Автомобиль это система информатика

Автомобиль – это компьютерная сеть с мотором и колесами

Автомобиль – это компьютерная сеть с мотором и колесами

Знакомясь с новым автомобилем, мы интересуемся его основными характеристиками – мощностью и типом двигателя, приводом (на передние или задние колеса), коробкой переключения передач (автоматическая или ручная) и т. д. Но вторжение (по-другому не скажешь) информационных технологий в автомобиль начинает менять наше представление не только о характеристиках машины, но и о самом автомобиле.

Компьютер «управляет» автомобилем

Современный автомобиль имеет множество [110] связанных между собой процессоров, которые обеспечивают управление различными системами, в том числе двигателем, подушками безопасности, индикаторами приборной панели, навигационной системой, устойчивостью движения, охранной системой и т. д. Кроме того, компьютер двигателя проводит расчет оптимальной схемы его работы, обеспечивает контроль состояния агрегатов автомобиля и решает многие другие функции.

Сегодня ставится задача максимально автоматизировать автомобиль. Стеклоподъемники и наклон кресел, вентиляция и «дворники», а также многое другое – все исполняется без участия человека. Для этого в автомобилях устанавливаются десятки датчиков и электромоторов. Так, в новом автомобиле BMW седьмой серии в различных системах и узлах использовано 85 электромоторов и еще 32 – для вентиляции сидений! Даже солнцезащитные шторки на задних дверях поднимаются автоматически. И для управления всем этим хозяйством применяются микропроцессоры и микрокомпьютеры, входящие в различные автомобильные системы. Вот только некоторые из этих систем.

Двигатель. Для управления инжектором двигателя применяется микрокомпьютер, который оптимизирует работу двигателя. Для своего флагмана Maybach концерн Mercedes разработал новый двигатель – 24-цилиндровый V-образный. Здесь предполагается использовать три микрокомпьютера – по одному для управления каждой группой из 12 цилиндров, а третий – должен синхронизировать работу первых двух микрокомпьютеров.

Toyota создала двигатель семейства WTi (Variable Valve Timing intelligent) с компьютерным контролем фаз газораспределения. В этом двигателе обеспечивается лучшее сжигание топлива, что повышает КПД двигателя и уменьшает вредные выбросы. Аналогичную схему имеет и Honda.

Моторы автомобилей BMW стали оснащаться системой постоянно изменяемых фаз работы впускных и выпускных клапанов Bi-VANOS. Здесь же применяется система непрерывной регулировки подъема клапанов Valvetronic, которая управляет подачей топливной смеси в цилиндры. Еще одна система, применяемая в двигателях той же фирмы, – непрерывное изменение длины впускного тракта (DIVA), что улучшает подачу топлива в цилиндры.

Во всех этих системах для управления двигателем применяются микрокомпьютеры, и часто – несколько на один двигатель.

В результате двигатель стал более экономичным, меньше размером, с более чистым выхлопом. Кроме того, такой «интеллектуальный» двигатель требует значительно меньше сил для ухода – компьютер проводит тестирование мотора и сообщает о неисправностях.

Ходовая часть. Сегодня в большинстве автомобилей применяются автоблокировочная система тормозов (ABS) и система стабилизации движения ESP – Electronic Stability Program. Первая из них обеспечивает изменение тормозного усилия при торможении автомобиля. При этом электроника постоянно контролирует тормоза и не дает заблокироваться колесам. За счет изменения прижимной силы тормозов обеспечивается оптимальный режим торможения автомобиля на данной дороге (сухой или мокрой, ровной или наклонной). Управляет тормозами компьютерная система, получающая данные от различных датчиков. В некоторых автомобилях существует также и система контроля тяги (антипробуксовочная система), которая работает «инверсно» относительно ABS: она не позволяет прокручиваться колесам при плохом зацеплении колеса за грунт. В системе используются те же датчики, что и в ABS. Эти системы применяются и для решения не основной задачи. Так, на Mercedes М-класса (это внедорожник) нет блокировки дифференциала, которая необходима для обеспечения высокой проходимости машины по бездорожью. Было найдено следующее решение. Система ABS подтормаживает буксующее колесо, а усилие передается на цепляющие колеса. Тем самым машина может продолжать движение. Можно считать, что здесь реализована функция блокировки дифференциала (а это дорогое и тяжелое устройство) за счет добавления одного микропроцессора (а это маленькое и дешевое устройство).

