Изборни предмет:

ЕЛЕМЕНТИ АУТОМАТИЗАЦИЈЕ МОТОРНИХ ВОЗИЛА

ПИТАЊА ЗА МАУРСКИ ИСПИТ

1. Основне величине у системима аутоматског управљања Излазна величина (Xi) je представља резултат рада система. Улазне величине САУ могу бити: жељена вредност излазне величине(Xiž) и поремећаји (Z), тј величине које карак-теришу оно што омета рад система. Управљање (U) је величина која делује на објекат да би се добило његово жељено понашање.

2. Врсте и концепти аутоматског управљања Системи аутоматског управљања могу бити: отворени (ОСАУ), отворени са директном компензацијом поремећаја (ОСАУДКП), затворени, или систем регулације (САР) и ком-биновани (КСАУ).

3. Отворени систем аутоматског управљања Код ОСАУ, управљачки систем користи само информацију о жељеном понашању објекта (Xiž). Нема компензације поремећаја (БДКП)

4. Отворени систем аутоматског управљања са компензацијом поремећаја Код ОСАУДКПП, управљачки систем користи информацију о жељеном понашању објекта (Xiž) и о најбитнијим поремећајима (Z).

5. Систем регулације Систем реулације користи информацију о жељеном понашању објекта (Xiž) и стварној вредности излазне величине (Xi), одноно њиховој разлици, која се назива грешка (ε). У овом случају излазна величина се назива регулисана величина, а управљачки систем је регулатор.

6. Комбиновани систем аутоматског управљања Комбиновани систем користи информацију о грешкци (ε), али и о најбитнијим пореме-ћајима (Z), чиме се постиже брже реаговање система.

7. Поређење отворених и затворених система аутоматског управљања Код отворених система, управљачки систем и објекат су редно везани, па стабилност сваког гарантује стабилност САУ. Користи се када не постоје значајни поремећаји, углав-ном за програмско управљање. И када постоји компензација поремећаја, мере се само одређени поремећаји, ако постоје други систем не ради. Код затворених система, регулатор и објекат су повезани повратном везом (спрегом), па стабилност система није гарантована појединачном стабилношћу објекта и регулатора. Регулатор не делује на узрок, већ на последице поремећаја, па може доћи до спорије реакције система.

8. Стандардне улазне величине (побуде) и одзиви система

Стандардне побуде су зависности улазних величина система од времена. Неке од ових зависности су уобичајене, па се називају стандардне побуде: одкочна, импулсна, наги-бна, синусна итд. На пример, значење одскочне побуде било би да притиском на преки-дач укључујемо систем дајући му информацију о жељеној вредности излазне величине (укључењем термостата у соби на жељену температуру). Импулсна побуда подразумева импулс који постоји само у једном тренутку, нагибна линеаран раст улазне величине итд. На сваку побуду систем реагује, тј. излазна величина се мења током времена, што се може снимити, симулирати и показати као функција излазне величине Xi од времена. Ова зависност назива се одзив система на одређену побуду. Дакле постоје, одскочни, импулсни, нагибни, синусни одзив итд.

9. Прелазни процес у систему регулације Прелазни процес почиње побудом система и траје док систем не обави задатак – успо-стави стационарно стање, тј. када грешка не прелази дозвољену вредност.

10. Показатељи квалитета рада САУ у прелазном процесу Систем има задатак да што пре успостави стационарно стање, тј. да грешка постане и трајно остане мања од дозвољене. То је грешка у стационарном стању – статичка гре-шка. Показатељи квалитета у прелазном процесу су: - динамичка грешка или прескок је највећа вредност гешке која се јавља у пре-лазном процесу; САУ је квалитетнији ако има мањи прескок, - време успона показује брзину реаговања система на побуду; представља време протекло од кад систем достигне 10 – 90% врдности одзива у стационарном стању; САУ је квалитетнији ако има мање време успона, - време смирења је време трајања прелазног процеса, тј. време које протекне док грешка не буде мања од статичке грешке; САУ је квалитетнији ако је краће време смирења.

