1 Universitatea “TRANSILVANIA” din Braşov FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ DEPARTAMENTUL DE AUTOVEHICULE ŞI TRANSPORTURI INFLUENŢA CONTROLULUI ELECTRONIC ASUPRA DINAMICITĂŢII AUTOTURISMELOR INFLUENCE ON THE ELECTRONIC CONTROL ON DYNAMICS CARS Rezumatul tezei de doctorat - Summary of PhD thesis - Doctorand: Ing. POPESCU Florentin Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.-ing. CÂMPIAN Vasile Prof. univ. dr.-ing. NAGY Tiberiu 2014
92
Embed
INFLUENŢA CONTROLULUI ELECTRONIC ASUPRA DINAMICITĂŢII ... · 1 universitatea “transilvania” din braşov facultatea de inginerie mecanicĂ departamentul de autovehicule Şi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Universitatea “TRANSILVANIA” din Braşov
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
DEPARTAMENTUL DE AUTOVEHICULE ŞI TRANSPORTURI
INFLUENŢA CONTROLULUI ELECTRONIC ASUPRA
DINAMICITĂŢII AUTOTURISMELOR
INFLUENCE ON THE ELECTRONIC CONTROL
ON DYNAMICS CARS
Rezumatul tezei de doctorat
- Summary of PhD thesis -
Doctorand:
Ing. POPESCU Florentin
Conducător ştiinţific:
Prof.univ.dr.-ing. CÂMPIAN Vasile
Prof. univ. dr.-ing. NAGY Tiberiu
2014
2
MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE
UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV
BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525
RECTORAT ………………………………………………………………………………………
COMPONENŢA
Comisiei de doctorat
Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov
Nr. 6842 din 25.09.2014
PREŞEDINTE: Prof. univ. dr. ing. Anghel CHIRU Universitatea “Transilvania” din Braşov
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof.univ.dr.ing. Tiberiu NAGY Universitatea “Transilvania” din Braşov
REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. Minu MITREA
Academia Tehnică Militară din București Prof.univ.dr.ing. Nicolae DUMITRU
Universitatea din Craiova
Prof.univ.dr.ing. Nicolae ISPAS
Universitatea “Transilvania” din Braşov
Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: marți,
16.12.2014, ora 12.00, sala NP7.
Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le
3.8.1 Covarianța zgomotului de măsurare R necunoscută.............................. 118
3.8.2 Covarianțele R și Q necunoscute............................................................ 118
3.8.3 Integrarea strânsă a subsistemului INS....…………………..……..……... 119 40
3.8.4 Filtrul principal GPS/INS.......................................................................... 121
3.8.5 Monitorizarea integrității în filtrul principal GPS/INS................................ 126 41
4. MODELUL EXPERIMENTAL AL SISTEMULUI PENTRU DETERMINAREA TRAIECTORIEI CU GPS/INS............................................................................. 127
4.9.3 Influența erorilor combinate, aleatorii și sistematice................................ 176
...4.9.4 Modelarea erorilor de estimare a frecvenței Doppler cu GPS asistat inerțial.................................................................................................................. 176
4.9.5 Estimarea frecvenței Doppler și a erorii de ceas..................................... 177
4.9.6 Influența prelucrării datelor asupra erorilor.............................................. 178
4.10 Program de încercare privind comportarea autoturismului la deplasarea rectilinie și curbilinie..................................................................... 179
4.10.1 Importanța, scopul și clasificarea încercărilor....................................... 179
1. CURRENT STATUS OF MECHATRONIC SYSTEMS INFLUENCING DYNAMICS CARS.............................................................................................. 21
13
1.1 The electronic power steering................................................................... 21 13
1.1.1 Full power assisted steering................................................................... 21 13
1.2 Dynamic runtime control systems............................................................. 23
1.2.1 Antilock brake system (ABS).................................................................. 24 14
3.8.1 Measurement noise covariance R unknown........................................... 118
3.8.2 Covariances R and Q unknown.............................................................. 118
3.8.3 The tight integration of INS subsystem....…...……………………………. 119 40
3.8.4 Main filter GPS / INS............................ ................................................ 121
3.8.5 Monitoring the integrity of the main filter GPS / INS......... .................. 126 41
4. EXPERIMENTAL MODEL SYSTEM FOR DETERMINING TRAJECTORY GPS / INS............................................................................................................ 127
4.10 Program test the behavior of the car when driving straight and curvilinear.......................................................................................................... 179
4.10.1 Importance, scope and classification tests............................................ 179
4.10.2 Experimental research program............................................................ 180
4.10.3 Test strategy development.................................................................... 182
4.10.4 Requirements for testing....................................................................... 183 56
4.10.5 Tests for stability when driving on circular trajectories.......................... 184
4.11 Reparation of test samples polygon object............................................ 185
5. SUMMARY OF DETERMINING TRAJECTORIES ANALYTICAL MODELS OF THE PROPOSED SOLUTIONS.................................................................... 187
57
5.1 Filtration analysis of data obtained through simulation......................... 188 57
5.2 Real data…..............................…….............................................................. 192 60
5.2.1 Analysis of experimental data filtering..................................................... 193
Automobilele moderne sunt de obicei echipate cu senzori inerţiali ieftini, din clasa
auto, folosiţi în diferite subsisteme de control şi siguranţă activă. Aceşti senzori nu prezintă
stabilitate pe termen lung, necesară navigaţiei cu estimarea poziţiei prin calcule simple, şi
de aceea nu sunt utilizaţi în mod independent în acest scop. Totuşi, conectaţi cu GPS,
senzorii din clasa auto sunt utilizaţi în sisteme de navigaţie, deoarece deriva acestora poate
fi corectată ori de câte ori GPS-ul este activ, iar pentru perioadele scurte (de ordinul
secundelor) de blocare a semnalului GPS, deriva poate fi considerată constantă. Având în
vedere diferenţa semnificativă de cost între senzorii auto şi cei tactici sau de navigaţie,
combinaţia GPS cu senzori inerţiali auto este mult mai practică pentru încercări
experimentale în domeniul autovehiculelor decât sistemele de navigaţie inerţială de înaltă
clasă.
4.1.3.2 Senzori inerţiali MEMS
O tehnologie relativ modernă ce revoluţionează construcţia şi performanţa senzorilor
inerţiali o constituie sistemele micro-electro-mecanice MEMS - Micro Electro Mechanical
System, concepute ca un rezonator acţionat electronic şi construit într-un singur corp de
cuarţ (senzori cu cuarţ) sau siliciu. Senzorii MEMS prezintă avantajele unei construcţii
simple cu dimensiuni şi greutate reduse, consum mic de energie şi fiabilitate ridicată, cost
redus de producţie.
Mecanismele fizice ce stau la baza funcţionării senzorilor MEMS sunt
piezorezistenţa, electromagnetismul, piezoelectricitatea, optica, bariera de potenţial şi
capacitatea.
Giroscoape MEMS Toate aceste tipuri de senzori folosesc efectul Coriolis asupra
unui rezonator pentru a determina unghiul de rotaţie. Aceste tipuri de giroscoape se împart
în patru categorii:
Giroscoape cu reglare bifurcată: constau dintr-o pereche de mase care sunt
antrenate să oscileze cu amplitudine egală dar în direcţii opuse.
Giroscoape cu roţi oscilante (vibratorii) constau dintr-o roată antrenată să vibreze în
jurul axei sale de simetrie şi execută în acelaşi timp şi o mişcare de rotaţie rezultând o
înclinare longitudinală (balansare).
Ultimele două categorii sunt giroscoape cu sferă rezonatoare sau cele cu pendul
Foucault.
46
Avantajele acestor categorii de giroscoape sunt date de protecţia mărită la şocuri
mecanice, domeniul larg al temperaturilor de lucru (-40 +85 ºC), erori reduse (în jurul a 1º/h)
şi fiabilitate ridicată. Aceste tipuri de senzori se folosesc cu precădere pentru navigare
maritimă, stabilizarea autovehiculelor, a camerelor de luat vederi, realitate virtuală sau
robotică.
Accelerometrele MEMS au avantaje identice cu giroscoapele MEMS, date de
circuitele integrate, de robusteţe, preţ de cost redus, dimensiuni reduse şi fiabilitate ridicată.
Singurul dezavantaj atât pentru accelerometre cât şi pentru giroscoape, constă în faptul că
realizează nivele de rezoluţie caracteristice senzorilor inerţiali, fiind determinate erori
sistematice de 100 g şi erori de factor de scală de 100 ppm.
Senzori MEMS optici, poartă şi denumirea de sisteme micro-optice-mecatronice
MOEMS - Micro Optical Electromechanical Systems, combină tehnologia de comutaţie
optică, folosită în comunicaţiile de date, cu mecatronica, realizând astfel un domeniu
distinct de utilizare a dispozitivelor MOEMS.