ESP, электронику для которой производит фирма Bosch, гарантирует устойчивое поведение автомобиля при различных перестроениях машины. Система, кроме микрокомпьютера, состоит из датчиков угла поворота руля, угловой скорости, поперечного ускорения, частоты вращения колес. Информация с датчиков, а также с электронного блока управления двигателем (который также имеет свой процессор), поступает в блок управления ESP. Микрокомпьютер, являющийся основой этого блока, по полученным данным и по имеющейся в нем программе, проводит вычисления и определяет оптимальное «поведение» амортизаторов. Процессор дает команды на изменение жесткости амортизаторов (с помощью управляемого гидравлического насоса). Тем самым обеспечивается устойчивость машины при различных режимах движения. Самый маленький Mercedes – А-класс, оказался неустойчивым на дороге: при резких перестроениях он мог перевернуться. Конструкторы задействовали ESP. И машина смогла выполнить все тесты, сохраняя необходимую устойчивость.

Читайте также:  Автомобиль маз устройство автомобиля

Но этими двумя базовыми системами не ограничивается перечень «интеллектуальных» ходовых комплексов современного автомобиля – многие компании разрабатывают и применяют собственные системы.

Система EDC, разработанная компанией BMW, обеспечивает бесступенчатую регулировку жесткости амортизаторов. Так, на поворотах, при торможении и во время старта жесткость амортизаторов автоматически увеличивается. Кроме того, водитель сам может ввести преднастройки в систему EDC, сделав на свой вкус подвеску более мягкой или более жесткой. В подвеске BMW появились активные стабилизаторы поперечной устойчивости Dynamic Drive. Команды подаются компьютером и вырабатываются на основе информации, полученной от датчика поперечных ускорений. Чем больше ускорение, тем выше давление в гидроприводе и тем на больший угол поворачиваются относительно друг друга половинки стабилизатора, удерживая кузов в горизонтальном положении.

В автомобилях компании Mercedes применено «дистанционное» управление тормозами. В системе SBC (Sensotronic Brake Control) давление в тормозных магистралях изменяется. В зависимости от условий движения, SBC может передавать на каждый из колесных тормозных механизмов различное усилие. Система следит за тем, чтобы тормозные диски и колодки все время были сухими. Время от времени, в зависимости от интенсивности дождя, система чуть подтормаживает все колеса, причем делает это так деликатно, что водитель ничего не замечает. Система узнает о том, сильный ли идет дождь по частоте взмахов «дворников». SBC интегрирована с другими, «традиционными» системами активной безопасности, включая ESP и ABS. Другая мерседесовская система ABC (Active Body Control) позволяет выбрать один из двух режимов работы подвески – Sport или Comfort. Первый режим – для активной езды, а второй – для более спокойной. Но и в том, и в другом случае кузов при повороте будет крениться только на 3,4°. Здесь в разных частях кузова установлено 13 датчиков, подающих на компьютер сигналы о величине и направлении ускорений. Анализируя эту информацию, компьютер, в свою очередь, подает команду исполнительным механизмам, которые, открывая или закрывая соответствующие клапаны, увеличивают или уменьшают подачу жидкости из магистрали в гидроцилиндры пружинных стоек. В результате система способна самостоятельно подавлять колебания кузова. Эта же система делает ненужными стабилизаторы поперечной устойчивости, увеличивая давление в гидроцилиндрах нагруженных колес и сводя крены к минимуму. Кроме того, ABC изменяет дорожный просвет: на плохих дорогах по усмотрению водителя можно увеличить клиренс либо на 25, либо на 50 мм. А на больших скоростях дорожный просвет автоматически уменьшается на 10 мм. В компании Volvo разработана интеллектуальная система полного привода, названная AWD. Система действует без участия водителя: мощность автоматически распределяется между передними и задними колесами, что обеспечивает наилучшее сцепление с любой дорожной поверхностью. При разгоне на поверхности с большим сопротивлением, например на песке, обеспечивается быстрое и эффективное включение. Во время поворота или парковки при малых оборотах двигателя система учитывает, что разница в скоростях вращения колес не требует использования насоса, поэтому отсутствует инерционность, характерная в подобных ситуациях для других систем. Новая AWD соединена в автомобиле с электронной системой Miltiplex. Поэтому она обменивается данными с другими автомобильными системами для постоянной оптимизации полного привода в соответствии с любыми условиями вождения. Например, в обмене цифровыми данными участвует система контроля тяги (TRACS).