11. Опште функционалне компоненте управњачког система Опште функције постоје у управљачким системима свих концепата управљања. То су: задавач примa и памти информацију о жељеном понашању објекта (Хiž). Ако Хiž зависи од времена, тј. мења се током времена, онда се задавач назива програматор, корекци-они орган ствара управљачки сигнал, а извршни орган (актуатор) је остварује и дејствује на објекат .

12. Посебне функционалне компоненте система регулације Посебне функције постоје само у неким од концепата управљања: мерни орган пореме-ћаја постоји у ОСАУСДКДП и КСАУ мери вредности поремећаја (Z), мерни орган излаза

код САР-а и КСАУ-а мери стварну вредност излаза (Хi), упоређивач код САР-а и КСАУ-а пореди стварну вредност излаза (Хi) и жељену (Хiž) и даје сигнал о грешци (ε).

13. Мерне компоненте система аутоматског управљања Мерне компоненте САУ мере поремећај (Z), или излазну величину (Хi), што представља улазну величину мерне компоненте. Излазна величина је сигнал који се шаље управ-љачком систему на обраду. Према врсти величине која се мери деле се на: - механичке величине (померај, сила, угао, брзина, убрзање, број обртаја...) - процесне величине (температура, притисак, ниво течности, проток...) - електричне величине (напон, јачина струје...) Примери:

мерење помераја мерење протока

мерење силе мерење броја обртаја (тахо-генератор) , центрифугални мерни елемент (број обртаја или угаона брзина), манометри (притисак), жироскоп, пловак за мерење нивоа, биметална трака за мерење температуре, мерење протока (Вентури цев)...

14. Задавачи и упоређивачи Прима и памти жељену вредност излазне величине (Xiž) и шаље сигнал о томе управ-љачком систему. Ако дају сигнал који је променљив у времену, називају се програма-тори. Примери:

Упоређивачи пореде вредност излазне величине (Xi) и њене жељене вредности (Xiž) и дају сигнал о евентуалној разлици, тј грешци (ε). Примери:

полуга (клацкалица), диференцијал, електрични компаратор ,

Витстонов мост мембрана .

15. Корекциони органи Корекциони орган управљачког система креира управљање, које извршни орган (актуа-тор) шаље објекту.

хидраулични пнеуматски

електични .

16. Извршни органи система аутоматког управљања Извршни органи шаљу сигнал управљања (u) од управљачког система према објекту. Извршни органи (актуатори) могу бити хидраулични (мотори, цилиндри, закретни мо-тори, вентили), пнеуматски (мотори, вентили, цилиндри, мембрански мотори, мехови), хидропнеуматски (бустери), електрични (синхорни, асинхрони, корачни мотор)

17. Подела противблокирајућих уређаја у систему кочења („АБС“) Подела је извршена према броју сензора и броју хидрауличних канала: - 1 или 2 канала 2 сензора (задњи АБС) – углавном се уграђује на камионима. Сензори се налазе на задњим точковима, а каналима се уље шаље истовремено (1 канал) у оба точка, или посебно (2 канала) - 2 канала 4 сензора – крис крос – састоји се из 4 сензора (по један на сваком точку) и 2 канала постављена тако да се уље усмерава унакрст (исти притисак на предњи леви – задњи десни точак и обрнуто) - 3 канала 4 сензора – најчешће присутан у путничким аутомобилима. Има по један сен-зор на сваком точку, 2 канала према предњим точковима и један према задњим. Када један од предњих точкова блокира, „пулсира” независно од осталих. Када блокира задњи, “пулсирају” оба задња точка. - 4 канала 4 сензора – састоји се из 4 независна сензора и канала, тако да сваки точак “пулсира” независно од осталих. Тако се ослобађа само точак који је блокирао, док остали настављају са кочењем пуном силом.

18. Основни делови противблокирајућег уређаја у систему кочења („АБС“)

Anti-lock Braking System (ABS) се састоји од: хидрауличког модулатора – актуатора са електронском управљачком јединицом, сензора на точковима све време прикупљају информације о сили кочења, мерећи брзину обртања точка, притисак и убрзање, канали су хидрауличне линије од модула-тора до вентила. Када је кочење толико интензивно да може да дође до блокирања точка, процесор шаље информацију хидрауличком модулатору који отвара електромагнетне вен-тиле. Отварањем вентила пада притисак у хидрауличком систему, који смањује силу на кочионим облогама. Чим дође до поновног окретања точка, сензор шаље ту информа-цију процесору, који хидрауличким систему шаље повратну информацију да затвори електромагнетне вентиле и тиме поново максимално обнови силу кочења. Систем може да обави 120 циклуса у секунди.

