе.

Что такое неограниченные сигналы?

Итак, как правило, сигналы, на графике которых показан непрерывный рост, показывающий бесконечное значение, например, сигнал линейного изменения, называются неограниченными сигналами. На рисунке ниже представлен неограниченный сигнал:

Иногда мы сталкиваемся с асимптотически устойчивыми системами , которые определяются как системы, чей выходной сигнал прогрессирует 0, когда входной сигнал отсутствует, даже когда параметры системы показывают изменения.

Здесь следует отметить, что полюса передаточной функции являются фактором, определяющим устойчивость системы управления.

Теперь возникает вопрос, как полюса могут дать информацию относительно стабильности системы ?

• Когда полюсы передаточной функции системы расположены на левой стороне s-плоскости, то она называется устойчивой системой. Однако, когда полюса продвигаются к нулю или к началу координат, в этом случае устойчивость системы уменьшается.
  
• Теперь существует два условия для полюсов, которые присутствуют на мнимой оси :

1. Если для системы полюса присутствуют на мнимой оси и не являются повторяющимися по своей природе, то говорят, что это предельно стабильная система .
   
2. Однако, если существуют повторяющиеся полюса в мнимой оси s-плоскости. Затем она называется нестабильной системой .
   

• Если система имеет полюса в правой области s-плоскости, то такая система называется нестабильной системой.Наличие даже одного полюса в правой половине делает систему нестабильной.
  
• Поляки, которые присутствуют близко к источнику, называются доминирующими полюсами . Таким образом, если стабильная система имеет полюсы -a ₁ и -a ₂ , то -a ₁ считается доминирующим полюсом этой конкретной системы.
  

• Система, в частности, считается нестабильной системой, если ее выходной сигнал не приближается к 0, что представляет некоторое значение даже при отсутствии входных данных.

Таким образом, можно сказать, что положение полюсов в s-плоскости соответствует устойчивости системы.

Типы Стабильной Системы

• Абсолютно стабильная система : Абсолютно стабильная система — это система, которая обеспечивает ограниченный выход даже при изменении параметров системы. Это означает, что это такая система, выход которой после достижения установившегося состояния не показывает изменений независимо от возмущений или изменения значений параметров системы.

На рисунке ниже показан шаг реакции абсолютно стабильной системы:

Характер полюсов для абсолютно устойчивого состояния должен быть реальным и отрицательным.

На рисунке ниже представлена ​​нестабильная система:

• Условно стабильная система : Условно стабильная система дает ограниченный выходной сигнал только для тех конкретных условий системы, которые определены параметром системы.

Таким образом, мы можем сказать, что здесь система проявляет стабильность только при определенных условиях.

И если это конкретное условие нарушается, то система генерирует неограниченный вывод.

• Маргинально / критически стабильная система : Маргинально стабильная система — это система, которая генерирует сигнал, который колеблется с постоянной частотой и амплитудой, когда на него подается ограниченный вход.

Эти колебания известны как устойчивые колебания.На рисунке здесь представлен шаг реакции минимально стабильной системы:

Характер полюсов с замкнутым контуром должен быть неповторяющимся и располагаться на мнимой оси.

Таким образом, стабильность системы управления изучается.

,

различных типов систем стабилизации рулона, используемых для судов

Представьте себя одним из первых пассажиров Royal Caribbean International — «Квант морей». Как только вы входите в корабль, вы слышите, как Мастер просит всех пассажиров и членов экипажа пристегнуть ремни безопасности и оставаться в своих комнатах до тех пор, пока путешествие не будет завершено!

Определенно, это то, что не хотел бы услышать пассажир, который потратил целое состояние, чтобы насладиться превосходными удобствами, едой и исключительной красотой такого чудесного корабля.

Однако это могло бы стать реальностью, если бы судно не было оснащено механизмами или было спроектировано таким образом, чтобы преодолевать все различные типы движений, ощущаемых в морях.

Зачем брать только круизные лайнеры и океанские лайнеры, подумайте о грузовых судах, таких как сухогрузы, суда Ro-Ro или даже танкеры и СПГ. Представьте себе, насколько трудно было бы безопасно перевозить груз (жидкий или сыпучий), если бы у нас не было технологий, позволяющих контролировать различные движения во время рейса.

В этой статье мы сконцентрируемся на том, как мы можем управлять «вращением» корабля и различными принципами, лежащими в основе различных типов систем стабилизации крена.

Связанное чтение: электронные книги премиум-класса, написанные профессионалами в области морского судоходства

Роллинг действительно является самой большой проблемой среди всех других видов движения в море. Технологические достижения в дизайне кораблей уже дали нам морским архитекторам преимущество в изучении волновых движений вокруг корпуса корабля и в наилучшей возможной конструкции, чтобы минимизировать такие эффекты и обеспечить комфортное и безопасное путешествие для пассажиров и экипажа.

