Vakionopeudensäätimen aivot ovat pieni tietokone, joka sijaitsee yleensä konepellin alla tai kojelaudan takana. Se on yhteydessä edellisessä kappaleessa nähtyyn kaasusäätimeen sekä useisiin antureihin. Alla olevassa kaaviossa näkyvät tyypillisen vakionopeudensäätimen tulot ja lähdöt.
Hyvä vakionopeudensäädin kiihdyttää aggressiivisesti haluttuun nopeuteen ilman ylikierroksia ja pitää sitten tämän nopeuden pienellä poikkeamalla riippumatta siitä, kuinka paljon autossa on painoa tai kuinka jyrkkää mäkeä ylös ajetaan. Auton nopeuden säätö on klassinen sovellus ohjausjärjestelmäteoriasta. Vakionopeudensäädin ohjaa auton nopeutta säätämällä kaasun asentoa, joten se tarvitsee antureita, jotka ilmoittavat sille nopeuden ja kaasun asennon. Sen on myös seurattava säätimiä, jotta se voi kertoa, mikä on haluttu nopeus ja milloin se on kytkettävä pois päältä.
Valvonta
Tärkein tulo on nopeussignaali; vakionopeudensäädinjärjestelmä tekee paljon tällä signaalilla. Aloitetaan ensin yhdestä yksinkertaisimmasta mahdollisesta ohjausjärjestelmästä — proportionaalisesta ohjauksesta.
Suhteellisessa ohjausjärjestelmässä vakionopeudensäädin säätää kaasua suhteessa virheeseen, virhe on halutun nopeuden ja todellisen nopeuden välinen erotus. Eli jos vakionopeudensäädin on asetettu 60 mph ja auto kulkee 50 mph, kaasuläppä on aika pitkälle auki. Kun auto kulkee nopeudella 55 mph, kaasuläpän aukko on vain puolet siitä, mitä se oli aiemmin. Tästä seuraa, että mitä lähemmäksi haluttua nopeutta auto tulee, sitä hitaammin se kiihtyy. Jos olet tarpeeksi jyrkässä mäessä, auto ei ehkä kiihdy lainkaan.
Useimmissa vakionopeudensäätimissä käytetään säätöjärjestelmää, jota kutsutaan proportionaali-integraali-derivaatiosäädöksi (eli PID-säädöksi). Älä huoli, sinun ei tarvitse osata mitään laskutoimituksia selvitäksesi tästä selityksestä – muista vain, että:
- Nopeuden integraali on matka.
- Nopeuden derivaatta on kiihtyvyys.
PID-säätöjärjestelmä käyttää näitä kolmea tekijää — proportionaalista, integraalia ja derivaattaa, laskee jokaisen erikseen ja laskee ne yhteen saadakseen kaasuläpän asennon.
Olemme jo keskustelleet proportionaalisesta tekijästä. Integraalikerroin perustuu ajoneuvon nopeusvirheen aikaintegraaliin. Käännös: auton todellisuudessa kulkeman matkan ja sen matkan, jonka se olisi kulkenut, jos se olisi ajanut haluttua nopeutta, erotus laskettuna tietyn ajanjakson aikana. Tämä tekijä auttaa autoa selviytymään mäistä ja auttaa sitä myös asettumaan oikeaan nopeuteen ja pysymään siinä. Oletetaan, että auto lähtee nousemaan mäkeä ja hidastaa vauhtia. Suhteellinen ohjaus lisää hieman kaasua, mutta saatat silti hidastua. Vähän ajan kuluttua integraaliohjaus alkaa lisätä kaasua avaamalla sitä yhä enemmän ja enemmän, koska mitä kauemmin auto säilyttää nopeuden haluttua nopeutta hitaampana, sitä suuremmaksi etäisyysvirhe kasvaa.
Lisätään nyt vielä viimeinen tekijä, derivaatta. Muistakaa, että nopeuden derivaatta on kiihtyvyys. Tämä tekijä auttaa vakionopeudensäädintä reagoimaan nopeasti muutoksiin, kuten mäkiin. Jos auto alkaa hidastua, vakionopeudensäädin havaitsee tämän kiihtyvyyden (hidastuminen ja kiihtyvyys ovat molemmat kiihtyvyyttä) ennen kuin nopeus ehtii itse asiassa muuttua paljon, ja reagoi siihen lisäämällä kaasun asentoa.
Advertteri