4.2 Unităţi de măsurare inerţiale IMU
Unitatea inerţială de măsurare IMU este compusă dintr-un accelerometru, giroscop,
magnetometru şi un montaj electronic cu microprocesor pentru condiţionarea semnalului şi
circuit de digitizare, figura 4.3. Cei trei senzori sunt astfel montaţi încât axele lor de
măsurare să constituie sisteme ortogonale distincte pentru fiecare dintre ele, rezultând şase
grade de libertate. IMU, prin datele măsurate, oferă informaţii, referitoare la mobilul pe care
este montat, precum acceleraţii, rotaţii şi orientări. Ca urmare aceste informaţii, trebuiesc
prelucrate matematic şi transformate în format util pentru analizele ulterioare cu privire la
poziţie sau comportament dinamic.
În timp ce un sistem de navigaţie complet IMU
conține accelerometre şi giroscoape, un sistem integrat
pentru determinarea traiectoriei este compus numai din
giroscoape deoarece subsistemul GPS poate furniza
măsurători ale traiectoriei pentru trei axe. Dacă viteza
este măsurată de GPS, accelerometrele pot furniza
informaţii despre ruliu şi tangaj către filtrul de navigaţie.
Accelerometrele fac parte din blocul IMU şi ieşirile lor
sunt memorate pentru post-procesarea datelor de navigaţie.
Fig. 4.3 Senzor inerţial Xsens
47
Giroscop
Viteza de girare maximă max în jurul axei de rotaţie (axa z) 100/s
Rezoluţia minimă 0,2/s
Sensibilitatea 18 mV//s
Variaţia sensibilităţii 5
Offset-ul vitezei de virare 2/s
Răspuns dinamic 30 Hz
Zgomot electric (măsurat într-o lăţime de bandă de 100 Hz) 5 mVrms
Radical din varianţa Allan vA = 36 grd/oră, la
Radical din varianţa Allan vA = 2x10-4
g, la
Accelerometru
Acceleraţia maximă 5 g
Sensibilitatea 1000 mV/g
Variaţia sensibilităţii 5
Offset 0 g
Răspuns dinamic 30 Hz
Zgomot electric (măsurat într-o lăţime de bandă de 100 Hz) 5 mVrms
Tabelul 4.4 Specificaţii tehnice pentru senzorul Xsens
Senzorii inerţiali utilizaţi la încercările experimentale sunt de tipul Xsens. Cele mai
importante caracteristici ale acestor senzori sunt redate în tabelul 4.4. Dispozitivele MEMS -
Micro Electro Mechanical System, constau dintr-un accelerometru, giroscop şi
magnetometru încapsulate într-o unitate solidă, uşor ataşabilă construcţiei supuse testelor.
4.2.1 Sistemul Xsens
Este o unitate de măsură inerţială,
cu nouă grade de libertate, dezvoltat de
Xsens, divizia inerţială a concernului BEI
Technologies, figura 4.4. Constă din trei
senzori pentru determinarea rotației
respectiv poziţionării unghiulare pe bază
de cuarţ 11 de tip QRS11 (girometre,
magnetometre) şi trei servo
accelerometre liniare de tip QFA pe bază
de cuarţ, montate în mod corespunzător unele faţă de altele într-un sistem ierarhizat,
Fig. 4.4 Traductor Xsens
48
măsoară acceleraţii de până la ±5g. Parametrii tehnici ai sistemului sunt prezentaţi în
tabelul 4.4. Xsens este conceput pentru industria automobilistică, aerospaţială, marină,
militară şi sesizează acceleraţii liniare şi deplasări unghiulare.
Unitatea de măsură inerţială are incorporat un sistem intern de reglare a tensiunii de
alimentare electronică de condiţionare a semnalului senzorului de temperatură şi
dimensiunile fizice de 40 x 30 x 30 mm. Semnalele de ieşire ale unităţii inerţiale de măsură
sunt sensibile la tensiune, de aceea s-a introdus un alimentator de curent continuu de ±15
V. Giroscoapele sunt capabile să măsoare viteze unghiulare de până la 1200 º/s.
Parametru Canale de
unghi Canale de
accelerometre
Intervalul standard ±200 º/sec 5g Tensiunea de alimentare ±15 V cc ±10%
Variaţia erorii sistematice funcţie de temperatură (peste 22 ºC deviaţia este maximă)
≤1 º/sec peste 22 ºC
≤100 g
Eroarea sistematică ≤2 º/sec ≤1000 g
Zgomot de ieşire ≤0.01 º/sec/
Hz ≤7.0 mV
Tabelul 4.5 Specificaţiile senzorului Xsens
4.3 Sisteme de navigaţie inerţiale INS
Navigarea reprezintă poziţia şi comportamentul dinamic al unui mobil exprimate ca
funcţie de timp. Activitatea sistemului de navigare constă în combinarea informaţiilor de la
diferiţi senzori în scopul obţinerii celor mai bune estimări ale parametrilor nemăsuraţi direct
şi implicit detectarea defectării senzorilor sau eventualelor zgomote. În aplicaţiile terestre,
acest lucru este posibil datorită performanţelor sistemelor GPS de a determina poziţia.
Fig. 4.5 Ansamblul INS format din trei senzori inerţiali montaţi pentru a măsura tridimensional ţinuta de navigare şi acceleraţia
Tangaj Ruliu Girație
Ac
cel
ero
me
tre
49
Un sistem de navigaţie inerţial INS cuprinde una sau mai multe unități inerţiale de
măsurare IMU, alţi senzori, o platformă pe care sunt montaţi, un mecanism de stabilizare şi
un program informatic (soft) pentru a realiza calculele necesare. Astfel sunt folosite ecuaţii
diferenţiale pentru convertirea semnalelor măsurate în estimări ale poziţiei respectiv
comportamentului dinamic pornind de la o stare iniţială cunoscută. Figura 4.5 prezintă
componenţa unui INS pentru estimarea poziţiei şi comportamentului dinamic al unui
autovehicul. Datele măsurate de accelerometre şi giroscoape sunt integrate funcţie de timp
pentru a determina giraţia şi viteza automobilului. În prealabil datele sunt filtrate cu ajutorul
unui filtru Kalman şi corectate pentru obţinerea celor mai bune estimări ale stărilor. Sistemul
INS mai conţine un detector şi un integrator electronic care sesizează acceleraţia, ce
urmează a fi integrată pentru determinarea vitezei vehiculului, iar după o nouă integrare
spațiul parcurs.
4.5. Configuraţia aparaturii sistemului de măsură
Acest sistem combină datele măsurate de senzorii INS cu cele ale GPS, rezultând
un produs pentru scopuri geomatice, sistemul conţinând algoritmi complicaţi şi tehnici de
procesare a semnalelor. Sistemul propus este dezvoltat pentru georeferinţă directă a
senzorilor montaţi pe autoturism, realizând corecţii geometrice şi codificări ale datelor
terestre, fiind conceput pentru soluţii de poziţionare şi orientare terestră a vehiculelor,
respectiv pentru calculul măsurătorilor geometrice a traiectoriei în lipsa unui observator
terestru, şi supraveghere.
Instalaţia de măsură are la bază un sistem complex ce combină datele INS cu cele
de la GPS, după cum se observă în figura 4.7. Sistemul oferă avantajul soluţiei de
Fig. 4.7 Componenţa POS LV
50
poziţionare cu număr redus de sateliţi vizibili, scade timpii de achiziţie şi îmbunătăţeşte
precizia de localizare şi direcţionare. Printre elementele care compun sistemul se regăsesc
dispozitive de măsură a distanţei, un IMU Xsenz şi două receptoare GPS Garmin.
IMU de tip Xsens MTI, este un sistem cu nouă grade de libertate alcătuit din trei
accelerometre, trei giroscoape, trei magnetometre şi un convertor analog/digital
figura 4.4. Receptorul GPS de tip Garmin măsoară viteza, poziţia, distanţa parcursă şi
furnizează PPS pentru scopuri de sincronizare figura 4.8.
Postprocesarea datelor cu ajutorul
unui calculator de putere şi conexiunea cu
subsistemele integrate permite obținerea
informaţiilor despre acceleraţii, viteze şi
devieri unghiulare, direcţionare,
performanţa senzorilor sistemului de
control şi nu în ultimul rând poziţia
geografică (latitudine, longitudine,
altitudine). Procesul de estimare şi control
se realizează folosind un filtru Kalman.
4.5.3 Interfaţa software
Această secţiune prezintă aspectele importante ale soft-ului legate de interfaţarea
echipamentelor hard cu utilizatorul. Ierarhia software este un prim aspect tratat şi specifică
arhitectura de ansamblu a aplicaţiei de sistem pentru ţinuta de drum. Analiza include
subdivizarea în funcţii, care este realizată astfel încât să poată fi uşor de obținut un cod
exportabil spre alte sisteme ce utilizează un alt hardware şi altă interfaţă utilizator.
