Bazele sistemelor automate.docx

7/24/2019 Bazele sistemelor automate.docx

1/18

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRASOV

FACULTATEA DE MECANICA DEPARAMENTULAUTOMOBILE RUTIERE

Lucrare de laborator

la disciplina

Bazele sistemelor automate

STUDENT : Croitoru Constantin

FACULTATEA: Inginerie Mecanica

SECTIA: Automobile Rutiere

ANUL: I ! F"R"#RU$A: %&%%

Prof.univ. dr. ing. Mihai DOARIU

Si!"#$# au"o$a"#

Si!"#$u%in care elaborarea comen'ilor se (ace atat pe ba'aobiecti)elor* cat si pe ba'a in(ormatiilor re(eritoare la proces senumeste sistem automat"


2/18

A)and o leg+tur+ in(ormational+ re(eritoare la e(ect* sistemul estecunoscut sub

denumirea de sistem cu cone,iune in)ers+* cu reactie negati)+ sau(eedbac-. iar in acest ca'* sistemul se numeste cibernetic"

In /gura nr"% se pre'int+ sc0ema bloc general+ a unui s1stem dereglare automat"

Fig. nr.& ' S(h#$a )%o( g#n#ra%* a unui !i!"#$ au"o$a".

M*ri$i%# (ara("#ri!"i(# unui !i!"#$ au"o$a"

Semni/catia notatiilor din /gura nr" %* )or stabili m+rimile de/nitoriiunui sistem

automat:

%. i(t)! m+rimea de intrare* denumit+ ca m+rime de re(erint+ sau)aloare impus+.

2" e(t)! m+rimea de iesire* denumit+ ca m+rime reglat+ sau )aloare

324


3/18

dorit+.

5" r(t)! m+rimea de reactie.

&" (t)! eroarea de urm+rire* 6 7 i 8 r .

9" c ! m+rimea de comand+.

" m! m+rimea de e,ecutie.

;" Comparatorul! element de comparatie* care procesea'+ eroarea.


4/18

timp" ariatiile m+rimii de intrare nu pot / urm+rite instantaneu laiesire* datorit+ inertiilor care pot / de natur+:

mecanic+* electromagnetic+* termic+ etc" si care inter)in sub (ormaunor constante de timp"

$roiectarea si anali'a per(ormantelor unui sistem automat se poate(ace ast(el:

%" In domeniul timp ! prin utili'area (unctiei indiciale* adic+ r+spunsul lasemnalul

treapt+ unitar @ea)iside sau prin utili'area (unctiei pondere* adic+r+spunsul la

impulsul Dirac (t)" Instrumentul matematic necesar anali'ei in timpeste o(erit de

trans(orm+rile Laplace"

2" In domeniul (rec)ent+ ! pe ba'a r+spunsului permanent armonic la)ariatia sinusoidal+

a intr+rii i(t)" Instrumentul matematic necesar anali'ei in (rec)en+ este

o(erit detrans(orm+rile Fourier"

5" In ca'ul sistemelor numerice* cu autorul trans(ormatei ?* carestabileste leg+tura

dintre domeniul timpului discret @kT! T /ind perioada de esantionare sidomeniul

)ariabilei comple,ez"

Si!"#$# a!i!"a"# d# (on"ro% a% fr,n-rii ABS/

Sistemele de (rnare asistate denumite AGS @Anti Gloc-ier S1stem au(ost in)entate

3&4


5/18

din anii %=5& de cHtre cunoscuta /rmH Gosc0" Ele au rolul de a autaconducHtorul auto n e(ectuarea mane)relor de (rnare n conditii dedrum di/cile* cum ar / iarna* cnd deseori carosabilul este umed sau

ng0etat pe partea de lngH carosament* iar centrul drumului este

uscat" Jn aceste conditii* la o (rnare puternicH* rotile cu aderentHscH'utH* adicH cele care sunt n contact cu supra(ata alunecoasH* tindsH se bloc0e'e* ceea ce duce la pierderea controlului directiei dedeplasare a auto)e0iculului"

Sistemul ABSpre)ine acest (enomen nedorit prin rela,area presiuniide actionare a

dispo'iti)elor de (rnare* ast(el nct sH se permitH mai ales rularearotilor conducHtoare* pHstrnd controlul directiei* actiune care se

des(HsoarH cu (rec)enta de % '"

$entru reali'area acestui de'iderat* computerul care controlea'Hsistemul si procesul de (rnare monitori'ea'H turatia /ecHrei roti sisesi'ea'H blocarea uneia* cu autorul unor sen'ori inducti)i de rotatie*iar procesul este activ la viteze ale autovehiculului de peste ! km " h.

