Do 10 let budeme auta řídit jako letadla, říkají vědci z ČVUT. Novou technologii otestovali s Porsch  
Vědci z katedry řídicí techniky Fakulty elektrotechnické ČVUT simulují chování záměrně nestabilních aut a ve spolupráci s laboratoří Porsche Engineering úspěšně otestovali technologii pro jízdní režim „drive by wire“. Jde o princip aktivního dynamického řízení, který se již delší dobu používá u letadel. Nový směr výzkumu koresponduje s trendem elektromobility a autonomních aut.

„Drive by wire“ je obdobou „fly by wire“ používaného u letadel. Kredit: ČVUT.
„Drive by wire“ je obdobou „fly by wire“ používaného u letadel. Kredit: ČVUT.
Vojenské stíhačky a posléze i civilní dopravní letadla používají už desítky let systém řízení „fly by wire“ (FBW), při němž pilot neovládá přímo řídicí prvky letadla, nýbrž pouze vysílá impulzy do elektronické řídicí jednotky, která následně sama provádí manévry mnohem přesněji s ohledem na další parametry letu.

Výzkumná skupina docenta Martina Hromčíka z katedry řídicí techniky FEL ČVUT spolupracuje s firmami Airbus, Honewell Aerospace a Porsche Engineering a patrně jako jediný univerzitní tým na světě se zabývá aplikací aktivního dynamického řízení v automobilovém průmyslu. Podobný systém u aut označovaný „drive by wire“ nebo „steer by wire“ sice v podobě konceptu již existuje, není však dosud technologicky dotažený a komerčně využitý. Částečně proto, že chybí zásadní teoretické znalosti v oblasti tzv. nestabilních dynamik vozidel a zákonů řízení pro jejich umělou stabilizaci.


Jak uřídit superrychlé auto
Konstruktéři aut řeší podobné dilema jako dříve letečtí inženýři. Pokud se posune těžiště auta výrazně směrem dozadu, zvýší se jeho agilita. Vůz se ale chová natolik nestabilně, že je čím dál těžší jej manuálně uřídit, zejména ve vysokých rychlostech. V případě letadel už je problém vyřešen: elektronická řídicí jednotka v systémech „fly by wire“ mnohem rychleji a citlivěji reguluje průběh letu sama a letadlo tak uměle stabilizuje.

Podobný princip by mohl fungovat i u aut – řidič auta vybaveného technologií „drive by wire“ by otočením volantu nebo sešlápnutím brzdy či plynu neovládal přímo kola a motor, nýbrž pouze řídicí jednotku, která by po vyhodnocení všech vstupů ze senzorů rychle a spolehlivě regulovala například natočení každého kola i na něj aplikovaný hnací nebo brzdný moment. Nad vozem a jeho řízením by tak elektronika měla nepřetržitou a plnou autoritu – to je zásadní rozdíl od existujících asistenčních systémů jako ABS, ESP, ASR a podobných.

Tato technologie zatím není na trhu k dispozici, přitom je již leteckým průmyslem ověřená a znamenala by podstatné zvýšení dosažitelných výkonů a bezpečnosti řízení, zvláště u agilních aut určených pro velmi rychlou jízdu.


Aktivní dynamické řízení bude na trhu k dispozici už za 5 až 10 let. Kredit: ČVUT.
Aktivní dynamické řízení bude na trhu k dispozici už za 5 až 10 let. Kredit: ČVUT.
Technologie, která předběhne autonomní řízení
Vědci z katedry řídicí techniky FEL ČVUT se v minulosti podíleli na vývoji automatického řízení letadel v rámci výzkumného projektu ACFA 2020 podporovaného společností Airbus a financovaného Evropskou unií. Odtud vzešel i nápad dotáhnout aplikaci aktivního dynamického řízení i v automobilech.

Ve spolupráci s laboratoří Porsche Engineering připravil tým Martina Hromčíka první experimenty k ověření přínosu myšlenky řízení „drive by wire“ na výzkumném vozidle a úspěšně vyzkoušeli jízdu na testovacím polygonu. Součástí jejich nedávno publikovaného výzkumu [1] jsou i výsledky testů na počítačovém jízdním simulátoru, při nichž záměrně vyvolávají nestabilitu vozu tím, že přesunou jeho těžiště extrémně dozadu. Software pro jízdu „drive by wire“ následně dokáže toto virtuální auto snadno uřídit i tehdy, kde by v manuálním režimu každý lidský řidič selhal.