Secţiunea despre interfaţa software cu GPS-ul detaliază utilizarea unor structuri speciale de
date folosite pentru a primi şi adapta informațiile GPS de la buffere seriale diferite şi datele
inerţiale de la ADC. Obiectivul software-ului de interfaţă cu portul serial constă în
asigurarea unui mediu de stocare şi sincronizare a datelor GPS care sunt citite de la porturi
seriale diferite, permiţând totodată, în cazul întârzierilor datorate întreruperilor sistemului de
operare, acumularea datelor în buffere seriale. Software-ul pentru interfaţa cu IMU asigură
ca datele măsurate de aceasta să fie corect reprezentate pentru estimarea în timp real a
traiectoriei şi memorate până ce vor fi folosite de filtrul GPS/INS. Secţiunea de interfaţă cu
utilizatorul conţine o scurtă descriere a interfeţei grafice folosite în modelul experimental.
Fig. 4.8 Platformă girometrică
51
4.6 Amplasarea traductoarelor pe autoturismul de încercat
Pentru încercări experimentale s-a ales un autoturism din clasa medie. Senzorii
instalaţiei de măsurare au fost montaţi în următoarea soluţie:
- T1 - unghi de bracare roată - 2 buc.
- T2 - pentru măsurarea acceleraţiilor longitudinale şi T7 transversale ale caroseriei
1 buc.
- T3 - Xsens - 1 buc.
- T4 - IMU - 1 buc.
- T5 - unghi volan - 1 buc.
- T6 - Antene GPS - 3 buc.
a b
Fig. 4.20 Amplasarea senzorilor pe autoturism: a - vedere laterală, b - vedere frontală
În figura 4.20 a şi b se prezintă poziţiile de amplasare a senzorilor pe autoturism.
Fig. 4.16 Schema bloc funcţională a unui receptor GPS
52
4.6.1 Amplasarea liniilor de bază
Dispunerea liniilor de bază pe automobil este primul parametru al sistemului care
trebuie luat în considerare. Lungimile liniilor de bază trebuie alese astfel încât să asigure o
bună precizie pentru aplicaţiile de control al autovehiculului şi să permită sistemului
funcţionarea cu suficientă robusteţe (cu probabilitate mică de obţinere a unor întregi
eronaţi).
Constrângerile de instalare a antenelor GPS pe autovehicul pot fi deasemenea un
criteriu de proiectare în configuraţia liniei de bază. Locaţia cea mai potrivită pentru
amplasarea antenelor GPS pe un autovehicul este pavilionul acestuia. Lăţimea tipică a unui
autovehicul este 1.1 – 1.4 m iar lungimea acoperişului este de obicei peste 1.6 m, ceea ce
asigură o suprafaţă suficientă de montare pentru un ansamblu cu trei linii de bază şi
lungimea de 0.5 m.
O altă condiție ce trebuie îndeplinită la plasarea liniilor de bază se referă la diluţia de
precizie a traiectoriei cu un singur satelit. În figura 4.21 sunt prezentate câteva configuraţii
de linii de bază posibile pentru implementat. Cele două configuraţii în triunghi echilateral,
a b
c d
Fig. 4.21 Configuraţii de linii de bază cu trei antene pentru autovehicule
53
figura 4.21 a şi b, sunt echivalente cât şi cele două configuraţii în triunghi dreptunghic,
figura 4.21 c şi d, sunt echivalente. Simetria unei configuraţii în triunghi echilateral poate
face ca anumite aspecte din software să fie mai uşor de implementat, dar configuraţiile în
triunghi dreptunghic vor asigura o precizie ceva mai bună la măsurarea tangajului şi a
ruliului. Datorită construcţiei şi a necesităţii unui montaj simplu şi sigur, se propune pentru
modelul experimental la determinarea traiectoriei autovehiculului, configuraţia din figura
4.21 a cu linii de bază având lungimea de 50 cm.
4.7.5 Sensibilitatea şi erorile senzorilor de turaţie
Senzorii pentru determinarea turaţiei pot fi clasificaţi în două categorii: pasivi sau
activi. Senzorii activi folosesc principiul Hall, convertind mișcarea de rotaţie a roţii în
semnale electrice, acest tip de senzori funcţionând şi la turaţii mici.
Fig. 4.24 Senzor de turaţie pasiv
Pe de altă parte, senzorii pasivi folosesc principiul reluctanţei variabile, în care un
sector danturat al senzorului trece printr-un câmp magnetic cu o viteză suficientă pentru a
genera o undă analogică de joasă tensiune. Figura 4.24 prezintă un senzor de turaţie pasiv,
în care se pot observa conectorul 1 ieșirii semnalului analogic şi proeminenţele (dantura)
senzorului 2 care reflectă rotaţia.
Dacă turaţia roţii se află sub turația limită, senzorii nu generează semnale suficient
de puternice pentru a fi prelucrate de către unitatea electronică de comandă ABS, situație
în care procesorul este programat să ignore aceste semnale. Soft-ul de estimare este astfel
conceput să poată identifica viteza limită.
2 1
54
O altă sursă de erori este dată de calitatea semnalului la trecerea proeminenței
senzorului prin câmpul magnetic sau abaterile de formă a inelului danturat. Cu cât profilul
proeminenţei este mai evident cu atât este mai mare şi rezoluţia.
Semnalele măsurătorilor generate de senzori conţin zgomot ce depinde direct de
locul în care sunt montaţi senzorii.
4.8 Etalonarea şi sincronizarea aparaturii
Precizia procesului de sincronizare a aparaturii de măsurare depinde de viteza şi de
frecvenţa de lucru. O soluţie alternativă constă în determinarea unei viteze optime de
deplasare a autovehiculului în timpul încercărilor experimentale. Sincronizarea între
elemente componente ale sistemului de măsurare se realizează în două etape:
sincronizarea senzorilor ABS cu măsurătorile sistemului Garmin 18x pentru o frecvenţă de
10 Hz şi sincronizarea sistemului Xsens cu sistemul Garmin 18x pentru frecvenţe de 100
Hz.
În vederea realizării unor
măsurări corecte, traductoarelor
trebuiesc însoţite de curba de
etalonare ori de coeficientul de
sensibilitate, determinate în
procesul de fabricare a acestora.
De asemenea, este necesară
verificarea, şi la nevoie corectarea
datelor privind etalonarea, periodic
sau ori de câte ori intervin
incidente la depozitare, transport,
măsurare, situații de
suprasolicitare, expunere la temperaturi ridicate, umiditate excesivă.
4.8.4 Sincronizarea Xsens şi Garmin 18x
Xsens are în componenţă un convertor analog/digital de tip ATM10 16x. Semnalul
analog măsurat de cei şase senzori inerţiali este conectat la canalele de conversie
analog/digital A/D. Atunci când IMU conlucrează cu un GPS sau cu orice alt senzor
Fig. 4.31 Captură de ecran a programului Xsens
55
procesorul de conversie lansează şi recepţionează semnale de interconectare şi de
sincronizare. După cum se vede în figura 4.17 convertorul A/D poate primi opt semnale
diferite în domeniul ±10 V şi cu o frecvenţă maximă de lucru de 100 kHz iar semnalele
individuale vor fi amplificate cu un factor de amplificare. Achiziţia datelor se realizează pe
două nivele şi anume în prima fază, mărimea analogică de ieşire este digitizată cu ajutorul
convertorului A/D conectat la calculator. Apoi variabila digitizată este citită şi scrisă pentru
stocare cu ajutorul programului de achiziţie şi analiză Xsenz, conceput în C++, şi care
lucrează sub mediul WINDOWS. Figura 4.31 prezintă ecranul programului Xsenz care este
folosit la stocarea datelor în timp real şi pentru post procesare.
Programul Xsens generează trei fişiere. Primul, denumit în general de utilizator la
pornirea programului, înregistrează timpul, viteza unghiulară pe direcţia x, y şi z,
acceleraţiile pe cele trei axe de coordonate şi poziția, toate în format binar. O secţiune a
fişierului, după conversia în format ASCII cu virgulă flotantă, este prezentată în mod tabelar
în tabelul 4.9, unde timpul începe mereu la 0.0100 secunde. Al doilea fişier generat în
acelaşi format ASCII se numeşte TIMPOn.OUT, care înregistrează timpul în microsecunde,
odată cu acţionarea butonului de start. Ultimul fişier, cu date eveniment-eronat, al Xsens
conţine timpii impulsurilor generate pentru echipamentul extern, GPS Garmin. Timpul TPC
înregistrat de Xsens în acest fişier este comparat cu datele eveniment înregistrate de
Garmin 18x TGPS de fiecare dată când un puls transmis de Xsens soft este recepţionat
generând un sistem liniar descris de ecuaţia (4.11), ce poate fi rezolvat folosind metoda
celor mai mici patrate.
