Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Козлов Илья Викторович

Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия
<
Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Козлов Илья Викторович. Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 Орел, 2005 153 с. РГБ ОД, 61:05-5/3112

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Анализ факторов опасности и безопасности системы "объект-среда" и подходов в решении безопасности движения автотранспорта 10

1.1 Модель системы "объект-среда" 10

1.2 Анализ факторов опасности движущегося объекта 14

1.2.1 Превышение скорости 14

1.2.2 Сигнализация торможения 18

1.2.3 Тормозной путь 19

1.2.4 Фактор дистанции 21

1.2.5 Реакция водителя на дорожные ситуации 22

1.2.6 Дорожное управление в черте города 26

1.2.7 Фактор импульсных помех бортовой сети транспортного средства 27

Выводы 31

ГЛАВА 2. Анализ методов и средств контроля параметров движения, характеризующих процесс торможения ТС 33

2.1 Классификации систем оповещения стоп-сигналами 33

2.2 Инерционные системы оповещения стоп-сигналами транспортных средств 34

2.3 Электронные системы сигнализации торможения 37

2.4 Анализ элементов и параметров датчиков движения ТС 47

2.5 Средства определения тормозного пути 61

Вывод 67

ГЛАВА 3. Теория частотно-импульсного метода определения параметров торможения транспортных средств (ЧИМ ОПТ) 68

3.1 Общая математическая трактовка ЧИМ ОПТ 68

3.2 Формирование модели определения тормозного пути с повышенной точностью 71

3.3 Исследование частотно-импульсных характеристик технической модели устройства сигнализации торможения транспортного средства (УСТТ) 76

3.3.1 Исследование характеристик блока обработки в УСТТ 76

3.3.2 Определение оптимальной частоты квантующего генератора 77

3.3.3 Синхронизация двух несвязанных между собой последовательностей импульсов 79

3.3.4 Определение зоны срабатывания и чувствительности 85

3.3.5 Исследование длительности цикла обработки информации в УСТТ 86

3.3.6 Анализ длительности цикла обработки информации при различных скоростях торможения 90

3.4 Подходы к исследованию взаимосвязанных параметров скорости, ускорения и тормозного пути 93

3.4.1 Имитационное компьютерное моделирование 93

3.4.2 Корректирующие модели 96

Выводы 99

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования параметров торможения транспортных средств на имитационных моделях с ЧИМ ОПТ 101

4.1 Разработка имитационной компьютерной модели 101

4.2 Разработка контроллера (технической модели) 103

4.3 Разработка имитационной компьютерной модели с компенсирующей программой 104

4.4 Разработка лабораторного учебного стенда (ЛУС СТиРТП) 105

4.5 Методика экспериментальных исследований 108

4.6 Результаты испытаний ЛУС СТиРТП 114

4.7 Результаты экспериментальных исследований 114

Выводы 119

Заключение 120

Список использованных источников 121

Приложения 130

Введение к работе

Актуальность темы. В мире постоянно увеличивается выпуск транспортных средств (ТС) и в первую очередь автомобилей различного вида. Автомобилизация идет высокими темпами, объем пассажирских и грузовых перевозок постоянно возрастает, создаются все более благоприятные условия для развития автотуризма и отдыха населения. Положительное значение автомобилизации, которая является важной составной частью технического прогресса, бесспорно и очевидно. Но не следует недооценивать и той опасности, которую она в себе заключает. Автомобиль пока еще не удовольствие и окружающая среда не идеальна, особенно в нашей стране с тысячекилометровыми неустроенными дорогами и неизбежными массовыми скоплениями автомобилей в многочисленных городах. Да и владелец автомобиля не идеальный человек, поэтому безопасность автомобиля, как и других транспортных средств, была, есть и будет долгое время основным решающим направлением совершенствования его конструкции, с одной стороны, а с другой — совершенствованием информационных систем оповещения и взаимодействия с окружающей средой. По мере того, как автомобиль все глубже проникает в различные сферы хозяйственной деятельности и быта населения, возрастает угроза увеличения человеческих и материальных потерь, связанных с дорожно-транспортными происшествиями (ДТП).

Также факторы опасности, как превышение скорости, несвоевременная сигнализация торможения, величина тормозного пути и юза, недооценка дистанции, состояние дороги и ряд других пока рассматриваются как отдельные проблемы и соответственно существующие автоматические технические средства, определяющие в отдельности эти факторы, не обеспечивают ни точности, ни быстродействия при принятии решения водителем.

