O cérebro de um sistema de Cruise Control é um pequeno computador que normalmente se encontra debaixo da capota ou atrás do tablier. Ele se conecta ao controle de aceleração visto na seção anterior, assim como a vários sensores. O diagrama abaixo mostra as entradas e saídas de um sistema de controlo de cruzeiro típico.
Um bom sistema de controlo de cruzeiro acelera agressivamente até à velocidade desejada sem ultrapassar a velocidade, e depois mantém essa velocidade com pouco desvio, não importa quanto peso esteja no carro, ou quão íngreme seja a subida da colina. Controlar a velocidade de um carro é uma aplicação clássica da teoria do sistema de controle. O sistema de cruise control controla a velocidade do carro ajustando a posição do acelerador, pelo que necessita de sensores que lhe digam a velocidade e a posição do acelerador. Também precisa de monitorizar os controlos para poder dizer qual é a velocidade desejada e quando desengatar.
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A entrada mais importante é o sinal de velocidade; o sistema de controlo de cruzeiro faz muito com este sinal. Primeiro, vamos começar com um dos sistemas de controle mais básicos que você poderia ter — um controle proporcional.
Em um sistema de controle proporcional, o controle de cruzeiro ajusta o acelerador proporcionalmente ao erro, sendo o erro a diferença entre a velocidade desejada e a velocidade real. Assim, se o controlo de cruzeiro estiver regulado para 60 mph e o carro estiver a ir a 50 mph, a posição do acelerador estará aberta bastante longe. Quando o carro estiver a ir a 55 mph, a abertura da posição do acelerador será apenas metade do que era antes. O resultado é que quanto mais próximo o carro se aproxima da velocidade desejada, mais lento ele acelera. Além disso, se você estivesse em uma colina suficientemente íngreme, o carro poderia não acelerar nada.
A maioria dos sistemas de controle de cruzeiro usa um esquema de controle chamado controle proporcional-integral-derivativo (também conhecido como controle PID). Não se preocupe, você não precisa saber nenhum cálculo para fazer isso através desta explicação — basta lembrar que:
- A integral da velocidade é a distância.
- A derivada da velocidade é a aceleração.
Um sistema de controle PID usa estes três fatores — proporcional, integral e derivada, calculando cada um individualmente e adicionando-os para obter a posição do acelerador.
Já discutimos o fator proporcional. O fator integral é baseado no tempo integral do erro de velocidade do veículo. Tradução: a diferença entre a distância que o seu carro realmente percorreu e a distância que teria percorrido se estivesse indo na velocidade desejada, calculada ao longo de um período de tempo definido. Este fator ajuda o carro a lidar com colinas, e também ajuda a se acomodar na velocidade correta e ficar lá. Digamos que o seu carro começa a subir uma colina e abranda. O controle proporcional aumenta um pouco o acelerador, mas você ainda pode diminuir a velocidade. Após algum tempo, o controle integral começará a aumentar o acelerador, abrindo-o cada vez mais, porque quanto mais tempo o carro mantém uma velocidade mais lenta do que a desejada, maior será o erro de distância.
Agora vamos adicionar no fator final, a derivada. Lembre-se que a derivada da velocidade é a aceleração. Este fator ajuda o cruise control a responder rapidamente a mudanças, como por exemplo, colinas. Se o carro começar a abrandar, o controlo de velocidade de cruzeiro pode ver esta aceleração (abrandar e acelerar são ambas aceleração) antes que a velocidade possa realmente mudar muito, e responder aumentando a posição do acelerador.
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