2
0 1 2GPS PC PC PCT T a a T a T (4.11)
4.9 Analiza efectelor erorilor asupra traiectoriei autovehiculelor 4.9.1 Analiza erorilor aleatorii ale senzorilor Pornind de la caracteristicile erorilor aleatorii, acestea sunt simulate şi introduse apoi
în poziţiile caracteristice ale traiectoriei autovehiculului. Astfel se va analiza influenţa
acestui tip de erori asupra calculelor pentru determinarea elementelor geometrice ale
traseului parcurs. Analiza şi cercetările sunt desfăşurate separat pentru incremente de
distanţă. Erorile simulate pe o anumită distanţă se presupun a fi identice cu erorile aleatorii
ale sistemului ABS pe aceeaşi distanţă şi respectiv erorile generate prin integrarea
accelerometrelor. Erorile simulate ale poziţionării autovehiculului sunt identice cu cele ale
56
devierii giroscoapelor. Se vor analiza, în general, erorile pentru distanţa parcursă dar în
special abaterea laterală a autovehiculului de la traiectoria dorită.
4.10.4 Cerinţe impuse încercărilor
Obiectivitatea, cerinţa ca încercările să fie obiective decurge de la sine, dacă se
are în vedere importanţa definitivării unei soluţii constructive optime sau a cunoaşterii reale
a caracteristicilor şi stării tehnice a unui automobil aflat în exploatare, fără idei
preconcepute şi/sau considerate subiective.
Corectitudinea, nu sunt greu de imaginat consecinţele grave pe care le poate avea
luarea unor decizii de acceptare în fabricaţie şi/sau admiterea în circulaţia pe drumurile
publice a unor autoturisme, ca urmare a rezultatelor unor încercări incorecte. Obţinerea
corectitudinii încercărilor este strâns legată de obiectivitatea desfăşurării acestora.
Repetabilitatea, presupune asigurarea acelor condiţii de încercare, care să permită
ca la un automobil dat, cu o anumită stare tehnică, rezultatele unor încercări repetate şi/sau
efectuate în condiţii similare să nu difere semnificativ, iar aprecierile corespunzătoare să
rămână invariante.
Rapiditatea de efectuare, importanţa obţinerii rapide a rezultatelor unei încercări a
fost deja menţionată, aceasta este uneori atât de presantă, încât riscă să devină un scop în
sine şi să compromită esenţial încercările.
Economicitatea, încercările constituie evident activităţii neproductive, direct
consumatoare de timp, combustibil, materiale, forţă de muncă, iar costul acestora se va
reflecta asupra costului cercetărilor.
La dezvoltarea modelelor, pentru determinarea capacităţii de răspuns a unui sistem
tehnic, sunt luate în considerare o varietate mare de măsurători. Capacitatea
autovehiculului de a realiza o anumită deplasare, accelerare, viteză şi/sau alunecare
laterală ca răspuns la mișcarea sinuoasă, sunt doar câteva din numeroasele criterii pentru
încercări experimental.
57
CAPITOLUL 5
SINTEZA DETERMINĂRII TRAIECTORIEI PE MODELELE
ANALITICE ALE SOLUȚIEI PROPUSE
Locul pentru probele de încercări experimentale a fost astfel ales încât să fie acoperit
sub aria de influenţă a minim cinci sateliţi pe toată lungimea traseului. Pentru măsurarea şi
înregistrarea datelor, testul de parcurs prezentat în figura 5.1 s-a realizat pe DN (E) 13 de
la km 300 + 400m la km 301 + 200 m, poligon Tărlungeni şi platforma parcajului din Poiana
Braşov. Traseul de parcurs efectiv are o lungime de opt sute metri. Echipamentul a fost
testat timp de 20 de minute la frecvenţe de 100 Hz, 10 Hz şi 1 Hz prin sistemul Xsens, ABS
şi GPS Garmin 18x. Datele înregistrate de unitatea inerţială de măsură IMU Xsens sunt
procesate cu ajutorul soft-ului propriu, care permite combinarea acestora cu soluţia
diferenţierilor de fază a poziţiilor GPS.
5.1 Analiza filtrării datelor obţinute prin simulare
Filtrul Kalman este folosit pe scară largă la schemele algoritmilor de control al
traiectoriei GPS/INS.
În valorile acceleraţiilor obţinute prin simulare s-a introdus eroarea sistematică
B = ±0.02 m/s2 şi eroarea factorului de scală de 3.5%. Pentru probele 01n devierea
standard a zgomotului aleatoriu pe spaţiul unui increment rezultat de la senzorii de turaţie
( 0.0185m ) este menţinută constant, în timp ce devierile standard ale zgomotului
aleatoriu din cadrul măsurătorilor simulate ale accelerometrelor sunt de 20.025 m s în
proba 011 și 20.0025m s în proba 012, conform tabelului 1 din anexa 6. Folosind o
dispersie a vectorului iniţial de stări de 0.8 m/s pentru viteză şi de 8.8 m pentru distanţă,
eroarea sistematică estimată a accelerometrului şi eroarea factorului de scală sunt
prezentate în figurile 5.3. Devierea standard a vitezelor estimate şi a incrementelor de
distanţă sunt de 20.01m s şi 0.002m pentru toate probele 01n.
58
a b
c d
Fig. 5.3 Efectele simulării zgomotului la nivelul senzorilor de turaţie şi accelerometrului
a b
c d
Fig. 5.4 Efectele zgomotului simulat al accelerometrului şi al senzorilor de turaţie
a b
59
c d
Fig. 5.5 Efectele zgomotului simulat al accelerometrului şi al ABS în condiţia de viteză limită (proba 011)
Pentru probele 02n, devierea standard generată de zgomotul aleatoriu din
măsurătorile accelerometrului este menţinută constantă 20.025m s , în timp ce
devierile standard pentru distribuţia normală a zgomotului aleatoriu simulat la nivelul
măsurătorilor senzorilor de turaţie sunt adoptate 0.0m în proba 021, cu
0.000185m proba 022 conform tabelului 2 anexa 6.
a b
c d
Fig. 5.6 Efectele zgomotului simulat al accelerometrului şi al ABS în condiţia de viteză limită (proba 021) În mod asemănător, folosind dispersia vectorului iniţial de stări de 0.8 m/s pentru
viteză şi de 8.8 m pentru distanţă, erorile sistematice estimate şi erorile factorului de scală
sunt prezentate în figurile 5.4. Se observă că devierea standard a vitezelor estimate creşte
odată cu creşterea zgomotului senzorului de turaţie ABS al roţii de la 0.00054m s în
proba 021, la 0.00057m s în proba 022.
60
Cunoscând caracteristicile zgomotului aleatoriu, informaţia poate fi incorporată în
modelul filtrului Kalman.
5.2 Date reale
Evoluţia spaţiului şi a vitezei, determinate la o frecvenţă de 100 Hz, pentru o durată
de un minut pe traseul de încercare este prezentată în figurile 5.8 şi 5.9 Pentru prelucrarea
şi reprezentarea grafică a datelor s-au utilizat următoarele utilitare informatice: MatLab,
NextView, Xsens –Soft (MTx), PC DaqAnalyzer.
Figura 5.10 prezintă acceleraţiile longitudinale măsurate de Xsens, semnal
neprelucrat.
5.3 Estimarea traiectoriei autovehiculului
Fig. 5.8 Distanţele cumulate măsurate de Xsens
Fig. 5.9 Viteza măsurată de Garmin 18x GPS
Fig. 5.10 Acceleraţiile măsurate de Xsens pe parcursul încercărilor experimentale
61
Integrarea vitezelor unghiulare de giraţie, măsurate cu ajutorul GPS Garmin 18x,
prezintă erori destul de mari, de până la ± 0.25 º/s, comparativ cu traiectoria reală a
vehiculului măsurată cu grupul girometric al sistemului Xsens. Pentru corecţia semnalelor
se va considera estimarea erorii sistematice ca media măsurătorilor a două giroscoape
atunci când autovehiculul este în repaus, respectiv corecţia influenţei unghiului de tangaj
asupra măsurătorilor efectuate cu sistemul Garmin 18x GPS. Abaterea de la traiectorie,
rezultată ca urmare a măsurării cu Xsens, s-a redus foarte mult, la ±3º, după cum se
observă în figurile 5.13 şi 5.14. Unghiul de girație şi ruliu sunt parametrii importanţi în
estimarea traiectoriei autovehiculului atunci când se folosesc sistemele de măsură cu
girometre.