Повышение достоверности информации о факторах опасности и принятие решений, предупреждающих ДТП, является одной из главных проблем не

только совершенствования транспортных средств, но и обеспечения жизнедеятельности населения.

Работа выполнялась в рамках государственной программы "Научное,
научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение
системы образования" (подпрограмма 2: Научное и научно-методическое
обеспечение индустрии образования, раздел 2.1: Учебная техника: приборы и
оборудование учебно-научного назначения, подраздел 2.1.2: Создание типовых
комплексов оборудования для профилирующих дисциплин высшего
профессионального образования: радиотехника, триботехника, электроника и
микроэлектроника; автомобили и автомобильное хозяйство;

электрооборудование автомобилей и тракторов; биотехнические системы и медицинские аппараты и системы; информационно-измерительная техника и технологии; метрология и метрологическое обеспечение).

Объектом исследования данной работы являются процессы автоматизированного контроля параметров движения.

Предметом исследования являются средства автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на ДТП.

Цель диссертационной работы: Повышение точности и быстродействия средств контроля параметров торможения ТС, обеспечивающих их безопасность.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

произвести анализ факторов опасности и безопасности системы "движущийся объект-среда";

произвести анализ методов и средств контроля параметров движения ТС, характеризующих процесс торможения;

разработать новый метод определения параметров торможения ТС, повышающий точность и быстродействие технических средств;

на базе нового метода разработать имитационную модель и контроллер системы автоматического определения параметров торможения и управления стоп-сигналами;

на имитационной модели и контроллере провести экспериментальные исследования изменения параметров торможения ТС в зависимости от различных скоростей ТС, вида дороги и типов их покрытия;

разработать программно-технический комплекс для учебных целей.

Методы и средства исследования. При решении сформулированных задач использовались методы теории моделирования, системного анализа, теории управления, вычислительной и прикладной математики, прикладного программирования.

Достоверность результатов обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задач и согласованностью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

разработан метод автоматического определения параметров торможения ТС, основанный на частотно-импульсном преобразовании информации (ЧИМ) о движении ТС, включающий автоматические определение момента начала торможения и значение тормозного пути, вторая часть которого определяется двойным интегрированием информации с децелерометра;

в рамках указанного метода разработан способ определения тормозного пути "юзом";

на базе указанного метода разработаны математическая модель (ММ), имитационная компьютерная модель (ИКМ) и программируемый контроллер системы автоматического контроля параметров движения и управления стоп-сигналами ТС;

на основе исследований системы на имитационной модели разработана модель компенсационной функции (МКФ) выравнивания результатов

8 автоматического измерения параметров торможения и новая имитационная модель с МКФ;

разработан программно-технический комплекс (учебный лабораторный стенд), включающий ИКМ, ИКМ с МКФ и программируемый контроллер и обеспечивающий исследование параметров торможения в широком диапазоне скоростей и ускорений в зависимости от вида дороги и типа покрытий;

разработана методика исследований параметров торможения на программно-техническом комплексе.

Практическая ценность. Практическую ценность работы составляют:

имитационная компьютерная модель определения параметров торможения;

имитационная компьютерная модель с МКФ;

контроллер;

программно-технический комплекс (учебный лабораторный стенд), включающий компьютерные имитационные модели и контроллер;

методика исследования параметров торможения на программно-техническом комплексе.

Научные положения, выносимые на защиту:

метод автоматического определения параметров торможения ТС, основанный на ЧИМ и разработанные на его базе математические модели системы контроля параметров движения и управления стоп-сигналами (СКПДиУ);

имитационные компьютерные модели без МКФ и с МКФ;

программируемый контроллер, реализующий СКПДиУ;

программно-технический комплекс (учебный лабораторный стенд), включающий имитационные компьютерные модели и программируемый контроллер;

методика исследований параметров торможения на программно-техническом комплексе.