Теперь на машине можно ездить с еще большим комфортом и гораздо безопаснее – микрокомпьютер выбирает оптимальное поведение ходовой части при различных вариантах движения, учитывая за минимальное время множество факторов. Человек это сделать просто не в состоянии.

Тормоза. В новом автомобиле BMW седьмой серии применяется стояночный тормоз с электронным управлением. Чтобы активировать тормоз, нужно нажать на кнопку слева от руля. Электромотор натягивает тросики стояночного тормоза задних колес и фиксирует автомобиль. Чтобы «снять с ручника», нужно опять нажать на кнопку. А при работающем двигателе функции стояночного тормоза обеспечивает гидравлика системы стабилизации DSC. Кроме того, есть функция Automatic Hold: во время остановки (например, на светофоре) водитель может отпустить педаль тормоза – и гидравлический «ручник» будет удерживать машину до тех пор, пока водитель вновь не дотронется до педали газа или тормоза.

Система безопасности. Сегодня подушками безопасности оснащаются многие машины, и в случае столкновения подушки надуваются, предохраняя водителя и пассажиров от столкновения с различными частями автомобиля. Подушек устанавливается несколько – передние, боковые. Кроме того, используются и быстроопускающиеся шторки, которые защищают от осколков разбившегося стекла. Для того чтобы подушки надулись, а шторки опустились, в машине устанавливаются датчики ускорения, информация с которых считывается в компьютер. Он же выдает команды на соответствующие действия.

Фары. Система адаптивного управления светом фар (ALC) использует регулируемые подвижные фары. В городе пучок света автоматически расширяется, чтобы лучше освещать тротуары. На шоссе пучок становится узким, освещая дорогу на большее расстояние. Система, отслеживая поворот руля, направляет свет внутрь поворота.

Охранные системы. Автомобиль – дорогое изделие, которое может быть легко украдено. Естественно, для защиты машины применяются различные охранные системы. Просто замки уже не обеспечивают должного уровня защиты – угонщики справятся с ними за считанные секунды. Поэтому охранные системы наделяются интеллектом, способностью самостоятельно противостоять ворам.

Современные охранные системы основаны на блокировке работы двигателя в случае отсутствия в кабине хозяина автомобиля, у которого, в свою очередь, должна быть бесконтактная карточка (или ключ) системы идентификации. Завести двигатель без такой карточки практически не возможно.

Читайте также:  Автомобиль ситроен берлинго фото

Колеса. Для того чтобы в движении знать состояние колес, предлагается встроить в них датчики и передатчик системы Bluetooth, сигнал которых распространяется на 10 м. Теперь можно во время движения знать состояние колеса, данные о котором поступают на бортовую систему и выводятся на монитор бортового компьютера.

Все эти системы основаны на применении информационных технологий.

Системы управления и индикация. В 2001 году компания Opel продемонстрировала концепт-кар Frogster. Практически всеми функциями машины можно управлять при помощи мини-компьютера, интегрированного в панель приборов.

И в оснащении автомобилей BMW седьмой серии появился похожий интерфейс, названный iDrive. Он призван облегчить управление многочисленными системами автомобиля, число которых доходит до 700 – от переключения передач до настройки навигационной системы. Все функции структурированы по трем уровням. Управление важнейшими функциями, которые непосредственно влияют на движение автомобиля, сосредоточено на руле и вокруг него. Это селектор коробки передач, подрулевые переключатели указателей поворота, «дворников» и т. д. Кнопки второго эшелона расположены на передней панели. Их немного: управление светом, «быстрая» настройка кондиционера, регулировка громкости магнитолы, кнопка аварийной сигнализации. Здесь же выдвижная беспроводная трубка сотового телефона, радиус действия которой, – около 10 метров (можно говорить, выйдя из машины). В третью, самую массовую группу вошли вспомогательные функции, управление которыми возложено на контроллер iDrive, расположенный на переднем торце центрального подлокотника. Все манипуляции наглядно отражаются на большом дисплее. Естественно, интерфейс позволяет выходить в Internet.

Влияние компьютера на движение автомобиля настолько велико, что в машинах, участвующих в соревнованиях Формулы-1, введены значительные ограничения на применение компьютерной техники. И это понятно: если на машине установить компьютер, а затем медленно проехать по оптимальной траектории трассы, то потом компьютер будет вести машину только по этому маршруту, оптимально нагружая двигатель и ходовую часть. Тогда зачем пилот?