Fig. 5.13 Orientarea corectată şi cea necorectată (ca urmare a folosirii Garmin 18x şi a unui modul
giroscopic Xsens)
Fig. 5.14 Eroarea de orientare în urma corecţiei giroscopului
Utilizarea unui singur giroscop pentru măsurarea traiectoriei după axa longitudinală a
autovehiculului necesită corectarea erorilor, datorate modificărilor unghiulare ale
acceleraţiei gravitaţionale, cu ajutorul senzorului de înclinare longitudinală încorporat în
modulul Xsens.
a b
Fig. 5.15 Poziţia şi erorile de poziţie (distanţe rezultate din ABS iar poziţia din Garmin 18x GPS)
62
Traiectoria estimată şi incrementul de distanţă obţinute prin integrarea semnalelor
provenite de la senzorii ABS şi accelerometre, contribuie la determinarea poziţiei
autovehiculului. Identificarea erorilor de poziţie a autovehiculului se realizează prin
combinarea semnalelor traiectoriei reale măsurate de sistemul Garmin 18x GPS, cu
incrementul de distanţă estimat, figura 5.15. Deriva maximă de poziţionare este de
aproximativ 0.9 m, atât în plan longitudinal pe direcţia x cât şi în plan transversal pe y, ceea
ce reprezintă o eroare de poziţionare de 0.13% pe întreaga lungime de 700 m a sectorului
de drum destinat încercării experimentale de parcurs.
Incrementele de distanţă reale, măsurate de Garmin 18x GPS, combinate cu datele
traiectoriei măsurate de Xsens generează poziţia autovehiculului. Caracteristica şi erorile
de poziţie sunt prezentate în figura 5.16, unde eroare este de 24 m pe direcţia x şi de 12 m
pe direcţia y.
a b
Fig. 5.16 Poziţia determinată şi erorile de poziţie (orientarea autovehiculului este dată de giroscop Xsens şi distanţa de Garmin 18x GPS)
5.3.1 Rezultate experimentale şi analiza lor
Pentru a cuantifica performanţele de urmărire a algoritmilor propuşi s-au desfăşurat
teste cu receptorul ataşat pe
autoturismul supus încercărilor
experimentale. Semnalele
achiziţionate timp de 70
secunde în condiţii de deplasare
cu dinamică ridicată, au fost
memorate iar pe baza lor s-au
realizat două categorii de
analize: o simulare de prelucrare
Fig. 5.20 Traiectoria simulată a autovehiculului
63
în timp real şi o postprocesare. Pentru evidenţierea performanţelor asigurate de algoritmii
propuşi, sunt prezentate comparativ şi rezultatele obţinute cu bucla Costas clasică.
Testele s-au desfășurat la viteze de deplasare cuprinse între 35-130 km/h cu variaţii
puternice de dinamică în timpul virajelor strâns efectuate. Traiectoria autovehiculului este
prezentată în figura 5.20.
5.4 Folosirea unui senzor redundant comercial
Fig. 5.32 Semnalul unui senzor cu rezoluţie scăzută şi acelaşi semnal filtrat
Fig. 5.33 Semnalul prelucrat al unui senzor cu rezoluţie scăzută faţă de semnalul original
Figura 5.32 prezintă modalitatea de curăţare a semnalului viciat cu zgomot cu
ajutorul unui filtru de tip trece jos. Întârzierea de fază, observată în figura 5.32, conduce la
ideea că semnalul senzorului din sistemul autovehiculului şi cel al senzorului redundant pot
diferii semnificativ, ceea ce va conduce la afectarea în sens negativ a algoritmului de
identificare a defecţiunilor.
Fig. 5.34 Semnalul prelucrat al unui senzor cu rezoluţie scăzută faţă de semnalul estimat de
observator
Fig. 5.35 Semnalul viciat cu zgomot şi cel filtrat cu filtru trece jos
64
În general, filtrul lucrează forate bine atunci când viteza vehiculului se modifică lent.
Figura 5.33 prezintă răspunsul prin diferenţiere numerică a semnalului senzorului cu
rezoluţie scăzută.
Calitatea slabă a semnalului înseamnă că viteza măsurată a vehiculului este cu
zgomot. În figura 5.34 se prezintă estimarea răspunsului obţinut prin filtrarea cu filtrul
Kalman, care se demonstrează a fi foarte bună. Se observă performanţa excelentă în
domeniul tranzitoriu. Acest lucru se întâmplă în potriva amplificării reduse, deoarece
modificările în răspuns sunt determinate în primul rând de variaţia vitezei măsurată direct
cu senzorul redundant. Acesta din urmă curăţă semnalul viciat fără a afecta întârzierea de
fază.
Filtrul Kalman nu prezintă rezultate satisfăcătoare atunci când autovehiculul îşi
modifică viteza mai repede. Figura 5.35 prezintă efectele filtrului trece jos care filtrează
semnalul senzorului cu rezoluţie scăzută. În acest caz semnalul este mult mai clar dar are
şi o întârziere de fază destul de importantă.
5.5 Analiza efectelor erorilor asupra traiectoriei autovehiculelor
5.5.1 Simularea traseului în plan orizontal
Traseul stabilit pentru desfășurarea
testelor de încercări experimentale
cuprinde trei tipuri de elemente
geometrice: sectoare de drum în
aliniament, curbe şi curbe de tranziţie iar
coordonatele drumului se dau în plan
orizontal. Modelul de simulare constă din
două linii drepte, de 300 m respectiv 250
m şi două arce de cerc de rază 550 m
respectiv 500 m, conform figurii 5.46.
Cele două arce de cerc şi
aliniamentele aferente sunt racordate prin
intermediul a trei curbe de tranziţie, în lungime de 50 m fiecare. Variabilele generate x şi y
formează un sistem de coordonate local iar lungimea totală a traseului este de 750 m, cu
puncte de preluare din 10 în 10 metri. Figura 5.47 prezintă coordonatele x şi y funcţie de
Fig. 5.46 Traseul orizontal simulat al drumului
65
lungimea traseului parcurs. Nu se ia în considerare dinamica vehiculului, dar simularea
parcurgerii drumului se face pentru 10 m/s, respectiv 33 m/s timpul de simulare fiind de 70
secunde cu creşterea vitezei din 10 în 10 km/h până la pierderea stabilităţii.
Fig. 5.47 Incrementele x şi y ale traiectoriei Fig. 5.48 Curburile traseului simulat
Fig. 5.49 Efectele erorilor în curbe Fig. 5.50 Erori în determinarea curbelor traiectoriei simulate
Poziţiile caracteristice de pe traseu, fără erori sistematice sau aleatorii, determinate
prin simulare, sunt utilizate la validarea algoritmului de calcul a elementelor geometrice ale
drumului parcurs. Razele de curbură sunt estimate din prima şi a doua derivată a funcţiilor
de interpolare şi apoi analizate în scopul determinării elementelor geometrice privind
aliniamentele, arcele de cerc şi curbele de tranziţie.
5.5.4 Influenţa erorilor combinate, aleatorii şi sistematice
Efectul combinării celor două tipuri de erori asupra măsurării distanţei parcurse
respectiv asupra sectoarelor de drum în curbă, identic cu erorile aleatorii combinate pentru
distanţă şi direcţie, acţionează pe întregul traseu simulat, şi creşte odată cu spaţiul parcurs,
figura 5.66. Asemănător cazurilor anterioare, zgomotul aleatoriu provoacă atât erori de
1 Abãitancei D., Marincas D. Fabricarea si repararea autovehiculelor rutiere. EDP Bucuresti 1982
2 Alanoly, J., S. Sankar A new concept in semiactive vibration isolation, Trans. ASME, Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design, 109, June, pp. 242-247, 1987.
3 Alban, S. An Inexpensive and Robust GPS/INS Attitude System for Automobiles, Proceedings of the ION GPS-02, Port-land, OR, September 2002.
4 Alexandru P., Manolescu N. Stabilirea schemelor cinematice optime ale mecanisme-lor de directie ale autovehiculelor. Buletinul CONAT, pag.63-71, vol.XIX-A 1977
5 Alexandru P., s.a. Variante cinematico-constructive ale mecanismului de directie cu cremalierã. Buletinul CONAT vol. I pag.319-328 Brasov 1980
6 Alexandru P., Duditã Fl., Jula A., Benche V.
Mecanismele directiei autovehiculelor. Editura Tehnicã Bucuresti 1977
7 Amurãritei Gh., Scheiber E. Analiza numericã. Curs si culegere de probleme. Universitatea Brasov 1983
10 Baumann E. Sensortechnik für Kraft und Drehmoment. Reihe Automatisierungstechnik. VEB Verlag Technik Berlin 1983
11 Belea V., Vartolomei M. Metode algebrice si algoritmi de sintezã optimalã a sistemelor dinamice. Editura Academiei Române Bucuresti 1985
12 Bendat J., Piersol A. Engineering applications of correlation and spectral analysis. John Wiley & Sons, Inc. New York 1980
13 Bernstein H., Joachim B. P.C.-Labor. Markt & Technik Buch-und Software-Verlag Gmbh & CO 2004
17 Beyer W. Industrielle Winkelmesstechnik. Expert-Verlag Gmbh Ehningen bei Böblingen 1989
19 Bodea M., s.a. Aparate electronice pentru mãsurare si control. EDP Bucuresti 1985
26 Buzdugan Gh., s.a. Vibratii mecanice. Editura Tehnicã Bucuresti 1982
27 Carlson, Neal A. Federated Filter for Distributed Navigation and Tracking Applications, Proceedings of the ION 58th Annual Meeting, Albuquerque, NM, June 2002.