Апробация работы. Материалы работы, ее основные теоретические и практические результаты докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции "Качество образования на современном этапе развития: концепции и практика"(г.Орел, СГИ, 2002г.), Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы радиоэлектроники" (г.Самара, СГАУ им. С.П.Королева, 2003г.), Международной научно-технической конференции "Технология-2003"(1У The International Scientific and Technical Conference: Fundamental and applied technological problems of machine building), (г.Орел, ОрелГТУ, 2003г.), Известия ОрелГТУ - Серия "Проблемы образования" (г.Орел, ОрелГТУ, 2003г.), Пятой Международной научно-технической конференции "Чкаловские чтения", (г.Егорьевск, ЕАТК ГА им. В.П. Чкалова, 2004г.), Научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности"(г.Москва, 2004г.), Международной научно-практической интернет-конференции "Энерго- и ресурсосбережение XXI век."(г.Орел, ОрелГТУ, 2004г.), Научно-технических конференциях ОрелГТУ 2002-2005г.

Реализация работы. Основные результаты использованы:

при выполнении НИР (№ 02.2.00 303607)

в опытных образцах стендов, демонстрировавшихся на выставке: ВВЦ, г. Москва, 2002 г., где удостоены золотой медали;

в рабочей документации на ЛУС-1 и ЛУС-2 (соответственно УРКТ.161413.005 и УРКТ. 161413.004)

в учебном процессе на кафедре ПТЭиВС ОрелГТУ.

Публикации. По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 8 статей в научных сборниках, получен 1 патент на изобретение и зарегистрирована программа для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 105 наименований, приложений. Основная часть работы изложена на 129 страницах машинописного текста, включая 51 рисунок и 5 таблиц.

Анализ факторов опасности движущегося объекта

Превышение скорости является основным фактором опасности и даже не само значение скорости (она может изменяться в широких пределах), а ее изменение в сторону увеличения, без учета всех внутренних и внешних факторов, действующих в системе «объект - среда». В автомобиле будущего функции управления скоростью, по-видимому, может взять на себя автомобильный компьютер с широкой сетью различных систем сбора и обработки информации, ибо человек не в состоянии сверхбыстро реагировать на изменяющуюся ситуацию за очень короткие (доли секунд) интервалы времени. К тому же, в настоящих автомобилях исполнительные системы являются относительно медленными (инерционными).

Контроль скорости в системе «объект-среда» сегодня осуществляется двояко.

Во-первых, с помощью спидометра в автомобиле, показания которого через зрительные органы воздействуют на человека, и последний принимает решение о снижении скорости в зависимости от окружающей обстановки. В этом случае объект поддается управлению и полностью зависит от водителя. Используя вращение тросика спидометра, в спидометре происходит преобразование оборотов тросика в аналоговый сигнал скорости, отображаемый на специальной шкале [3]. На рисунке 1.2 приведена структурная схема спидометра, поясняющая описанный принцип работы. При движении транспортного средства вращается приводной вал 1 спидометра, и соответственно вращается постоянный магнит 2. Угол поворота картушки 3 и связанной с ней через дополнительный вал 5 стрелки 8 прямо пропорционален частоте вращения магнита, поэтому шкала 7 спидометра равномерна.

Рисунок 1.2 - Структурная схема спидометра 1 - приводной вал спидометра; 2 - постоянный магнит; 3 - картушка; 4 - экран; 5 — дополнительный вал; 6 — спиральная пружина; 7 - шкала; 8 - стрелка.

Во-вторых, контроль скорости объекта осуществляется со стороны среды с помощью дистанционных средств - «радаров», основанных на эффекте Доплера, например, служба ГИБДД использует прибор «БАРЬЕР-2» для оценки скорости движущегося автомобиля [4].

Получая отраженную частоту /от сигнала по известной излучаемой частоте fmn сигнала и выделяя изменение частоты Рд за счет эффекта Доплера, прибор вычисляет скорость движущегося объекта V. При этом используются следующие выражения: f = f ±F

Этот прибор по сравнению со спидометром гораздо сложнее, включает в себя три электронных блока: измерительный, блок обработки, индикаторный. Его структурная схема приведена на рисунке 1.3.