In /gura nr" 2 este aratat modul de amplasare a sen'orului de rotatiea rotii"

394


6/18

Fig" nr" 2 K Modul de amplasare a sen'orului de rotatie a rotii

Principalele e#ecte secundarenregistrate n timpul (rn+rii sunt: reducerea maniabilit+ii. pierderea stabilit+ii mic+rii.

(enomene care sunt i mai periculoase n ca'ul unui carosabil cuaderen+ sc+'ut+ sau aderen+ )ariabil+" La nceputul procesului de(rnare* (ora de (rnare crete progresi) determinnd creterea

patin+rii roilor* aungnduKse la limita ntre stabilitate i instabilitate* lacel mai nalt ni)el al curbei patinare ! aderen+ @/g" 5" O creteresuplimentar+ a presiunii* respecti) a momentului de (rnare nu )adetermina n continuare o cretere a (orei de (rnare* ci o diminuare aacesteia datorit+ sc+derii coe/cientului de aderen+ i n /nal blocarearoilor"

34


7/18

Fig" nr"5 K ariaia coe/cientului de aderen+ (uncie de patinare

Parametrii care caracterizeaz$ dinamica unei ro%i #r&nate sunt'

)ite'a ung0iular+ a roii P. acceleraiaQdeceleraia ung0iular+ a roii P.

(ora de (rnare:Rf GF *=.

(ora de g0idare lateral+:RyY GF *=.

3;4


8/18

patinarea:0

1

=S

"Din anali'a ec0ilibrului momentelor care acionea'+ asupra roii

(rnate se pot (ace urm+toarele obser)aii:K deceleraia ung0iular+ a roii caracteri'ea'+ cel mai bine procesul de

blocare a roii.K complementar se utili'ea'+ i patinarea.K )aloarea deceleraiei i a patin+rii* ct i )ariaia acestora n timp

depind de parametrii constructi)i i dinamici ai auto)e0iculului"Ca urmare* sistemul de (rnare trebuie conceput ca un sistem de

reglare cu reacie in)ers+"

S"ru("ura !i!"#$u%ui ABS.

Sc0ema bloc a circuitelor de reglare AGS este pre'entat+ n /gura nr &*n care % este o electro)al)+* 2 pompa central+ de (rn+* 5 cilindrulreceptor"

Fig nr" & K Sc0ema circuitului de reglare AGS

Reacia in)ers+ se reali'ea'+ cu autorul traductorului dispus n roat+9 ale c+rui semnale au (rec)ena proporional+ cu )ite'a ung0iular+ aroii" Semnalul traductoruluise transmite microprocesorului & care

3


9/18

calculea'+ parametrii de reglare: deceleraia roii*

* acceleraia roii

* si patinarea @S i )ite'a de re(erin+* care trebuie s+ /e ct maiapropiat+ de )ite'a automobilului* respecti) de P>@t"

$e ba'a unui program logic n care se combin+ m+rimile i seanali'ea'+ )ariantele optime* microprocesorul modelea'+ cu autorulelectro)al)ei % presiunea din cilindrul de (rn+* respecti) momentul de(rnare"

Condiii impuse:

$rogranul logic i sistemul antiblocare n general trebuie s+ndeplineasc+ urm+toarele condiii:

n timpul procesului de (rnare trebuie asigurat+ maniabilitatea istabilitatea (rn+rii att pe carosabil neomogen @e," carosabiluscat alternnd cu 'one de g0ea+* ct i la )ite'e subcritice ncurbe* indi(erent de intensitatea (rn+rii.

momentele de giraie care apar datorit+ aderenei di(erite la roiledin dreapta* respecti) stnga* trebuie s+ creasc+ att de ncet

nct s+ /e posibil+ compensarea lor cu e(ort minim. acordnd prioritate maniabilit+ii i stabilit+ii mic+rii* parametrii

(rn+rii s+ /e superiori. s+ permit+ o adaptare rapid+ la sc0imb+ri ale coe/cientului de

aderen+ i la sc0imbarea momentului de inerie redus la roat+. s+ nu e,iste )ibraii de re'onan+ la subansamblele auto)e0iculului

@e," puni. s+ /e sigur* iar n ca' de de(ectare s+ (uncione'e ca un sistem

clasic de (rnare* iar acest lucru s+ /e semnali'at din timp

conduc+torului auto printrKun sistem de a)erti'are"Co$0on#n"#%# !i!"#$u%ui ABS

Taductorul de )ite'+ ung0iular+ a roii este de tip inducti) i estedispus n /ecare roat+* a)nd rolul de a in(orma unitatea de controlelectronic despre regimul roii@/g" nr" 9"