28 Câmpian O., s.a. Posibilitãti de filtrare a oscilatiilor torsionale în trans-misia autovehiculelor. E.S.F.A. Bucuresti 1991
29 Câmpian O., Şoica A.O. Incercarea si omologarea Autovehiculelor, Editura Universitatii Transilvania din Brasov, Editura acreditata CNCSIS, Brasov, 2004, ISBN 973-735-306-0
30 Câmpian O., Ciolan Gh. Dinamica autovehiculelor, vol I, Editura Universităţii Transilvania Braşov, 1999.
31 Câmpian V., s.a. Aparat spatiu-vitezã-timp. Universitatea din Brasov 1976
32 Câmpian V., s.a. Automobile. Universitatea din Brasov 1989
33 Câmpian V., s.a. Cercetãri privind solicitãrile dinamice din transmisiile
81
autovehiculelor. Contract nr. 18 Universitatea Transilvania Brasov 1991
34 Chiru A., Marincas D. Tehnologii speciale de fabricare si reparare a autovehiculelor. Universitatea Transilvania Brasov 1991
38 Cohen, C.E. Attitude Determination Using GPS, Ph.D. Thesis, Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, 1992
39 Cojocaru V. V., Fl. Popescu, D. C. Thierheimer, D. Ola, W. W. Thierheimer
Research on optimizing of automatic ABS regulator, Bulgarian Journal for Engineering Design, 3 November 2009, pag. 47 - 49, ISSN 1313 - 7530, Heron Press, Sofia, Bulgaria
40 Corduneanu, A. Matematici Speciale, vol. II, vol. III, Universitatea Tehnica Gh. Asachi, Iasi 1977.
41 Clinciu M., D.C. Thierheimer, Fl. Popescu, V. Cojocaru, W.W. Thierheimer
Possibilities for pollution reducing from mobile sources, Mechanics and Machine Elements, vol 4, Aprilie 2010, pag. 94 - 99, ISSN 1313 - 7530, Heron Press, Sofia, Bulgaria
42 Dancea I., Ivan M., Kremer St.
Metode de optimizare. Editura Dacia Cluj 1976
43 Deutsch I. Rezistenta materialelor. EDP Bucuresti 1976
44 Dieter S. Kraftfahrzeug Electronik. Verlag Technik Berlin 1991
45 Dincã F., Teodosiu C. Vibratii neliniare si aleatoare. Editura Academiei Române Bucuresti 1979
46 Drãghici I., Ivan M., Kremer St., Lãcãtus V., Macarie V., Petrescu M.
Suspensii si amortizoare. Editura Tehnicã Bucuresti 1970
47 Dumaine, Michael. High Precision Attitude Using Low Cost GPS Receivers, Proceedings of the ION GPS-96, Kansas City, MO, September 1996.
48 Enge, Per, and Pratap Misra.
Global Positioning System: Signals, Measurments, and Performance, Ganga-Jamuna Press, 2001.
55 Ford, Tom. Beeline RT20 A Compact, Medium Precision Positioning System with an Atitude, Proceedings of ION GPS-97, Kansas City, MO, September 1997.
56 Ford, Tom. Magnetic Beeline: Satellite Derived Attitude for Marine Navigation, Proceedings of ION-GPS-98, Nashville, TN, September 1998.
57 Franklin, G.F., J.D. Powell, M. Workman.
Digital Control of Dynamic Systems, Addison Wesley Longman Inc., 3rd Edition, Menlo Park, CA, 1998.
58 Frãtilã Gh. Calculul si constructia automobilelor. EDP Bucuresti 1977
59 Furuno Electric CO. Ltd. Product Specifications for Satellite Compass, Model SC-120. 2002. <http://www.furuno.co.jp/english/sc/sc120.html
60 Gautier, J.D. Gps/INS Generalized Evaluation Tool (GIGET) for the Design and Testing of Integrated Navigation System, Department of Aeronautics and Astronautics, Ph.D. Thesis, Stanford University, 2003.
82
61 Gautschi G.H. Piesoelektrische Messtechnik und neuere Entwicklungen in der Mehrkomponenten Kraft- und Momentmessung. Birkhäuserverlag Basel 1972
67 Ghiulai C., Vasiliu C. Dinamica autovehiculelor. EDP Bucuresti 1975
68 Grave H.F. Mãsurarea electricã a mãrimilor neelectrice. Editura Tehnicã Bucuresti 1966
69 Grăjdaru M.; Câmpian V.; Thierheimer W
Studiu privind influenţa sistemului de direcţie asupra siguranţei circulaţiei. Editura Cellina, Craiova, 2006, ISSN (10) – 973-87995-4-6; ISSN (13) – 978-973-87995-4-7;
70 Grewald, Mohinder S., Angus P., Andrews.
Kalman Filtering: Theory and Practice Using Matlab, John Wiley & Sons Inc., New York, 2001.
76 Hayward, R.C., J.D. Powell. Real Time Calibration of Antenna Phase Errors for Ul-tra-Short Baseline Attitude Systems, Proceedings of the ION GPS-98, Nashville, TN, September 1998.
77 Hayward, R.C., A. Marchick, J.D. Powell.
Single Baseline GPS Based Attitude Heading Refer-ence System (AHRS) for Aircraft Applications, Proceed-ings of the American Control Conference, San Diego, CA, June 1999.
78 Hegarty, Christopher J. Analytical Derivation of Maximum Tolerable In-Band Interference Levels for Aviation Applications of GNSS, Journal of the Institute of Navigation, Vol. 44, No. 1, Spring 1997, pp. 25-34.
79 Hilohi C., Untaru M., Druta Gh.
Metode si mijloace de încercare a automobilelor. Editura Tehnicã 1982
80 Hock A. Hochfrequenzmesstechnik, Teil 1 + Teil 2. Expert-Verlag Gmbh Ehningen bei Böblingen
81 Hofmann D. Handbuch Messtechnik und Qualitätssicherung. VEB Verlag Technik Berlin 1994
89 Kummer H.W., Meyer W.E. Verbesserter Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn-Ergebnisse einer neuen Reibungstheorie. ATZ 69, pag. 245-251; 382-386. 1967
91 Laniv V.I. Rostogolirea unui pneu de automobil. Onti 1937
92 Laschet A., Engelmann P. System indentification using computer simulation meth-ods. 91037 EAEC pag. 188-194 Strasbourg 1991
93 Leuciuc D., s.a. Suspension Oscilation Influences upon Dynamic Be-haviour of Other Automobiles Sub Parts. 945084 Tehnical Papers FISITA 1994
94 Leuciuc D., Costache G. Mathematical Models for Suspension and Driveline Study. International Conference of Automobiles for Stu-dent’s and Young Engineers Bucuresti 1992
95 Limann O. Sensible Sensoren. Franzis-Verlag München 1981
96 Lîsov M.I. Mecanismele de directie ale automobilelor. Masghiz 1950
103 Merz L. Grundkurs der Messtechnik, Das elektrische Messen nichtelektrischer Grössen. R. Oldenburg-Verlag München 1980
104 Milliken W.F.,Whitcomb W., Research in Automobile Stability and Control and in
83
Segel L. Tyre Performance. The Institution of Mechanical Engi-neers. London 1956
105 Milliken W.F., Milliken D.L. Race car vehicle dynamics. SAE MA 01923 Danvers 1995
106 Mitschke M. Dynamik de Kraftfahrzeug. Antrieb und Bremsung. Springer-Verlag Heidelberg Berlin 1982
107 Mitschke M., Fehlauer J. Einfluss der Radaufhängungskinematik auf des Fahrverhalten. Deutsches Kraftfahr- und Strassenverkehrstechnik nr. 231 pag. 5-38 1973
108 Mitschke M. Dynamik der Kraftfahrzeuge. Fahrverhalten. Springer-Verlag Heidelberg 1990
109 Nagy T. Exploatarea autovehiculelor. Universitatea din Brasov 1973
110 Nagy T., Sãlãjan C. Exploatarea si tehnica transportului auto. EDP Bucuresti 1982
111 Negoitã C., Ivan M. Aparate electronice pentru mãsurarea mãrimilor geometrice. Editura Tehnicã Bucuresti 1970
113 Negrus E., s.a. Sistem cu traductor fotoelectric si afisare numericã pentru mãsurarea deplasãrilor mari. Bul. Conf. nat. de automobile si tractoare. Brasov 1980