На диоде 2 возникает ряд напряжений комбинационных частот, в том числе Ued, несущая информацию о скорости, которая выделяется и усиливается в предусилителе 6, где для расширения динамического диапазона применено автоматическое регулирование усиления (АРУ). В устройстве 11 происходит частотная селекция принятого напряжения и увеличение соотношения сигнал -шум. Здесь же происходит выделение приоритетного сигнала по максимуму скорости в случае одновременного попадания в прибор сигналов от нескольких движущихся объектов. Далее частота Fa поступает для цифровой обработки в процессоры 8, 9, где создается информация о скорости в двоично-десятичном коде и защита полезной информации от помех. Результат измерения отображается на табло 5, для фиксирования превышения заданного порога скорости работает процессор 18, и на цифровом табло 15 отображается текущее значение скорости. На компьютере 17 происходит сравнение постоянного кода с заданным с блока 16 (порог скорости). В случае превышения порога выдается сигнал, который:

Структурная схема прибора «БАРЬЕР - 2» 1 - генераторный диод ГАННА; 2 - смесительный диод; 3 - рупорная антенна СВЧ; 4 - дешифратор; 5 - табло; 6 - предусилитель с АРУ; 7-стабилизатор питания диода ГАННА; 8 - процессор основной программы; 9 - процессор подпрограммы; 10 - генератор импульсов синхронизации; 11 - устройство аналоговой обработки сигналов; 12,19 - стабилизаторы 5В; 13 - устройство звуковой сигнализации; 14 -дешифратор; 15 - табло; 16- устройства ввода информации о пороге скорости; 17 - цифровой компаратор; 18 - процессор основной программы. Контроль скорости объекта со стороны среды не влияет на его движение и, соответственно, прямо не связан с исключением фактора опасности. Кроме того, прибор «БАРЬЕР - 2» излучает достаточно мощные сигналы, опасные для здоровья человека.

Классификации систем оповещения стоп-сигналами

Сигнализация торможения как фактор опасности появилась с появлением автомобиля и продолжительное время базировалась на простом принципе: сигнал от педали тормоза зажигал стоп-сигналы. С развитием больших городов и увеличением количества автомобилей резко сократилась дистанция между ними, а скорости значительно выросли. Доли секунды при торможении стали играть порой решающее значение при дорожно-транспортных происшествиях, доля которых во всей гамме ДТП составляет сегодня 14% [11,12]. Различные виды торможения, в том числе и двигателем, потребовали решения вопроса о фиксировании момента начала торможения с более высокой точностью. Идеальное представление о начале торможения заключается в том, что автомобиль как материальный объект приобретает отрицательное ускорение. Именно момент появления отрицательного ускорения и является моментом начала торможения. В мире, а в последнее время в России разработан ряд устройств по определению отрицательного ускорения и включения стоп-сигналов. Все многообразие названных устройств можно разделить на три класса, отличающиеся принципом фиксирования отрицательного ускорения: 1) простые; 2) инерционные системы оповещения стоп-сигналами; 3) электронные системы оповещения стоп-сигналами; Простые устройства включают контакт тормоза, лампы стоп-сигналов и связи для их электрического подключения.

Системы и устройства, относящиеся ко второму и третьему классу, являются автоматическими. На рисунке 2.1 приведена схема классификации систем оповещения стоп-сигналами. Ниже приводятся примеры реализации устройств оповещения по каждой группе из приведенной классификации.

Характерной особенностью этого класса устройств является естественное фиксирование момента замедления, т.е. определённая масса в момент замедления по инерции перемещается в направлении движения, вырабатывая при этом, тот или иной сигнал. Многообразие конструкций инерционных масс в основном сводится к двум видам: пружинные и маятниковые.

Примером пружинных является инерционный датчик деселерометра, схема которого приведена на рисунке 2.2 [13]. Началом работы деселерометра является замыкание выключателя 8, который одновременно является выключателем зажигания транспортного средства. Замедление движения транспортного средства в этом устройстве фиксируется с помощью датчика слежения, в качестве которого принят инерционный деселерометр 5. Таким образом, если имеет место замедление движения транспортного средства без применения тормоза, например, при отпускании педали подачи топлива и это замедление превышает определенный уровень, инерционная масса деселерометра 5 уменьшит сопротивление, обеспечиваемое резистором 7. Возникающий в результате повышенный ток зажигает лампочки стоп-сигналов 1а и 1в, при этом он заставляет работать мигающий выключатель 3.

Деселерометр 5 может также срабатывать и при замедлении движения транспортного средства с использованием тормоза. Поэтому для отключения деселерометра 5 через некоторое время после того, как сработал тормоз, в устройстве применяется реле выдержки времени 11. То есть, когда тормозной выключатель 10 замкнут, ток поступает на реле 11 таким образом, чтобы заставить его начать замыкаться. По окончании выдержки, создаваемой гидравлическим амортизатором 13, контакт 12 замкнется, в результате чего мигающий выключатель 3 и лампы стоп-сигналов 1а и lb продолжают свою работу независимо уже от деселерометра 5. При этом все четыре лампы стоп-сигналов будут гореть постоянным светом. На рисунке 2.3 представлено устройство маятникового типа, предложенное авторами работы [14].