3=4


10/18

Fig nr"9 K Traductorul de )ite'+ ung0iulara a rotiiSe compune dintrKo coroan+ dinat+ 9 cu cca" && de dini a)nd

aceeai micare cu roata* i o parte /,+ ce include mie'ul magneticbipolar & i n(+urarea "

Semnalele electrice induse n spirele n(+ur+rii sunt transmise princablul % blocului electronic" Frec)ena i durata semnalelor depinde de)ite'a ung0iular+ a roii"

E%#("rova%v#%#

Ser)esc la modularea presiunii din cilindrul receptor pe parcursulcontrolului acti) AGS: La sistemele actuale se ntlnesc dou+)ariante de electro)al)e @/g" nr":

3%>4


11/18

Fig" nr" K ariante de electro)al)e i sc0ema de legare a acestora

Electro)al)a 2Q2 cu doua cai si doua po'itii @/g" nr" a"Fiecarei roti ii este alocata o perec0e de electro)al)e: de admisie SI

si de e)acuare SE" La actionarea pedalei de (rana* sub actiuneaser)omecanismului S* respecti) a pompei centrale de (rana $C* lic0idulde (rana trece prin electro)al)a de admisie direct spre cilindrul receptorCR" Cand blocarea rotii este iminenta* unitatea electronica de controlcomanda inc0iderea electro)al)ei SI si desc0iderea elecro)al)ei dee)acuare SE" Ca urmare* o parte din lic0idul de (rana iese din cilindrulreceptor* presiunea scade* roata se debloc0ea'a permitand accelerarearotii* dupa care ciclul se repeta dupa o anumita lege de reglare" Lic0iduleliminat este recirculat spre pompa centrala de (rana cu autorul uneipompe cu pluner actionate de motorul electric M" Electro)al)a 5Q5* cu

trei cai si trei po'itii @/g" nr" b In acest ca'* /ecarei roti ii este alocatao electro)al)a care* la comanda unitatii electronice de control poateocupa trei po'itii distincte care duc la: cresterea presiunii* mentinereapresiunii si reducerea ei" In po'itie normala lic0idul de (rana trece directde la pompa centrala $C la cilindrul receptor CR* in(asurarea decomanda ne/ind alimentata" In po'itia a doua* care se obtinealimentand in(asurarea cu un curent egal cu %Q2 din curentul nominal*arcurile inc0id atat conducta de la pompa central" cat si conducta deretur spre re'er)orul pompei centrale"

Ca urmare* presiunea se mentine constanta in cilindrul receptor" Inpo'itia a treia* prin alimentarea in(asurarii de comanda cu un curentegal cu curentul nominal* se reali'ea'" desc0iderea conductei de retura)and ca e(ect scaderea presiunii din cilindrul receptor CR"

Comanda electro)al)ei se reali'ea'a de catre unitetea de controlelectronic (unctie de semnalul primit de la traductorul dispus in /ecareroata si in acest ca' lic0idul de (rana este recuperat si transmis pompeicentrale cu autorul unei pompe cu pluner actionata de un motorelectric" Electro)al)ele* pompa de recuperare si blocul electronic decontrol sunt asamblate intrKo constructie compacta"

Acumulatorul de presiune permite reali'area scaderii rapide apresiunii din cilindrul receptor* acumuland lic0idul de (rana cand pompade recuperare nu este inca amorsata" Taraul acumulatorului depresiune nu trebuie sa /e prea ridicat pentru a nu genera o cadere depresiune in perioada reglarii"

3%%4


12/18

Ca$#ra d# a$or"i+ar#are rolul de a reduce 'gmotul siperturbatiile generate de )ariatiile bruste de presiune la iesirealic0idului din pompa de recuperare" Solutia include o camera depresiune inalta asociata cu un ori/ciu calibrat dispus la iesirea din

pompa"

Fig" nr" ; K Sc0ema de organi'are a unitatii de control electronic

S(h#$a d# organi+ar#a sistemului este pre'entat+ n /gura nr" ;"Traductorii dispui n roi transmit semnale de tensiune sinusoidalecircuitului de intrare 5"

Acesta const+ dintrKun /ltru trece os i un ampli/cator de intrare"Circuitul nc0ide inter(aa i ampli/c+ semnalele de la traductori"