114 Negrus E., Soare I.,BejanN., Tãnase F.
Încercarea autovehiculelor. EDP Bucuresti 1982
115 Negrus E. Mãsurarea fortelor din pata de contact dintre pneu si cale în conditii de rulare. Revista Transporturilor nr. 7-8 1983
116 Negrus E.,Soare I., Tãnase F.
Cercetarea experimentalã a autovehiculelor. Institutul Politehnic Bucuresti 1982
117 Nicolae A. Unele contributii la optimizarea rãspunsului dinamic al suspensiei de autoturisme. Univ. Politehnicã Bucuresti 1993
118 Nurhadi I., s.a. Computer simulation of vehicle performance. The Sixth International Pacific Conference on Automotive Engi-neering vol.II Seoul 1991
122 Oţăt V., Thierheimer W.W., Bolcu D., Simniceanu L.
Dinamica Autovehiculelor, Editura Universitaria Craiova, 2005
123 Oţăt V. Loreta Simniceanu, Marian Grăjdaru
Dinamica Autovehiculelor – Îndrumar de laborator, Editura Universitaria Craiova, 2006
124 Oţăt V. Consideraţii teoretice privind răspunsul dinamic al vibraţiilor elementelor de caroserie , Universitatea din Piteşti, Buletin Ştiinţific nr. 14 Seria Autovehicule Rutiere ISSN 1453-1100, 2004
125 Oţăt V. Model matematic, de tip variant în timp, destinat studiului oscilaţiilor verticale ale ansamblului pneu-suspensie, Universitatea din Piteşti, Buletin Ştiinţific nr. 14 Seria Autovehicule Rutiere ISSN 1453-1100, 2004
126 Pacejka H.B. Lateral dynamics of road vehicles. International Journal of Vehicle System Dynamics 1986
127 Peres Gh., s.a. Model dinamic generalizat pentru studiul solicitãrilor din transmisia autovehiculelor de tipul 8X8. Sesiunea
84
stiintificã a Academiei Militare Bucuresti 1984
128 Peres Gh., s.a. Studiul vibratiilor la autoturisme echipate cu suspensie tip McPherson. E.S.F.A. Bucuresti 1991
129 Petersen A. Magnetoresistive Sensoren im Kfz. Anwendungen: Positions-, Winkel- und Strommessung Elektronik 34 pag.99-102 München 1985
130 Petersen R.E. Big book of auto repair. Kalton C. Lahue Los Angeles 1980
131 Pevzner I.M. Încercarea stabilitãtii unui automobil. Masghiz 1946
132 Pevzner I.M. Teoria stabilitãtii automobilelor. Masghiz 1947
133 Potincu Gh., Hara V., Tabacu I.
Automobile. EDP Bucuresti 1980
134 Preda I., Ailenei N. Methode zur digitalen erfassung und registrierung des weges, der geschwindichkeit und der beschleunigung mit hilfe des messrades. CONAT Brasov 1985
139 Pop E., s.a. Tehnici moderne de mãsurare. Editura Facla Timisoara 1983
Possibility of technical systems selfdiagnosis, Ediţia a doua cu participare internaţională SMAT 2008, Vol. I, pag. 155-159, ISBN 978-606-510-253-8, 23-25 Octombrie 2008, Craiova
Study about automotive rollover dynamics, Ediţia a doua cu participare internaţională SMAT 2008, Vol. I, pag. 159-164, ISBN 978-606-510-253-8, 23-25 Octombrie 2008, Craiova
Possibility of technical systems selfdiagnosis, Ediţia a doua cu participare internaţională SMAT 2008, Vol. I, pag. 155-159, ISBN 978-606-510-253-8, 23-25 Octombrie 2008, Craiova
Study about automotive rollover dynamics, Ediţia a doua cu participare internaţională SMAT 2008, Vol. I, pag. 159-164, ISBN 978-606-510-253-8, 23-25 Octombrie 2008, Craiova
144 Radu N.Gh., s.a. Rezistenta materialelor. Lucrãri de laborator. Universitatea din Brasov 1988
147 Reimpell J., Stoll H. Fahrwerktechnik: Stoss- und Schwingungsdämpfer. Vogel-Buchverlag Würzburg 1989
148 Reiniger G. Drehwinkelmessung mit Magnetfeldsensoren. Electronik 35 , 23 pag.129-136. 1986
149 Richter W. Grundlagen der elektrischen Messtechnik. VEB Verlag Technik Berlin 1985
150 Rotenberg R.V. Oscilatiile automobilelor si proiectarea suspensiei. Industria automobilului nr.10 1947
151 Rotenberg R.V. Teoria suspensiei automobilului. Masghiz 1951
152 Ruge I. Sensorik und Mikroelektronik. VDE-Verlag NTG 1986
153 Ryu, J., E. Rossetter, J.C. Gerdes.
Vehicle Sideslip and Roll Parameter Estimation using GPS, Proceedings of the International Symposium on Advanced Vehicle Control, Hiroshima, Japan, September 2002.
85
154 Scheiber E., Lixãndroiu D. MathCAD, prezentare si probleme rezolvate. Editura Tehnicã Bucuresti 1994
155 Seitz N. Actiunea fortelor în suprafata de contact a pneurilor care ruleazã repede. U.D.I. 1968
156 Seitz N., s.a. Sistem cu microprocesor pentru controlul si comanda optimã a schimbãrii treptelor de viteze la cutia de viteze tip 16S cu care este echipat autotractorul DAC 16.360 FSL. Contract nr.63 Universitatea Transilvania Brasov 1990
157 Shampine L.F.,Gordon M.K.
Computer solution of ordinary differential solutions. The initial value problem. Freeman W.H. San Francisco 1975
158 Soare I. Instalatii si utilaje pentru încercarea automobilelor si tractoarelor. Institutul Politehnic Brasov 1969
159 Sperling D. Kraftfahrzeug-Elektronik. Verlag Technik Gmbh Berlin 1991
160 Spilker, L. Digital Communications by Satellite, Prentice Hall Inc., New Jersey, 1997.
137 Stammers, C.W., T. Sireteanu
Vibration control of machines by use of semiactive dry friction damping, Journal of Sound and Vibration, 209, nr. 4, pp. 671-684, 1998.
161 Stengel, Robert F. Optimal Control and Estimation, Dover Publications Inc., New York, New York, 1994.
162 Stoicescu A. Dinamica autovehiculelor, vol. 1 si 3, Institutul Politehnic Bucuresti 1980 - 1986
163 Stuart R.D. Introducere în analiza Fourier cu aplicatii în tehnicã. Editura Tehnicà Bucuresti 1971
165 Sutton, E., Calibration of Differential Phase Map Compensation Using Single Axis Rotation, Proceedings of the ION GPS-98, Nashville, TN, September 1998.
166 Tabacu I., s.a. Dinamica autovehiculelor. Îndrumar de proiectare. Institutul de Învãtãmânt Superior Pitesti 1990
168 Tãnase G., s.a. Modulatorul magnetic lucrând ca traductor de unghi. ATM 7/1966
169 Thierheimer D., Clinciu M., Cojocaru V., Popescu F., Thierheimer W.
Possibilities Regarding Electro Hydraulic Controlling of Suspension with Direction, National Conference on Recent Advances in Electrical & Electronics Engineering RAEEE-09, 23-24 December, 2009, pag. 333-335, ISBN 978-93-80043-62-3, Excel India Publishers, New Delhi
Possibilities Regarding Electro Hydraulic Controlling of Suspension with Direction, National Conference on Recent Advances in Electrical & Electronics Engineering RAEEE-09, 23-24 December, 2009, pag. 333-335, ISBN 978-93-80043-62-3, Excel India Publishers, New Delhi
170 Thierheimer W., Peres Gh., Câmpian V., Câmpian O.
Unele aspecte privind influenta barei stabilizatoare a puntii fatã asupra deplasãrii în curbã a autoturismelor. CAR `97 Pitesti
171 Thierheimer W. Sisteme tehnice din agricultură şi industria alimentară: Iniţiere şi fundamente teoretice, Editura Univerisităţii Transilvania Braşov, ISBN 973-8124-76-X, Braşov, 2001
172 Thierheimer W. Cercetarea corelării suspensiei cu direcţia la autoturismele antrenate pe faţă, Editura Universităţii
86
”Transilvania”, ISBN 973-635-420-2, Braşov, 2004
173 Thierheimer W. W., M. Clinciu, C. Ştefăniţă, L. Gaceu, D. Ola, O. Câmpian, F. Popescu, D. Thierhiemer
Improvement of Control for the Stabilty and Maniability through Optimization of the Adaptive Steering-Suspension System, în 3rd WSEAS International Conference on Manufacturing Engineering, Quality and Production Systems, April 11-13 2011, ISBN: 978-960-474-294-3, pp. 173-176, Included in ISI/SCI Web of Science and Web of Knowledge, Recent Researches in Manufacturing Engineering
174 Thierheimer W. W., N. Tane. R. Gruia, L. Gaceu, D. Thierhiemer, D. Ola, M. Clinciu V., Cojocaru
Reducing Environmental Pollution from Mobile Sources, în Environmental Engineering and Management Journal, December 2010, vol. 9, No. 12 ISSN: 1582-9596, pp. 1681-1684, Publishing House ECOZONE of the OAIMDD, Iași, Romania
175 Thomas R. MC - 32 SYSTEM. Bedienungsanleitung. BMC Dr. SCHETTER
176 Tiron M. Teoria erorilor de mãsurare si metoda celor mai mici patrate. Editura Tehnicã Bucuresti 1972
177 Tiron M. Prelucrarea statisticã si informationalã a datelor de mãsurare. Editura Tehnicã Bucuresti 1976
178 Tome, Phillip. IntegratingnMultiple GPS Receivers With a Low Cost IMU For Aircraft Attitude Determination, Proceedings of Ion NTM-99, San Diego, CA, January 1999.