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Глава 4 Компьютерная мышь

Глава 4 Компьютерная мышь Компьютерная мышь — это устройство ввода и вывода. Работа на компьютере без мыши возможна, но именно мышка значительно упрощает наше общение с компьютером, делает его более удобным. В отличие от клавиатуры, у мышки не так много кнопок, поэтому

Умный автомобиль

Умный автомобиль Автор: Олег ВолошинРаз у нас есть «умный дом» (см. «кт» #734), значит, непременно должен быть и «умный автомобиль». Однако в отличие от дома, который почти всегда стоит и никуда не едет, автомобиль все-таки — средство передвижения.ИСТОРИЯ, КАК ИЗВЕСТНО,

КАФЕДРА ВАННАХА: Компьютерные науки и автомобиль

Это приложение поможет починить заглохший автомобиль Михаил Карпов

Это приложение поможет починить заглохший автомобиль Михаил Карпов Опубликовано 28 мая 2013 Раньше, когда машина ломалась, практически любой водитель не вёз её в автомастерскую, а предпочитал полдня пролежать под ней в поисках поломки. Сейчас,

Глава 6 Компьютерная организация данных и их обработка

Глава 6 Компьютерная организация данных и их обработка 6.1. Основные определения и понятия Понятия «информация» и «данные» являются базовыми, первичными понятиями в информатике, поэтому на протяжении многих лет существовала и существует в настоящее время проблема при их

Промзона: Автомобиль для слепых Николай Маслухин

Промзона: Автомобиль для слепых Николай Маслухин Опубликовано 13 октября 2010 года В прошлом году студенты Технологического колледжа Вирджинии представили спортивный багги (автомобиль-внедорожник для езды по песку), переделанный в автомобиль для

Компьютерная графика: прошлое и настоящее

Компьютерная графика: прошлое и настоящее История компьютерной графики и видео неотделима от истории персональных компьютеров. В самом деле, во времена больших ЭВМ компьютерная графика если и существовала, то носила чисто утилитарный характер. В ее задачи могла входить,

Для игры GTA V выпустили два приложения-компаньона, в которых можно «прокачивать» автомобиль и тренировать собаку Михаил Карпов

Для игры GTA V выпустили два приложения-компаньона, в которых можно «прокачивать» автомобиль и тренировать собаку Михаил Карпов Опубликовано 17 сентября 2013 До выхода игры Grand Theft Auto V остались буквально часы; критики уже успели написать хвалебные

Полицейский автомобиль образца 2020 года Николай Маслухин

Полицейский автомобиль образца 2020 года Николай Маслухин Опубликовано 30 декабря 2013 Полиция города Нью-Йорк развернула целую кампанию по переоснащению своих транспортных средств под названием NYPD2020. В течение года специальный департамент

Великая супер­компьютерная гонка Олег Нечай

Великая супер­компьютерная гонка Олег Нечай Опубликовано 22 июня 2012 года Суперкомпьютеры — один из важных показателей технологической вооружённости. Они позволяют предсказывать погоду и биржевые курсы, создавать новые лекарства и технологии,

Компьютерная роль

Компьютерная роль Следующий механизм формирования компьютерной зависимости — это принятие роли. В основе этого механизма лежит потребность в игре как таковой, которая свойственна человеку. Для ребенка характерно стремление к принятию роли компьютерного персонажа,

Компьютерная биометрия

Компьютерная биометрия Несмотря на свою высокую точность, ни дактилоскопия, ни анализ ДНК не подходят для идентификации личности в повседневной жизни. Вариант с отпечатками пальцев неприемлем: за более чем 100 лет его сторонники не смогли избавить использование этой

Источник

§ 5. Системы объектов

Разнообразие систем

Состояние сложного, составного объекта определяется не только значениями его собственных признаков, но и состояниями объектов-частей. Например, автомобиль переходит в состояние торможения, когда нажата педаль тормоза.

Читайте также:  Автомобиль с горением воздуха

Подход к описанию сложного объекта, при котором не просто называют его составные части, но и рассматривают их взаимодействие и взаимовлияние, принято называть системным подходом. При этом сложный объект называют системой, а его части — компонентами (элементами) системы.

Любой реальный объект достаточно сложен. Поэтому его можно рассматривать как систему.

Различают материальные, нематериальные и смешанные системы. В свою очередь, материальные системы разделяют на природные и технические (рис. 15).

Примеры природных систем вам хорошо известны: Солнечная система, растение, живой организм и прочее.

