CC BY
24
Секция «Управление техническими системами»
Виртуальные преобразователи информации интеллектуальных систем
активной безопасности автомобиля
С.Е. Бузников
Кафедра «Управление и информатика в технических системах», Московский государственный институт электроники и математики inkaplus@yandex.ru, тел. раб. (495) 916 88 49
Исторически центральной проблемой развитых стран с рыночной экономикой является проблема создания товаров и услуг, обладающих высшим уровнем конкурентоспособности, а для ее решения концентрируются основные интеллектуальные и финансовые ресурсы.
Одной из глобальных прикладных проблем современного общества является проблема безопасности движения автотранспорта. Перспективным направлением решения этой проблемы, развиваемым ведущими зарубежными фирмами-производителями, является создание различных систем активной безопасности [1] и оснащение ими эксплуатируемого автопарка. Системы активной безопасности предназначены для предотвращения определенных типов столкновений автомобиля с препятствиями и входят сегодня в штатную комплектацию подавляющего большинства автомобилей зарубежного производства. Однако решение проблемы создания эффективных полнофункциональных систем активной безопасности в настоящее время далеко до завершения в силу высокого научного уровня сложности проблемы.
Анализ условий предотвращения столкновений позволяет сформулировать задачу динамической стабилизации определенных векторов состояния Х и управления и в условиях нестационарности их верхних и нижних границ. К этому следует добавить нестационарность индивидуальных характеристик водителя, которые проявляются в различных психо-физических состояниях и практически не подается прогнозированию.
ТЛ « "
В современной теории управления накоплен значительный опыт решения задач квазиоптимального управления, основанных на минимизации квадратичного функционала качества управления. Однако задачи управления техническими объектами отличаются от задач управления уравнениями, в частности, тем, что управляющие воздействия и и оценки вектора состояния Х формируются в
программно-аппаратной среде, выбор которой существенно влияет на потребительские показатели конечного продукта.
Задача оптимального управления на конечном интервале эксплуатации t2 ^ ti для систем активной безопасности [3] формулируется как задача минимизации модифицированного квадратичного функционала качества управления вида:
t2
Q * (t2) = Q(t2)+|АC(R,z)iT + Q * (R,ti) ^ min (1)
ti
t2 t2
при U e идоп; R e RдоП, где Q(t2 ) = Qi (t2) + J Li [x(т), т]т + J L2 [и(т), т]т - классический
ti ti
[2]
квадратичный функционал качества управления; AC(R, т)- удельные затраты на поддержание
системы управления в работоспособном состоянии; Q*(R,ti) - затраты на приобретение и установку программно-аппаратных средств; R=(Rh,Rs) - вектор программных (Rs) и аппаратных (Rh) средств.
Наращивание функций систем управления в рамках традиционных датчиковых схем ограничивается как номенклатурой доступных датчиков первичной информации, так и заметным увеличением общей стоимости и ухудшением практически всех потребительских показателей, включая затраты на эксплуатацию, возможность размещения на объекте, потребляемую мощность, влияние внешних факторов и др.
Анализ модифицированного функционала (i) в случае сепарабельных функций затрат на приобретение и эксплуатацию аппаратных средств показывает, что решение задачи лежит в области интеллектуальных систем, основанных на косвенных измерениях векторов состояния и управления, выполняемых в минимальной конфигурации физических датчиков первичной информации [4].
Для достижения полной наблюдаемости векторов состояния и управления в таких системах используются виртуальные преобразователи информации, основанные на математических описаниях объекта управления. Базовое описание представляет собой систему нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка. Если прямая задача интегрирования данной системы сводится к тривиальной, то обратная задача определения слагаемых правой части относится к числу некорректных.
В докладе приводится постановка и решение задачи определения скорости и ускорения центра масс автомобиля, угла поворота управляемых колес, скоростей
i05
продольных и поперечных скольжений колес, давлений воздуха и температур перегрева шин по данным измерений линейных скоростей вращения колес.
В докладе приводится решение [5] некорректной задачи идентификации состояния органов управления автомобиля по данным измерений скорости и ускорения центра масс, что позволяет определять пограничные состояния водителя и формировать сигналы, препятствующие возникновению аварийных ситуаций.
Список литературы
1. Бишоп Р., Дорф Р. Современные системы управления. Пер.с англ. Копылова Б.И. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2002 - 832 с.
2. Справочник по теории автоматического управления. Под ред. Красовского А.А. - М.: Наука, 1987 - 712 с.
3. Бузников С.Е. Принципы построения рекордных автомобильных систем активной безопасности. Труды XIV Международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем» - М.: Изд-во ИПУ РАН, 2006. - С. 506 -507.
4. Бузников С.Е., Елкин Д.С. Система для предотвращения столкновений автомобиля с препятствиями «ИНКА-СПОРТ». Патент на полезную модель № 64794, опубликовано 10.07.2007 Бюл. № 19.
5. Бузников С.Е., Елкин Д.С. ИНКА-АНТИСЛИП//Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007613445, Роспатент, 2007.