19. Систем појачања кочионог система („BAS“) БАС је електронски систем појачаног кочејна (“brake assist system” или “panic brake system”) је систем који сагледава понашање возача приликом кочења и ствара пун кочи-они ефекат кад установи кризну ситуацију, чиме се значајно смањује пут кочења. Кочи-она течност под притиском се чува у акумулатору по притиском од око 180 bar. Течност се из акумулатора спроводи у кочиони цилиндар. Када се започне кочење, полуга ве-зана за кочиону папучицу пропушта потребну количину кочионе течности високог при-тиска у цилиндре. Чим возач попусти папучицу, БАС се враћа у приправно стање. На тај начин БАС систем зауставља возило за много краће време него што је већина возача у стању.

20. Систем за одржавање стабилности возила при скретању („ESP“) Ако аутомобил при скретању у десној кривини дође у опасност да се заротира због пре-терано окрета точка управљача, ESP укључује кочиони систем и враћа аутомобил на пут (улево) кочећи задњи леви точак. Ако би, због недовољног окретања точка управљача дошло у опасност да возило настави право, ESP такође, преко кочионог система враћа аутомобил на жељену путању (удесно) кокчећи предњи леви точак. Аутомобил се враћа на жељену путању кочењем на једном или више точкова (као да постоје 4 независне па-пучице). Систем функционише независно од услова пута, нагиба, влажности коловоза итд. Мерни део овог система управљања састоји се из жироскопског сензора положаја сличног ономе уграђеном у авионе и свемирске бродове. Сензори региструју сваки покрет возила, брзину кретања, бочно убрзање и ротацију, притисак кочионе течности, окрет точка управљача и разлику брзина обртања точкова. Сензори мере вредности у размацима од 20 ms. Измерене вредности се обрађују у централном процесору. Чим измерене величине и однос међу њима одступе од жељеног, централни процесор командује укључење система.

21. Систем против проклизавања погонских точкова код погона на 2 и сва 4 точка

(„ASR“ и „4ETS“) 4ETS је систем за управљање трењем точкова код возила са погоном на 4 точка. Ако је-дан или више точкова проклиза („изгуби” трење са подлогом), односно ако се један или више точкова окрећу брже од осталих, активира се кочница и успорава брже точкове док се брзине не изједначе. На тај начин бржи точкови добијају отпор једнак отпору трења који точак (точкови) који не проклизавају. Пошто су отпори једнаки, диференци-јал дистрибуира једнак обртни момент на све точкове (25% укупног обртног момента). Точак односно точкови који су „изгубили” трење (проклизали) успорени су кочењем и добијају исти обртни момент, који се претвара у топлоту.

22. Основни делови, принцип рада серво – управљача и правци будућег развоја

система управљања Главни део управљачког система је систем зупчаника и зупчасте летве, пужног пара или лоптастог зглоба. Као додатак за појачање дејства је серво – уређај (серво – појачивач), чији су главни делови: пумпа и обртни разводник. При заокрету точка управљача најпре се активира разводник, који усмерава флуид у цилиндар из пумпе. Када се у цилиндру оствари неопходан притисак, клип закреће управљачке точкове који су са њим пове-зани. При томе повратна спрега између точкова и разводника затвара канале и проток флуида се зауставља. Недостатак система је стални рад пумпе која снабдева серво – појачивач, чиме се непо-требно троши гориво. Такође, лагано окретање точкова и при малом обртању волана могу нарушити стабилност возила при већим брзинама. Зато савремена возила поседују систем за искључивање серво – појачања (ручно или аутоматско).

