Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. S.P Kruglov et al. Automatic assistance system … 2018 № 4 (40) p. 47-54 48 пенсировать небольшие отклонения прицепа от прямо- линейного движения поворотами руля в обратную сто- рону. Неточное управление водителем может привести к складыванию системы (большое значение угла сцеп- ки), и вывести из этого положения можно только путем дополнительного движения вперед [1]. Для того чтобы помочь при управлении транспорт- ным средством с прицепом задним ходом, система по- мощи должна учитывать намерения водителя, анализи- ровать текущее значение угла сцепки, угла рулевого колеса и генерировать подсказки по управлению авто- мобилем, чтобы прицеп двигался устойчиво в заданном направлении с устранением возможности складывания сцепки «автомобиль– прицеп». Известны работы по данной теме с построением систем на основе обычных ПИ-регуляторов, нейрокон- троллеров, нечеткой логики с получением оптималь- ных решений, например, такие, как [2–7] и др. Системы помощи водителю автомобиля с прицепом для движе- ния обратным ходом уже активно внедряются ведущи- ми автопроизводителями, получено множество патен- тов, например [8–10], которые реализуют отслежива- ние заданной водителем кривизны пути прицепа. Так- же известны реализации автоматических систем помо- щи водителю автомобиля с прицепом при движении назад, в частности, для автомобилей Ford и Volkswagen Passat [11; 12]. Основным недостатком существующих систем яв- ляется то, что они монтируются на заводе-изготовителе автомобиля или в специализированном центре техни- ческого обслуживания с внедрением в штатные систе- мы управления и настроены только для одного автомо- биля. Стоят они недешево, поэтому нет возможности установки подобной недорогой мобильной системы помощи на автомобиль. Также нет возможности пере- установки системы с одного автомобиля на другой. Для используемых систем помощи обязательным является наличие штатной видеосистемы и другого специально- го оборудования и др. Кроме того, многие известные системы помощи во- дителю требуют настройки параметров системы управ- ления с предварительным их определением с использо- ванием специального оборудования. Имеются решения по автоматическому определению одного из парамет- ров —длины прицепа— с помощью ультразвуковых парковочных датчиков, с использованием радиопере- дающих устройств, с тестовым движением системы на установившемся развороте, например[13–16] и др. Од- нако они определяют не все параметры, необходимые для синтеза закона управления. Задачей данной работы является создание такой системы помощи управления автомобилем с прицепом при маневрировании задним ходом, которая не требует вмешательства в штатные системы автомобиля, будет недорогой, простой в установке, мобильной для пере- установки на другой автомобиль и иметь малые экс- плуатационные затраты на настройку системы. Поставленная задача может быть решена путем ее реализации на основе мобильного вычислительного устройства типа смартфона или планшета со специали- зированным программным обеспечением, а также лег- косъемных датчиков угла отклонения рулевого колеса (руля) водителя и угла сцепки прицепа с автомобилем с беспроводным каналом передачи информации. Задачей мобильного устройства является реализация двух ос- новных режимов: самонастройки и рабочего режима. В режиме самонастройки по данным датчиков при тесто- вом движении вперед на основе алгоритма идентифи- кации происходит определение параметров, необходи- мых для синтеза закона управления, и их запоминание. В рабочем режиме водитель задает требуемый угол сцепки, а далее на основе данных с датчиков происхо- дит формирование команд водителю (голосовых и/или графических) на необходимое отклонение руля. Води- тель отрабатывает эти сигналы. Ниже раскрываются особенности построения такой системы. Математическая модель системы «автомобиль– прицеп».на рис. 1 представлена кинематическая схема объекта управления «автомобиль– прицеп». Рис.1. Кинематическая схема объекта управления «автомо- биль– прицеп» На рис. 1 и в дальнейших рассуждениях приняты следующие обозначения: ϕ —средний угол отклонения управляемых колес автомобиля (как показано на рисунке) с типичным ог- раничением в виде:  30 max ≤ ϕ≤ϕ .Значение max ϕ оп- ределится далее из условия устойчивости движения вперед. Примем, что отклонение руля водителя и от- клонение управляемых колес автомобиля связано соот- ношением (при отсутствии люфта рулевого колеса): рул рул ϕ =ϕ k , (1) где рул ϕ —угол отклонения рулевого колеса водителя; рул k —передаточное число рулевого управления, обычно 1 0 рул << < k .Заметим, что отклонение руля водителя тоже ограничено: max -1 рул max рул рул ϕ = ϕ≤ ϕ k ;