Semnalele sunt trans(ormate n impulsuri dreptung0iulare i transmisecontrolorului digital" Acesta const+ din dou+ circuite LSI integrate 9 i care procesea'+ semnalele digitale" Cicuitele lucrea'+ n paralel*procesnd in(ormaia de la cte dou+ roi @canalele %2* respecti) 5&"Jn continuare* in(ormaiile sunt transmise unei unit+i logice carecalculea'+ deceleraia ung0iular+* acceleraia ung0iular+ i patinarearoilor* necesare pentru bucla de control nc0is"

3%24


13/18

Un controlor logic comple, autoadaptabil trans(orm+ semnalele nm+rimi de comand+ pentru po'iia electro)al)elor* comand+ transmis+prin circuitele de ieire < i ="

O inter(a+ serial+ conectat+ cu (a'a m+rimii de intrare* unitatea

logic+ i controllerKul logic )ia data lin-* menine comunicarea datelorntre cele dou+ circuite LSI"Un alt bloc (uncional conine circuitul de monitori'are pentur

recunoaterea erorilor" O lamp+ martor* %&* in(ormea'+ conduc+torulauto dac+ AGSKul nu este operaional"

Circuitele de ieire < i = comand+ curentul pentru canalele % i 2*respecti) 5* &* recunoscnd po'iia de comand+ angaat+ pentrureglarea electro)al)elor"

Sistemul dispune de un stabili'ator de tensiune i memorare ade(eciunilor ;" Funcionarea acestui bloc const+ n stabili'area i

monitori'area re'er)ei de tensiune* asigurnd ca aceasta s+ r+mn+ ntoleranele cerute pentru o operare sigur+" Glocul recunoate sc+derilede tensiune reacionnd n ca'ul tensiunilor insu/ciente prin

ntreruperea unit+ii de control* a circuitelor releului de siguran+ %2 i al+mpii de control %&"

Uni"a"#a d# (on"ro% (u $i(ro0ro(#!orJn ca'ul utili'+rii unei unit+i de control cu microprocesor* circuitul

speci/c al auto)e0iculului LSI este nlocuit cu doua microprocesoarecare asum+ sarcina de procesare a semnalelor rulnd programul de

control i (uncia de automonitori'are a sistemului AGS:De asemenea* unitatea transmite la e,terior date pri)inddiagnosticarea n acord cu standardele ISO* (+cnd posibil+ detectareade(eciunilor cu autorul l+mpii de control sau a unui tester inteligent"

Con"a("u% STOPJn ca'ul sistemelor AGS* contactul STO$ acionat de pedala de (rn+*

ndeplinete i roul de a comanda ieirea rapid+ din (uncionare asistemului AGS la ntreruperea (rn+rii"

Pin(i0iu% r#g%*rii for1#i d# fr,nar#$entru reglarea unei (ore de (rnare e/ciente* dar (+r+ blocare* se

impune ca deceleraia ung0iular+ a roii s+ nu dep+easc+ o anumit+)aloare limit+" Totodat+* se /,ea'+ un prag pentru patinare" La (rnareaintens+ a roii n 'ona stabil+ a coe/cientului de aderen+* deceleraiaroii are o )aloare lent cresc+toare care dep+ete pragul dup+ ma,imul

3%54


14/18

coe/cientului de aderen+ " Dup+ o ntr'iere t se dep+ete ipatinarea limit+ impus+" Deci n acest ca' apare mai (a)orabil+deceleraia roii ca m+rime de reglare"

Jn ca'ul unei (rn+ri puin intense* deceleraia aunge (oarte tr'iu la

)aloarea pragului" Jn aceast+ situaie* patinarea atinge )aloarea de pragmult naintea deceleraiei ung0iulare i dac+ reglaul sKar (ace dup+deceleraia roii* roata ar aunge n (a'a de blocare" $rin urmare* pentrureglarea (orei de (rnare sunt importante att deceleraia ung0iular+ aroii ct i patinarea"

Modularea presiunii din cilindrul receptor al (rnei se )a reali'a peba'a pragurilor

Fig" nr" < K ariaia parametrilor de (rnare n ca'ul (rn+rii pe uncarosabil cu aderen+ bun+

impuse deceleraiei roii i n (uncie de )aloarea )ite'ei peri(erice aroii care se compar+ cu o )ite'+ corespun'+toare unei patin+ri"

3%&4


15/18

$entru mbun+t+irea calit+ii reglaului (orei de (rnare* mai ales nsituaii e,treme* se includ praguri att pentru acceleraia ung0iular+ aroii ct i pentru deceleraia liniar+ a automobilului"