23. Правци даљег развоја аутоматског управљачког система („drive by wire“) Најбоља идеја у развоју управљачког система је је „управљање жицом“ („дриве-by-wire system“). Овај систем би у потпуности уклонио механичку везу између точка управљача и механизма за окретање точкова и заменио га чисто електронским системом. У суш-тини, систем би радио као волан за играње игара на рачунару. Састојао би се из сензора који би саопштавали возилу шта возач ради са воланом и серво – мотора који би возача „обавестили“ о реакцији возила. Излаз из овог система би се употребио да управља ау-томатизованим системом управљања. Ово би ослободило простор, јер би управљачка осовина била непотребна, а смањиле би се и вибрације у унутрашњости возила.

24. Основне компоненте хидрауличног система аутоматске трансмисије Основни делови су: управљачка јединица, пумпа, регулациони вентил, вентил леп-тира (вакуумски модулатор), ручни вентил, разводник за промену степена преноса

25. Развој аутоматске трансмисије – електронско управљање На новијим аутомобилима постоји електронски контролисана трансмисија. Код оваквог система, спојнице се активирају хидрауличним вентилима са електро – магнетним акти-вирањем, на основу информација са различитих система на возилу (кочнице, инјектори итд). Концепт управљања заснива се на логици људског резоновања, тако да електрон-ски управљана трансмисија може да: - пребаци у нижи степен када се возило креће низбрдицом и тако спречи прете-рано трошење кочионих облога - пребаци у виши степен преноса приликом вожње по клизавом путу да би се смањило дејство кочионог момента на мотор - спречи пребацивање у виши степен преноса приликом кретања на кривудавом путу, када возач не би стално мењао брзину.

26. Обртни разводник серво – система управљања Главни део обртног разводника је торзиона шипка. чији је горњи крај повезан са точком управљача, а доњи са зупчаником или пужним точком. Обртни момент на торзионој шипки једнак је обртном моменту који возач саопштава точку управљача. Што „јаче“ во-зач окрене волан, више се увија торзиона шипка. Улазни сигнал са осовине точка управ-љача прима унутрашњи склоп разводника. Осовина је повезана и са горњим крајем тор-зионе шипке. Доњи крај торзионе шипке је повезан са спољним склопом разводника. Торзиона шипка тако окреће зупчаник или пужни точак у зависности од система који постоји на возилу. Када се шипка увије, окреће унутрашњи склоп клипова у разводнику у односу на спољашњи. Како је унутрашњи склоп такође повезан са осовином управ-љача (тиме и точком управљача), разлика у ротацији спољашњег и унутрашњег склопа вентила зависи од обртног момента који возач саопшти точку управљача. Када се точак управљаче не окреће, оба хидраулична вода су под истим притиском на управљачки зупчаник. Али, ако би се разводник окренуо у једну или другу страну, отвориће се улази и обезбедити уље под притиском у одговарајућем воду.

27. Делови и основне функције јединице за управљање мотором

Јединица (модул) за управљање мотором служи за добијеање добија оптимал-

ног времена паљења свећица, оптималан отвор и време отворености ињектора

за гориво, састав смеше и садржај издувних гасова. Циљ је што мања

потрошња горива у односу на добијену снагу мотора.

Основни делови су:

Лептир вентил:

Управља протоком смеше у мотор.

Притиском на папучицу акцелератора, вентил се отвара.

На основу података са сензора, управљачки систем командује отварање и

затварање вентила

Пумпа потискује гориво из резервоара у регулатор

Регулатор протока горива одређује количину горива у бризгаљке и враћа ви-

шак у систем

Бризгаљка је у ствари електромагнетни вентил. Добијањем електричног сиг-

нала, бризгаљка прска смешу у цилиндар, пропорционално напону.

ензори пририска у усисној грани

Сензори пририска у усисној грани: Мери над или подпритисак у усисној

грани, посредно оптерећење мотора. У случају већег оптерећења, јавља се

подпритисак, па ће систем обогатити смешу и обрнуто.

Сензор протока ваздуха: Мери проток ваздуха пре мешања са бензином.