Технические системы создаются людьми. Примеры технических систем: автомобиль, компьютер, система вентиляции.

Примеры нематериальных систем: разговорный язык, математический язык, нотные записи.

Смешанные системы содержат в себе материальные и нематериальные компоненты. Среди них можно выделить так называемые социальные системы. Социальные системы образуют люди, объединённые одним занятием, интересами, целями, местом проживания и т. д. Примеры социальных систем: оркестр, футбольный клуб, население города.

Состав и структура системы

Любая система определяется не только набором и признаками её элементов, но также взаимосвязями между элементами. Одни и те же элементы, в зависимости от объединяющих их взаимосвязей, могут образовывать различные по своим свойствам системы. Например, из деталей одного и того же конструктора ребёнок собирает разные сооружения.

Из одного и того же набора продуктов (мясо, капуста, картофель, морковь, лук, помидоры) мама может приготовить первое (щи) или второе (рагу) блюдо.

Из молекулы одного и того же химического вещества, (углерода) состоят алмаз и графит. Но алмаз — самое твёрдое вещество в природе, а графит — мягкий, из него делают грифели для карандашей. А всё потому, что в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую структуру, а у графита — слоистую.

Структура — это порядок объединения элементов, составляющих систему.

Состав и структуру системы описывают с помощью схемы состава. В состав системы может входить другая система. Первую называют надсистемой, вторую — подсистемой. Имя надсистемы на схеме состава всегда располагают выше имён всех её подсистем. В этом случае говорят о многоуровневой структуре системы, в которой один и тот же компонент может одновременно быть надсистемой и подсистемой. Например, головной мозг — подсистема нервной системы птицы и надсистема, в состав которой входят передний мозг, средний мозг и т. д. (рис. 16).

Во многих случаях связь между объектами очевидна, но не сразу понятно, в составе какой надсистемы их нужно рассматривать.

Например, дорожное покрытие изнашивается оттого, что по городу ездят автомобили, автобусы, троллейбусы и прочие наземные транспортные средства. Наземные транспортные средства и дороги — составные части транспортной системы города.

Дерево может погибнуть от насекомых-вредителей, если уменьшится численность птиц. Насекомые, птицы, деревья — компоненты системы «Парк» или «Лес» (рис. 17).

Главное свойство любой системы — возникновение системного эффекта. Заключается оно в том, что при объединении элементов в систему у системы появляются новые признаки, которыми не обладал ни один из элементов в отдельности.

В качестве примера системы рассмотрим самолёт. Главное его свойство — способность к полёту. Ни одна из составляющих его частей в отдельности (крылья, флюзеляж, двигатели и т. д.) этим свойством не обладает, а собранные вместе строго определённым способом, они такую возможность обеспечивают. Вместе с тем, если убрать из системы «самолёт» какой-нибудь элемент (например, крыло), то не только это крыло, но и весь самолёт потеряет способность летать.

Система и окружающая среда

Выделив некоторую систему из окружающей среды, мы как бы проводим вокруг неё замкнутую границу, за пределами которой остаются не вошедшие в систему объекты. Эти объекты оказывают влияние на систему. Сама система также оказывает влияние на окружающую среду. Поэтому говорят, что система и среда взаимодействуют между собой. Среда

Если, например, рассмотреть в качестве системы ученический коллектив одного класса, то весь остальной коллектив школы будет относиться к среде этой системы.

Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействия системы на среду — выходами системы. На рисунке 18 эти связи изображены стрелками.

Например, дерево можно выделить из окружающей среды как систему, состоящую из корня, ствола, веток и листьев. Входы этой системы — вода, солнечный свет, углекислый газ, минеральные вещества и т. д. Выходы — кислород, тень от кроны, древесина, молодые побеги и многое другое (рис. 19).

Для большинства реальных систем список входов и выходов бесконечен.

Система как «чёрный ящик»

Очень часто человек не знает, как «внутри» устроена система, с которой он имеет дело. Человеку куда важнее знать, к каким результатам на выходе приведут определённые воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «чёрный ящик».

Представить некоторую систему в виде «чёрного ящика» — это значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему. Например, всякие инструкции для пользователей сложной бытовой техники являются описаниями «чёрного ящика». В них объясняется, что нужно сделать на входе (включить, нажать, повернуть и пр.), чтобы достичь определённого результата на выходе (постирать белье, получить фруктовый сок, выполнить вычисления и пр.). Однако, что при этом происходит «внутри», не объясняется.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector