Тенденции в развитието на комуникационните и контролни системи в автомобила
Първоначално автомобилът като контролна среда се състои от набор от сензори и задвижващи механизми. Всеки проблем с управлението в автомобил може да бъде представен под формата (фиг. 1.) За решаване на проблеми с управлението се използва набор от локални системи, които контролират определени параметри на автомобила. Всяка от локалните системи е затворен контур за управление. Критериите за контрол често включват параметри, които не се контролират от самата локална система.
Всички локални системи за превозни средства си влияят взаимно чрез параметрите, използвани в критериите за контрол. Колкото по-точно се определят връзките между локалните системи, толкова по-точна и стабилна работи всяка от тях. Разглеждането на пълния модел на контролните проблеми изисква въвеждането на контур за управление за всички локални системи. Като модел на проблеми с управлението в автомобил, ние приемаме набор от локални системи, обхванати от един контур за управление.
1. Кратък преглед на методите за решаване на контролни проблеми.
Днес развитието на автомобила следва пътя на широко разширяване на набора от опции и слабо свързани системи, които изпълняват тези опции. Местните системи за контрол в този случай използват общи информационни ресурси, индивидуални изчислителни ресурси и се пресичат от изпълнителни механизми.
Пресичането на системи с изпълнителни механизми налага решението на надзорни задачи за достъп. Тези задачи изискват допълнително време и изчислителни ресурси.
Често срещан ресурс в цифрова система, изградена на принципа на канала, е самият комуникационен канал.
Разрешаването на конфликти в канали изисква същите ресурси.
2. Кола като съвкупност от два информационни потока.
Системата за управление в колата включва два информационни потока. Това е потокът от данни:
- Данни за състоянието на превозното средство
- Данни за текущото състояние на локалната система
- Данни за необходимото състояние на превозното средство
- Необходими данни за състоянието на локалните системи
Втори поток, команден поток:
2.1 Проблеми на взаимодействието на информационните потоци.
Данните за текущото състояние на превозното средство и неговите локални системи трябва да бъдат синхронизирани с времевата мрежа на задачите за управление на локални системи. Ако всяка от локалните системи работи в своя собствена времева мрежа, тогава проблемът със синхронизирането на данни няма общо решение. Едно от очевидните решения е да се прехвърли тази функция в комуникационния канал. Това води до необходимостта от синхронизиране на потока от команди на локални системи от комуникационния канал.
Данните за необходимото състояние на превозното средство и неговите локални системи са резултат от обработката на дискретни във времето текущи състояния. От друга страна, те трябва да бъдат непрекъснати за изпълнение. Възможно е да се разреши това противоречие чрез екстраполиране на данните в колата.
2.2 Определяне на архитектурата на превозното средство.Под архитектура в автомобил имаме предвид комбинация от три компонента:
- Топология на връзките между архитектурни елементи (сензори, изпълнителни механизми, CU)
- Структура на потока от данни между CU
- Структура на командния поток, разбита по задачи и CU
Оптималната архитектура трябва да отговаря на горните изисквания и освен това да бъде инвариантна от броя и видовете задачи, техническото изпълнение на възлите и броя на CU. Освен това той трябва да сведе до минимум техническите и информационните ресурси, необходими за решаване на всеки проблем.
2.3 Избор на оптимални информационни архитектури съгласно изискванията на SAE.
SAE класифицира автомобилните задачи в три класа:
- Клас А - проблеми с директен контрол без обратна връзка
- Клас B - локално затворени проблеми
- Клас C - задачи за контрол на трафика
Всеки клас задачи има своя оптимална архитектура, изисквания за количеството предадена информация и изчислителна мощ за нейната обработка. Може да се покаже, че оптималната архитектура от клас C би включвала архитектури от клас A и B с подходящо време. Следователно, оптималната архитектура за клас С с три времеви мрежи ще бъде оптимална за всички проблеми с управлението.
3. ASG архитектура
Физическата топология на архитектурата ASG е еднопроводна мрежа с подобни компоненти.
Всеки компонент на мрежата представлява една и съща CU, която е свързана по схемата "звезда" със собствен набор от сензори и изпълнителни механизми. Мрежовият компонент е свързан с неговия набор от принципа на близост до тях. Комплектът се състои от сензори и изпълнителни механизми от различни системи на автомобила.