Замедление движения транспортного средства в этом устройстве фиксируется переключателем замедления движения 11, который сконструирован таким образом, что он разомкнут, когда замедление движения ниже его определенного уровня замедления, и замкнут, когда транспортное средство снижает скорость быстрее, чем уровень замедления при движении с превышением определенной скорости.

Когда скорость транспортного средства превышает определенный уровень, переключатель скорости 8, который может управляться спидометром транспортного средства, замыкается. При этом, если транспортное средство начинает торможение без применения тормоза и скорость замедления движения транспортного средства превышает уровень, проводящий маятник 10 соединяется с проводником 9 замыкая таким образом цепь от батареи 6 до ламп стоп-сигналов 3 и 4, через переключатель скорости 8 и переключатель замедления движения 11.

Формирование модели определения тормозного пути с повышенной точностью

Математическая модель определения тормозного пути (3.8) является недостаточно точной в условиях юза, когда информация о движении транспортного средства (ТС) отсутствует. Научным руководителем предложен способ определения тормозного пути, учитывающий условия юза [44]. Сущность способа заключается в том, что при достижении ТС при торможении заданной малой скорости (условный момент начало юза (ТЮ) ) происходит переключение информации о перемещении ТС с датчика движения на децелерометр, преобразование этой информации в цифровую форму, а затем с помощью двойного интегрирования получения окончательного значения тормозного пути и суммирования с ранее накопленным значением. Объединив сказанное со значением тормозного пути по выражению (3.8), получим следующее общее {Sj ) значение тормозного пути с учетом "юза": ТКГ лі S=S0-Y,SfX + \\aKdt (3.9) IX, + J \с нт тю где ак - цифровой код сигнала с децелерометра.

Выражение (3.9) позволяет подсчитывать тормозной путь и в случае отсутствия юза, так как децелерометр постоянно формирует электрический сигнал вплоть до полного останова ТС. В отдельных случаях (при авариях) значение тормозного пути юза становится одним из важных факторов оценки аварийной ситуации, а в выражении (3.9) присутствует только условное значение тормозного пути юзом, которое представляется вторым членом. AT 2 Sm. = J \aKdt = Щ- (3.10) тег Нами предлагается метод численного определения тормозного пути юзом, который заключается в следующем: значение общего тормозного пути подсчитывается по двум каналам, первый из которых описывается выражением (3.9), а второй канал выражением (3.11). Разность между значениями в 2х каналах и есть истинное значение тормозного пути юза (3.12)

На основе выражений (3.8), (3.12) разработана функциональная схема устройства регистрации тормозного пути (УРТП), которое в своем составе содержит устройство сигнализации торможения ТС (УСТТ), построенное на основе ЧИМ ОПТ (рисунки 3.1, 3.2) [45]. гю a Рисунок 3.1 - Функциональная схема УРТП 1 - блок преобразования информации о движении в скорость в виде последовательности импульсов /,; 2 - генератор постоянной частоты второй последовательности /2; 3 — блок определения и запоминания сигналов: НТ — начало торможения, ТЮ — условное начало торможение юзом, ТЮ — отсутствие сигнала ТЮ ; 4 - делитель; 5 -схема И; 6 - счетчик; 7 - вычитатель; 8,12 - индикаторы SJIO и SV01; 9,10 — группы схем И; 13 - инерционный децелерометр; 14 - усилитель электрического сигнала, пропорциональный замедлению (ускорению) транспортного средства; 15 - блок формирования кодов тормозного пути на участке юза. Информация о движении транспортного средства S преобразуется в скорость (блок 1) в виде первой последовательности импульсов f\. Генератор постоянной частоты (блок 2) формирует импульсы второй последовательности fi с более высокой частотой, чем у первой последовательности. Обе частоты поступают в блок 3, в котором из частоты/j выделяются поочередно интервалы между поступающими импульсами, каждый их них заполняется импульсами второй последовательности f2 и происходит сравнение количества импульсов заполнения для предыдущего и последующего интервалов. Если количество импульсов во втором интервале меньше количества импульсов в первом интервале, то на выходе блока 3 формируется сигнал "начало торможения" (НТ). С этого момента счетчик-сумматор 11 заполняется импульсами первой последовательности через блоки 4,5,6,9, а текущее значение отображается на индикаторах 12. Далее по количеству импульсов в одном из выделенных интервалов между импульсами первой последовательности и заданному количеству, соответствующему минимальной скорости транспортного средства, формируют сигнал "торможение юзом", который запрещает поступление на счетчик-сумматор импульсов первой последовательности, а разрешает поступление кодов тормозного пути участка юза (блок 15), которые формируют с выхода инерционного децелерометра.

