Cruise control

Nell’articolo di oggi andremo a spiegare il funzionamento del cruise control delle automobili. Buona lettura!

Principio di funzionamento

Il cruise control è il più classico esempio di sistema di controllo elettro-meccanico, nonché il più comunemente diffuso. Per chi non sapesse di cosa si parla, il cruise control è il cosiddetto “pilota automatico” delle moderne autovetture, vale a dire quel sistema che permette di mantenere costante la velocità senza agire direttamente sull’acceleratore.

Il funzionamento del cruise control è piuttosto semplice: viene impostata una velocità target dall’autista, dopodichè il sistema agisce affinchè essa resti invariata per tutto il tempo in cui il controllo resta “innescato”.

Il principio con cui il sistema genera questo processo è dovuto all’utilizzo di una funzione errore, che andremo a spiegare nel paragrafo qua sotto.

Funzione errore

Supponiamo di aver impostato una velocità di target a 130 km/h. la velocità reale, a causa delle condizioni esterne, non sarà mai precisa, ma oscillerà attorno al valore impostato.

Chiamiamo vt la velocità di target e vr la velocità reale dell’automobile. la differenza tra
vt e vr r sarà detta errore:

Quindi avere un errore positivo indicherà che la macchina starà andando più forte del suo target, viceversa un errore negativo indicherà che la macchina starà andando più piano del suo target.

Ciò che vogliamo ottenere dal motore, nel primo caso, è la rimozione della potenza per tornare alla velocità di regime, mentre nel secondo caso vorremo ottenere la potenza aggiuntiva necessaria per riacquisire la velocità di regime; è possibile ottenere entrambi i risultati nella stessa maniera.

La potenza che il motore dovrà erogare sarà data dalla funzione seguente:

K sarà il fattore chiave che permetterà la conversione da errore a potenza. Poiché un errore positivo deve risultare in una potenza negativa e viceversa, k dovrà in questo caso essere necessariamente un numero negativo.

Tanto maggiore sarà il valore dato a k, tanto maggiore sarà la potenza che verrà erogata (a parità di e), dunque tanto più veloce sarà il sistema (automobile) a raggiungere la velocità di regime.

Controllo del sistema

A seguito della spiegazione teorica del sistema, vediamo praticamente come esso viene messo in pratica:

  • Ogni automobile possiede un tachimetro, ovvero un dispositivo che legge la velocità dell’autoveicolo in ogni istante. Il nostro sistema di controllo si limiterà ad effettuare n letture al secondo della velocità
  • A seconda del valore letto l’operazione spiegata nel paragrafo precedente verrà messa in pratica; in pratica, per ognuna di queste letture, otterremo per risultato un valore di potenza che il motore dovrà sviluppare
  • Ognuna di queste potenze erogate verrà tradotta dal sistema come una posizione diversa da assumere per la valvola dell’acceleratore.

Effetti secondari

Ovviamente la spiegazione qui effettuata è abbastanza semplicistica: in realtà il sistema deve tenere conto di altri “effetti”, come ad esempio l’inerzia nella risposta del motore all’azione richiesta, l’inerzia della macchina nell’accelerare o rallentare, eventuali errori di imprecisione nella lettura del sistema.

Inoltre, non da trascurare, nei controlli elettronici deve essere previsto la doppia possibilità di disattivazione del cruise control: da parte dell’apposito comando e da parte del freno (per ovvie ragioni di sicurezza)

Conclusioni

L’articolo di oggi si conclude qui; spero sia stato abbastanza chiaro e vi abbia fatto capire il funzionamento del sistema. Fatemi sapere nei commenti cosa ne pensate

A presto

Luca

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