Image Credits: George / Wikimedia

Стабилизация движения крена может быть достигнута на обычных судах путем изменения их формы корпуса, однако уменьшение амплитуды крена возможно и другими способами. Стабилизирующие системы можно в широком смысле разделить на —

1. Пассивные системы: , в которых не требуется отдельный источник энергии и нет специальной системы управления, такой как трюмный киль, противоскользящие баки (пассивные), фиксированные ребра и пассивная система подвижного веса ,

2. Активные системы: , в которых момент противостоящего ролика создается движущимися массами или управляющими поверхностями с помощью мощности, такой как активные ребра, противоскользящие баки (активные), активный подвижный вес и гироскоп.

Трюмные кили

Трюмные кили являются наиболее популярными и подходят для большинства судов. Это пластины, выступающие от поворота трюма и простирающиеся от средней половины до двух третей длины корабля.

Чтобы избежать повреждений, они обычно не высовываются за боковые линии корабля или линии киля, но они должны проникать через пограничный слой вокруг корпуса.

Они заставляют массу воды двигаться вместе с кораблем и создают турбулентность, тем самым ослабляя движение и вызывая увеличение периода и уменьшение амплитуды.

Хотя они относительно малы по размерам, они имеют большие рычаги вокруг оси качения, и силы на них создают большой момент, противодействующий качению.

Их эффект обычно усиливается за счет скорости движения вперед. Они выровнены с потоком воды мимо корпуса в стоячей воде, чтобы уменьшить их сопротивление в этом состоянии. Когда корабль катится, сопротивление увеличивается и немного замедляется.

Структурный компонент трюмного киля (Источник: INA — Эрик Таппер)

Пассивная система танков (Источник: Базовая теория корабля, BST)

Противоскользящие танки (Актив)

Они похожи на принцип пассивной резервуарной системы, но движение воды контролируется насосами или давлением воздуха над поверхностью воды.Резервуары с любой стороны судна могут быть соединены нижней частью или могут использоваться два отдельных резервуара.

Воздуховод содержит клапаны, управляемые чувствительным устройством. В этой концепции используется насос с осевым потоком для нагнетания воды в резервуаре с одной стороны судна на другую, а не для того, чтобы она выплескивалась под действием естественных кренов, колебаний и рысканий, как это происходит в пассивном резервуаре.

Активная система резервуаров (Источник: www.hoppe-marine.com)

В упрощенной версии активной системы акселерометр измеряет качающиеся движения, и сигналы от этого устройства обнаружения крена передаются с переменным шагом насос, который контролирует поток жидкости между резервуарами.

Устройство может быть простым акселерометром или сложной гироскопической измерительной системой, которая обнаруживает даже небольшой угол крена по гироскопической прецессии.

Таким образом, устройство может использоваться для управления движением судна из-за каждой волны. В зависимости от сложности системы было установлено, что активные стабилизаторы бака оставляют эффективность стабилизации движения 80% или более.

Активные ребра

С активными ребрами чувствительная гироскопическая система распознает движение судна и посылает сигнал в исполнительную систему, который, в свою очередь, заставляет ребра двигаться в направлении, которое вызывает силы, противостоящие рулонИсполнительный механизм обычно электрогидравлический.

Ребра, которые могут быть втянуты в корпус, расположены около поворота трюма, чтобы обеспечить максимальный рычаг для сил, действующих на них.

Заслонка задней кромки может использоваться для увеличения создаваемой подъемной силы. Мощность системы плавников обычно выражается через постоянный угол крена, который он может вызвать, когда корабль движется вперед в стоячей воде с заданной скоростью.

Сила на плавнике изменяется пропорционально квадрату скорости корабля, тогда как кривая GZ для корабля не зависит от скорости.Однако система оребрения вряд ли будет очень эффективной на скоростях ниже примерно 10 узлов.

Расположение ребер в системе с активированными ребрами

Система стабилизатора ребер (источник: alibaba.com)

В следующей таблице приведены некоторые основные аспекты стабилизаторов валков, которые обсуждались выше:

Таблица 1 Сравнение различных стабилизаторов валков (Источник: BST)

Из приведенного выше наблюдения можно сделать вывод, что каждая система стабилизации имеет свои преимущества и недостатки.Поэтому необходимо приложить больше усилий к гидростатике и гидродинамике движения корпуса судна сквозь волны, чтобы избежать необходимости использовать систему стабилизации крена или использовать ее до минимума.

Связанные чтения: Скачать 12 бесплатных морских книг — Нажмите здесь.

Кроме того, в принципе, методы, используемые для стабилизации от крена, могут использоваться для стабилизации по высоте, но используемые мощности слишком велики, чтобы оправдать их использование.

За вами ..

Знаете ли вы о каком-либо другом типе систем стабилизации валков, используемых для судов?

Давайте знать в комментариях ниже.

Отказ от ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они использовались в статье, были получены из доступной информации и не были аутентифицированы никаким установленным законом органом. Автор и Marine Insight не утверждают, что он является точным, и не несут никакой ответственности за это.Мнения представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно каких-либо действий, которым должен следовать читатель.

Статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

.