Mozkem tempomatu je malý počítač, který se obvykle nachází pod kapotou nebo za přístrojovou deskou. Je propojen s ovladačem plynu, který jsme viděli v předchozí části, a také s několika snímači. Následující schéma ukazuje vstupy a výstupy typického tempomatu.
Dobrý tempomat agresivně zrychluje na požadovanou rychlost, aniž by ji překročil, a poté tuto rychlost udržuje s malou odchylkou bez ohledu na to, jak velká je hmotnost vozu nebo jak strmý je kopec, do kterého jedete. Řízení rychlosti automobilu je klasickou aplikací teorie řídicích systémů. Tempomat řídí rychlost vozu nastavením polohy škrticí klapky, takže potřebuje snímače, které mu sdělují rychlost a polohu škrticí klapky. Potřebuje také sledovat ovládací prvky, aby mohl zjistit, jaká je požadovaná rychlost a kdy se má vypnout.
Reklama
Nejdůležitějším vstupem je signál rychlosti; s tímto signálem tempomat hodně pracuje. Začněme nejprve jedním z nejzákladnějších řídicích systémů, který můžete mít – proporcionálním řízením.
V systému proporcionálního řízení nastavuje tempomat škrticí klapku úměrně chybě, přičemž chyba je rozdíl mezi požadovanou a skutečnou rychlostí. Pokud je tedy tempomat nastaven na rychlost 60 km/h a vůz jede rychlostí 50 km/h, bude škrticí klapka otevřena poměrně daleko. Když vůz pojede rychlostí 55 km/h, bude poloha plynu otevřená jen na polovinu toho, co předtím. Výsledkem je, že čím více se vůz blíží požadované rychlosti, tím pomaleji zrychluje. Také pokud byste byli v dostatečně prudkém kopci, vůz by nemusel zrychlovat vůbec.
Většina tempomatů používá řídicí schéma zvané proporcionálně-integračně-derivační řízení (tzv. PID řízení). Nebojte se, k tomu, abyste tento výklad zvládli, nepotřebujete znát žádné počty – stačí si zapamatovat, že:
- Integrálem rychlosti je vzdálenost.
- Derivátem rychlosti je zrychlení.
Řídicí systém PID používá tyto tři činitele — proporcionální, integrální a derivační, přičemž každý z nich počítá zvlášť a jejich součtem získá polohu plynu.
Proporcionální činitel jsme již probrali. Integrální činitel vychází z časového integrálu chyby rychlosti vozidla. V překladu: rozdíl mezi vzdáleností, kterou vozidlo skutečně ujelo, a vzdáleností, kterou by ujelo, kdyby jelo požadovanou rychlostí, vypočtený za určité časové období. Tento faktor pomáhá vozu vypořádat se s kopci a také mu pomáhá ustálit správnou rychlost a udržet ji. Řekněme, že se váš vůz rozjede do kopce a zpomalí. Proporcionální řízení trochu přidá plyn, ale vy můžete stále zpomalovat. Po chvíli začne integrální řízení zvyšovat plyn a otevírat ho stále více, protože čím déle auto udržuje rychlost nižší, než je požadovaná rychlost, tím větší je chyba vzdálenosti.
Nyní přidejme poslední faktor, derivaci. Nezapomeňte, že derivací rychlosti je zrychlení. Tento faktor pomáhá tempomatu rychle reagovat na změny, například na stoupání. Pokud vůz začne zpomalovat, tempomat toto zrychlení zaznamená (zpomalení i zrychlení jsou zrychlení) dříve, než se rychlost může skutečně výrazně změnit, a zareaguje zvýšením polohy plynu.
Zrychlení
.