Сензор положаја излазног вратила: Мери брзину мотора. Већа брзина ини-

цира већу количину горива продужавањем времена отварања бризгаљке

28. Пропорционално, интегрално и диференцијално дејство регулатора. Добар систем аутоматског управљања (нпр. CC систем) има мало време време каш-њења, а затим одржава вредност излазне величине (брзина возила) са мало одступања (мала динамичка и статичка грешка). Одржавање излазне величине (брзине) на жеље-ној вредности представља класичан проблем теорије аутоматског управљања и може се решити путем три концепта, односно са 3 типа регулације: пропорционално (П), инте-грално (И) и диференцијално (Д), као и комбиновано, нпр. ПИД. На пример, већина CC система користе пропорционално – интегрално – диференцијално (ПИД) регулисање, који има приметно боље све показатеље квалитета рада. На примеру CC система: Пропорционално дејство подразумева повећање отвора лептира карбуратора срезмерно разлици жељене и тренутне брзине. Недостатак је смањивање отвора када се брзина приближи жељеној, па може доћи до велике статичке грешке. Диференцијално дејство отвара лептир сразмерно изводу брзине по времену (убрзању), тј. брзини смањивања брзине. Тако се лептир не смањује отвор брзо као код пропрцио-налног дејства, али постоји могућност „пребацивања“ жељене брзине, тј. велике дина-мичке грешке. Интегрално дејство управља према интегралу брзине по времену, тј. пређеном путу. Ре-гулатор отвара лептир,поредећи не стварну и жељену брзину, већ путеве који би возило прешло да се крећу тим брзинама. Ово дејство помаже при паду брзине због пореме-ћаја, нпр. успона, када се лептир више отвара при већем паду брзине. Комбинација сва три дејства даје оптимално управљање, али знатно услњава пројекто-вање система.

29. Блок дијаграм аутоматског акцелератора („cruise control“) Улазне величине: укључено/искључено: ако је сyстем укључен, аутоматски гас одржава жељену брзину кретања, мотор укљ./искљ: систем је активан само ако мотор ради, пулс са точкова: систем добија импулс за сваки обрт точка, акцелератор: индикација о притиску на па-пучицу “гаса”, кочница: када је притиснута папучица кочнице, систем пребацује управ-љање “гасом” на ручно, промена брзине: сигнал о промени жељене вредности брзине кретања возила, корекција брзине: улазни сигнал се коригује на последњу задату вред-ност, сат: даје импулс сваки мили секунд. Излазна величина:

Лептир: дигитална вредност која се претвара у жељено стање лептира карбуратора.

30. Главни делови и принцип рада аутоматског акцелератора Систем управља брзином возила на исти начин као возач – подешавањем положаја леп-тира карбуратора. Задаје се жељена брзина кретања преко задавача поред точка управ-љача. Систем се искључује притиском на било коју командну папучицу или окретом во-лана. Управљање се Положај лептира карбуратора мења аутоматски систем преко кабла чији је један крај повезан са папучицом акцелератора („гаса“), а други са електронским вакумским покретачем , који представља извршни орган (актуатор)система. Системом управља компјутер који обрађује податке са сензора (брзина возила, точак управљача, педале спојнице и кочнице) и задавача и шаље управљачки сигнал актуатору који отвара или затвара лептир.

31. Прилагодљиви систем аутоматског акцелератора (адаптивни „cruise control“

систем) Правац развој CC система је могућност задржавања возила на сигурној дистанци од претходног возила. Адаптивни CC систем користи радар инсталиран са предње стране возила, помоћу кога се мери брзина и растојање претходног возила. Адаптивни CC систем је сличан конвенционалном CC систему у томе што одржава задату жељену брзину кретања. За разлику од класичног, адаптивни систем аутоматски прилагођава брзину да би одржао прописано растојање од претходног возила. Ако би претходно во-зило успорило, или би се појавила препрека, CC систем ће успорити, користећи ако је потребно и систем кочења. Чим пут постане чист, поново се убрзава до задате брзине.

32. Модули CAN система CAN је ознака за компјутерску мрежу у возилу „computer area network“. Основни делови (модули) мреже су: адаптивни темпомат, систем аутоматско управљање кочницама, табла сензора, преносник података, повратна спрега папучице гаса, систем управљања вратима, прозора и сл, затезач појаса, управљачки систем седишта,предњи сензор поло-жаја возила, упављање ваздушним јастуцима.