El cerebro de un sistema de control de crucero es un pequeño ordenador que normalmente se encuentra bajo el capó o detrás del salpicadero. Se conecta al control del acelerador visto en la sección anterior, así como a varios sensores. El diagrama siguiente muestra las entradas y salidas de un sistema de control de crucero típico.
Un buen sistema de control de crucero acelera agresivamente hasta la velocidad deseada sin sobrepasarla, y luego mantiene esa velocidad con poca desviación sin importar el peso del coche, o lo empinada que sea la colina por la que se conduce. El control de la velocidad de un coche es una aplicación clásica de la teoría de los sistemas de control. El sistema de control de crucero controla la velocidad del coche ajustando la posición del acelerador, por lo que necesita sensores que le indiquen la velocidad y la posición del acelerador. También necesita supervisar los controles para saber cuál es la velocidad deseada y cuándo debe desconectarse.
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La entrada más importante es la señal de velocidad; el sistema de control de crucero hace muchas cosas con esta señal. En primer lugar, empecemos con uno de los sistemas de control más básicos que se pueden tener: un control proporcional.
En un sistema de control proporcional, el control de crucero ajusta el acelerador de forma proporcional al error, siendo el error la diferencia entre la velocidad deseada y la velocidad real. Así, si el control de crucero está ajustado a 100 km/h y el coche va a 80 km/h, la posición del acelerador estará bastante abierta. Cuando el coche va a 55 mph, la apertura de la posición del acelerador será sólo la mitad de lo que era antes. El resultado es que cuanto más se acerca el coche a la velocidad deseada, más lento acelera. Además, si se encuentra en una pendiente lo suficientemente pronunciada, el coche podría no acelerar en absoluto.
La mayoría de los sistemas de control de crucero utilizan un esquema de control llamado control proporcional-integral-derivativo (también conocido como control PID). No te preocupes, no necesitas saber nada de cálculo para hacer esta explicación – sólo recuerda que:
- La integral de la velocidad es la distancia.
- La derivada de la velocidad es la aceleración.
Un sistema de control PID utiliza estos tres factores — proporcional, integral y derivado, calculando cada uno individualmente y sumándolos para obtener la posición del acelerador.
Ya hemos hablado del factor proporcional. El factor integral se basa en la integral de tiempo del error de velocidad del vehículo. Traducción: la diferencia entre la distancia que el coche ha recorrido realmente y la distancia que habría recorrido si fuera a la velocidad deseada, calculada en un periodo de tiempo determinado. Este factor ayuda al coche a hacer frente a las colinas, y también le ayuda a establecerse en la velocidad correcta y permanecer en ella. Supongamos que tu coche empieza a subir una cuesta y reduce la velocidad. El control proporcional aumenta un poco el acelerador, pero puede seguir frenando. Después de un rato, el control integral empezará a aumentar el acelerador, abriéndolo cada vez más, porque cuanto más tiempo mantenga el coche una velocidad más lenta que la deseada, mayor será el error de distancia.
Ahora añadamos el último factor, la derivada. Recuerda que la derivada de la velocidad es la aceleración. Este factor ayuda al control de crucero a responder rápidamente a los cambios, como las colinas. Si el coche empieza a reducir la velocidad, el control de crucero puede ver esta aceleración (reducir la velocidad y acelerar son ambas aceleraciones) antes de que la velocidad pueda realmente cambiar mucho, y responder aumentando la posición del acelerador.
Aceleración