Формирование кодов тормозного пути участка юза осуществляют следующим образом (рисунок 3.2). Электрический сигнал, снимаемый с децелерометра и пропорциональный величине ускорения транспортного средства, усиливается усилителем 14 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 15-1 (сигнал "я"), который преобразовывает его в цифровой код ак , только после поступления сигнала НТ. Цифровые коды ак поступают на интегратор 15-2, который производит интегрирование на отрезке At, задаваемом формирователем интервалов времени 15-4.

Разработка имитационной компьютерной модели

В соответствие с разработанными математическими моделями, построенными на основе ЧИМ ОПТ и функциональными схемами представленными в главе 3, была разработана техническая модель в виде микропроцессорного устройства с элементами индикации - контроллера. Данный контроллер построен на современной элементной базе и имеет мощные вычислительные способности. Внешний вид контроллера представлен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Внешний вид контроллера 1 - индикаторы отображения скорости движения ТС, км/ч; 2 -индикаторы отображения пройденного тормозного пути ТС с момента начала последнего торможения, м; 3 - индикаторы процесса торможения (имитируют стоп-сигналы); 4 - индикатор питания контроллера, вкл/выкл.

Расположенные на передней панели контроллера индикаторы позволяют контролировать текущую скорость ТС, пройденный тормозной путь, моменты начала и конца торможения.

В данном контроллере используется микроконтроллер фирмы ATMEL AT89S8252 построенный на основе ядра MCS-51. Имеет 8Кб Flash памяти для хранения загружаемых программ, 2кб ОЗУ [78,79,80,81]. Программирование осуществляется через полнодуплексный скоростной синхронный трёхпроводной интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) [82].

Программа для микроконтроллера написана на языке ANSI С и откомпилирована с использованием Keil С51 Compiler. Загрузка откомпилированной программы в энергонезависимую flash-память микроконтроллера осуществляется через LPT-порт [83,84]. Для загрузки используется специальная утилита. Предварительно перед загрузкой должен быть создан НЕХ-файл программы, например, посредством Keil uVision2 IDE, формат файла - Intel НЕХ-80.

На данный контроллер имеется полный комплект конструкторской документации (шифр УРКТ. 161413.005).

Проведенные экспериментальные исследования показали расхождение полученных экспериментальных и теоретических данных, что потребовало усложнения разработанной математической модели путем введения компенсационной функции, в целях уменьшения данного расхождения значений.

В соответствии с методикой описанной в главе 3.4.2. была выбрана компенсационная функция вида z = a + bx + cy [67,74]. Даная функция была записана в виде программного кода и введена как подпрограмма в

На основе представленных в разделах 4.1,4.2,4.3 материалов, разработан учебный лабораторный стенд для исследования параметров сигнализации торможения и регистрации тормозного пути [85,86,87]. Структурно стенд (базовый вариант) включает персональный компьютер и контроллер, построенный на принципах, изложенных в главе 3 данной диссертации. В полный комплект стенда дополнительно входят осциллограф и частотомер. Общий вид данного стенда приведен на рисунке 4.4.

Разработанный лабораторный учебный стенд сигнализации торможения и регистрации тормозного пути (ЛУС СТ и РТП) выполняет следующие функции: - моделирование движущегося транспортного средства с датчиками движения и параметрами движения с отображением их на графических средствах персонального компьютера; - передача информации с модели транспортного средства на контроллер; - обработка контроллером полученной информации по специальному алгоритму с отображением результата на индикации контроллера и ее выводом на стандартно подключаемые контрольно-измерительные приборы (осциллограф, частотомер); возможность задания для модели транспортного средства различного типа покрытия дороги и состояния ее поверхности (через задание численных значений отрицательного ускорения).

Похожие диссертации на Исследование и моделирование процессов автоматизированного контроля параметров движения транспортных средств, влияющих на дорожно-транспортные происшествия