$entru e,empli/care* n /gura nr < se pre'int+ modul de (uncionare

al sistemului AGS n ca'ul (rn+rii pe un carosabil cu aderen+ bun+"Jn /gur+ se pre'int+ )ariaia )ite'ei automobilului* a )ite'ei peri(ericea roii* a deceleraiei ung0iulare a roii* a curentului de e,citaie aelectro)al)elor i a presiunii din cilindrul receptor"

La nceputul (rn+rii i la )ariaii discontinue ale coe/cientului deaderen+ sunt necesare )ariaii mari ale presiunii" Jn (a'a incipient+ a(rn+rii trebuie e)itate reducerile de presiune"

Dac+ ciclul de reglare este pornit* creterea de presiune care urmea'+n continuare trebuie s+ /e de 9 ! %> ori mai lent+ dect n (a'aincipient+ pentru a se e)ita (enomenele de re'onan+ ale punilor"

Jn (a'a incipient+ a (rn+rii are loc creterea presiunii din cilindrulreceptor i deceleraia ung0iular+ a roii" La s(ritul (a'ei %* deceleraiadep+ete pragul prestabilit @Ka" Jn consecin+* electro)al)a estecomutat+ n po'iia menine presiune" Sc+derea de presiune nc+ nutrebuie s+ aib+ loc* deoarece sKar putea ca deceleraia @Ka s+ /e nc+ n'ona stabil+ a curbei aderen+ ! patinare" Totodat+ se limitea'+ panta)ite'ei de re(erin+ )re( care este calculat+ de microprocesor din

)ite'ele peri(erice date de dou+ roi diagonale"Din )ite'a de re(erin+ )re( care re'ult+* se calculea'+ )ite'ele

peri(erice ale roilor corespun'+toare patin+rilor S% i S2 ale punctelor %i 2" La s(ritul (a'ei aK2Ka* )ite'a peri(eric+ a roii scade sub limita)ite'ei corespun'+toare patin+rii S%i electro)al)a este comutat+ pe

po'iia reducere presiune atta timp ct deceleraia peri(eric+dep+ete pragul @Ka"

La s(ritul (a'ei aK5Ka deceleraia este sub pragul @Ka i deci urmea'+o perioad+ de meninere a presiunii" Jn aceast+ perioad+ )ite'a pri(eric+a roii crete ast(el nct este dep+it pragul @a" $resiunea se menine

n continuare constant+"Dac+ pe durata de meninere a presiunii acceleraia peri(eric+ nu ar /atins @a* durata de meninere sKar / scurtat pentru a permiteaccelerarea roii"

La s(ritul (a'ei aK&Ka acceleraia peri(eric+ a roii dep+eete pragulrelati) mare @A" $resiunea crete n continuare ct timp este

3%94


16/18

dep+it+ )aloarea @A" Jn (a'a aKKa* presiunea r+mne constant+ntruct este dep+it pragul @a"

Aceasta repre'int+ o indicaia* n sensul c+ roata intr+ n 'ona stabil+a curbei aderen+Kpatinare* dar roata este sub(rnat+" Ca urmare crete

presiunea n pulsuri scurte @(a'a aK;Ka pn+ la atingerea pragului @Ka aldeceleraiei peri(erice a roii i se produce o sc+dere a presiunii"Ca'urile speciale care pot s+ apar+ n (uncionarea sistemului AGS i

care trebuie re'ol)ate sunt: reglarea (rn+rii la )ite'e i aderene sc+'ute i la micorarea n

salturi a coe/cientului de aderen+. compensarea 0istere'isului (rnelor n procesul de reglare. compensarea momentelor de inerie m+rite la roile motoare"

Jn aceste ca'uri trebuie s+ inter)in+ programele logice e,istente cares+ sesi'e'e particularit+ile respecti)e i s+ e(ectue'e procesul dereglare a (orei de (rnare astVe nct (rnarea s+ /e e/cient+* dar cucondiia meninerii maniabilit+ii i stabilit+ii mic+rii automobilului"

Fig" nr"= K Sistemul AGSQASR

3%4


17/18

Fig" nr"%> KSc0ema de principiu a sistemului de (rnare SGC

Bibliografe:

3%;4


18/18

%" M* DO#ARIU" K GA?ELE SISTEMELOR AUTOMATE K Suport de curs

2. * ENACE" K SISTEME ELECTRICE WI ELECTRONICE ALE

AUTOEICULELORK Suport de curs

3%

Bazele sistemelor automate.docx

Documents

Transcript of Bazele sistemelor automate.docx