179 Untaru M., s.a. Automobile. EDP Bucuresti 1975
180 Untaru M., s.a. Constructia si calculul automobilelor. Editura Tehnicã Bucuresti 1974
181 Untaru M., s.a. Dinamica autovehiculelor pe roti. EDP Bucuresti 1981
182 Untaru M., s.a. Calculul si constructia autovehiculelor. EDP Bucuresti 1982
183 Untaru M., s.a. Metode si mijloace de încercare a automobilelor. Editura Tehnicã Bucuresti 1982
184 Van Graas, F., A. Soloviev. Precise Velocity Estimation Using A Stand-Alone GPS Receiver, Proceedings of the ION NTM-03, Anaheim, CA, January 2003.
185 Vãduva I. Modele de simulare cu calculatorul. Editura Tehnicã Bucuresti 1977
186 VDI Berichte 877 Unebenheiten von schienen und Strasse als Schwingungsursache. VDI Verlag Düsseldorf 1991
187 VDI Berichte 885 Abgas- und Gereuschemisionen von Nutzfahrzeugen. VDI-Verlag Düsseldorf 1991
188 Venhovens P.J.Th. Optimal Control Of Vehicle Suspensions, Thesis, Delft University Of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Marine Technology, 1993.
189 Warneke H., Schweizer M. Sensoren für die Fertigugstechnik. Physik-Verlag Weinheim 1984
190 Witlof B., Junge K. Wissenspeicher Lasertechnik. VEB Fachbuchverlag Leipzig 1989
191 Zamfira C.S. Prelucrarea semnalelor, Editura Universitatii Transilvania din Brasov, Editura acreditata CNCSIS, Brasov, 2003, ISBN 973-635-256-0.
87
192 Zimelev G.V. Încercãrile de laborator ale automobilelor. Gostransizdat 1931
193 Zomotor A. Horizontalbewegung von Automobilen. Fahrverhalten, Messmethoden und Versuchsergebnisse. CISM-Course. Udine 1981
194 * * * Colectia de reviste R.I.A (Revista inginerului de automobile) 1991 - 1995
195 * * * Colectia de reviste Stiintã si tehnicã 1990
196 * * * Colectia de STAS-uri referitoare la constructia de automobile
INFLUENŢA CONTROLULUI ELECTRONIC ASUPRA DINAMICITĂŢII AUTOTURISMELOR
REZUMAT Deoarece buna funcţionare a sistemelor pentru controlul mişcării autoturismului
presupune, ca odată cu identificarea la acest nivel a unei erori, avertizarea ieşirii lor din funcţiune iar sistemul tehnic trebuind însă să asigure conducătorului auto funcţionarea clasică fără reglare electronică. În aceste condiţii comportamentul dinamic al autoturismului fiind diferit de comportamentul dinamic al autoturismului cu reglare rezultând situaţii în care autoturismul realizează derive laterale însemnate ce pot constitui cauza producerii unui eveniment rutier.
Traiectoria este definită ca abilitatea unui mobil de a se mișca pe o curbă apriori cunoscută, fără ca viteza să fie impusă. Se va încerca, introducerea unui sistem tehnic care îmbină urmărirea traiectoriei cartografiate împreună cu un sistem de izolare a erorilor, într-un regulator automat hibrid. Apariţia unor erori în funcţionarea comună ABS-ESP la mişcarea autovehiculului pe traiectorie impusă, necesită realizarea unei bucle de control-comandă automate pentru izolarea și evitarea a riscului.
O direcţie de studiu este aceea a estimării parametrilor de interes. Pentru a adapta strategiile de control la vehiculele aflate deja în exploatare, estimarea trebuie aplicată în domeniul sensibilizării direcției. La controlul alunecării sau patinării roţii este necesară estimarea vitezei unghiulare a acesteia.
Automobilele moderne sunt echipate cu diferite sisteme de control care vin în sprijinul siguranţei şi confortului pasagerilor.
Obiectivul principal al lucrării este axat pe controlul autovehiculului astfel încât să poată fi determinată traiectoria acestuia în cazul cu şi fără avarii ale senzorului de turaţie a roţii.
INFLUENCE ON THE ELECTRONIC CONTROL ON DYNAMICS CARS ABSTRACT
Because the normal functioning of the motion control systems for a Vehicle involves, that at a certain point of error identification, the driver, must be warned about their incapability of functioning, but nevertheless ensure a good and safe drive without the electronic inputpart. Under these conditions the dynamic behavior will be different as in the dynamic behavior with an electronic input, resulting in situations where the car can achieve significant lateral drift that may be the cause of a road event.
The trajectory is defined as the ability of a body to move in a predefined curve, without the speed to be imposed. It will be attempted to implement a technical system which combines mapped trajectory tracking with an isolated free error system, in a automated hibrid regulator. An error that appears in the comon function of the ABS-ESP while the car is moving on the predefined trajectory requires achieving a automated control-command loop to isolate and avoid risks.
One direction of the study is to estimate the parameters that we are interested in. To adjust control strategies to vehicles already in operation, the estimation must be done in the steering domain/field. To control the wheel slip or skid it is necessary to estimate the angular speed.
Modern cars are equipped with various control systems that support the safety and comfort of passengers.
The main objective of the work is focused on the control of the vehicle so that it can be shown if the trajectory can be determined with and without to the wheel speed sensor damages.
The main objective of the work is focused on the control of the vehicle so that it can be determined if the path with and without damage to the wheel speed sensor.
Universitatea din Craiova, Facultatea de Electromecanică
Aptitudini şi competenţe personale
2013 Certificat de absolvire a cursului ”Dezvoltarea și implementarea unui sistem de monitorizare, îmbunătățire continuă și evaluare a calității ăn învățământul superior deschis și la distanță pe baza indicatorilor de performanță și standardelor internaționale de calitate,” Universitatea Spiru Haret
Personal skills and competences
Limba(i) maternă(e) română
Limba(i) străină(e) cunoscute
Autoevaluare Comprehensiune Vorbit Scris
Nivel european (*) Abilităţi de ascultare
Abilităţi de citire
Interacţiune Exprimare
Engleză B1 B1 B1 B1 B1
Franceză B2 B2 B1 B1 B2
(*) Cadrului european de referinţă pentru limbi
Competenţe şi aptitudini tehnice
Atestat RSL IP – I.S.C.I.R. Romania, Certificat de atestare, inspector ITP, cls. 2,3 – Registrul Auto Roman RA, inclusiv GPL, 2014
Competenţe şi cunoştinţe de utilizare a calculatorului
Microsoft word, Excel, Power Point, Calcule numerice, Matlab, Fortrab, Proiectare Autocad, Catia
Name and type of organisation providing education and training
Craiova University, Electro –mechanic Faculty
Personal skills and competences
2013 Graduation Degree, „Development and implementation of a monitoring system, continuous improvement and evaluation of of the open higher education quality as well for distance based on the performance indicators and international quality standards” –Spiru Haret University
Mother tongue(s) romanian
Other language(s)
Self-assessment Understanding Speaking Writing
European level (*) Listening Reading Spoken interaction
Spoken production
English B1 B1 B1 B1 B1
French B2 B2 B1 B1 B2
(*) Common European Framework of Reference for Languages
Technical skills and competences
2012 Degree RSL IP - I.S.C.I.R. Romania 2014 Degree, Inspector ITP, cls.2,3 – Registrul Auto Roman RAR, Including GPL
Computer skills and competences
A very good understanding of all the basic software (Microsoft Word, Excel, PowerPoint, Numerical Calculus: Matlab (basic user) Fortran -Engineering graphics: Autocad, Catia