Myslím, že aktivní dynamické řízení bude na trhu k dispozici už za 5 až 10 let. Skvěle koresponduje s trendy elektromobility a autonomního řízení. Chceme-li jezdit výkonnými, živými auty a zároveň potřebujeme, aby byla stabilní a měla nízkou spotřebu, potřebujeme využít tuto technologii osvědčenou u letadel. Teoreticky ani prakticky tomu nic nebrání,“ uzavírá vedoucí výzkumu na FEL ČVUT Martin Hromčík.


Literatura
[1] Martin Mondek, Active torque vectoring systems for electric drive vehicles, diplomová práce, FEL ČVUT v Praze, 2018.

Datum: 30.05.2018
Tisk článku


Diskuze:

Nechápu

Alexandr Kostka,2018-05-31 06:39:16

Vzhleden k tomu, že se například kolový obrněnec Bradley řídí joystickem, není co k "zkouámání". Systém je dávno vyzkoumán a běžně se vyrábí. Stačí jej zmenšit a namontovat do osobáku!

Odpovědět

To je o spolehlivosti v první řadě

Martin Prokš,2018-05-30 09:02:40

Dobrý den,

Konvenčnost řízení (přímé mechanické propojení volantu na kola - kormidel na knipl a pedály) je dána požadavky na bezpečnost. Mechanický systém je relativně jednoduchý, přehledný, snadno zkontrolovatelný a hlavně velice spolehlivý a tím bezpečný. Zatímco elektronika je taková, no, nehmotná. Nikdy nevíte kdy a kde se projeví studený spoj, zoxidovaný kontakt, nafouknutý kondenzátor, elektrostatická jiskra co odpálí čip, SW chyba a podobně. Proto se všichni drží konvenčního řízení co to jde.

V letectví se ne-mechanické řízení používá z několika důvodů:
Nezvladatelné síly v řízení, které člověk nemá šanci utáhnout a bez podpory servo-systémů a elektroniky to stejně nedá.
Průběh sil v řízení vykazuje "nelogické" změny, které by pilot nezvládal. Hlavně v oblasti M1.
Nutnost automatických zásahů do řízení, plně íntegrovaný autopilot.

V každém případě řízení po drátech nebo optice je otázka vojenství a pak velkých a drahých dopravních letadel, kde si provozovatel může dovolit certifikovaný velice drahý servis a kontroly. Malé letectví na to nemá a kdo ví jestli někdy bude.

Auta je to samé. Svěřte svůj život elektronice. V autě/autobuse tráví velká část populace značný čas. Není výjimkou dojíždět 1h do zaměstnání a 1h zpět. Když praskne pneumatika, rozbije se motor, dokonce i když selže větší část brzdového systému, stále je auto řiditelné a bezpečně zastavitelné. Ale když se zblázní řízení? I kdyby jen pří 50km v hodině přejelo do protisměru a do něčeho i kdyby již stojícího to napálilo tou 50tkou. I kdyby tento systém byl statisticky o něco spolehlivější než průměrný člověk, stejně psychologie bude problém - právníci a zákazníci výrobce uvláčí soudy a vyždímají. Kdo bude zodpovědný za havárii vlivem závady na řízení, navíc často problematicky prokazatelné a současně problematicky vyloučitelné?

Tím si již letectví prošlo s výsledkem: příšerně byrokratický a nákladný systém regulací a nadzoru. Tyto právně-regulatorní dopady byly důvodem zániku většiny menších výrobců ve světě.

Odpovědět


Re: To je o spolehlivosti v první řadě

Pavel Šlechta,2018-06-08 09:14:47

Taky jsem pro to zůstat u mechaniky. Jediný důvod to měnit by byl plně autonomní řízení, kde už není třeba volant ani pedály.

Odpovědět

Z Z,2018-05-30 07:58:48

V dnešných autách už len taká základná vec - brzdenie, je spravená veľmi neefektívne. Vodič musí preložiť nohu z jedného pedála na druhý, ešte k tomu druhou nohou stláčať spojku - ak mu nemá pritom škodiť motor... Veľmi sa tým predlžuje čas zabrzdenia.

Odpovědět


Re:

Vojtěch Kocián,2018-05-30 08:56:35

Zkuste auto s automatickou nebo sekvenční převodovkou.
Po sundání nohy z plynu motor s brzděním spíš pomáhá (dokud otáčky neklesnou pod volnoběžné), ale každý typ auta to má nastavené jinak.

Odpovědět


Re: Re:

Z Z,2018-05-30 11:39:53

To s tým "pomáhaním" motora myslíte vážne? Pri potrebe prudkého zabrzdenia? Vyskúšajte si prudko zabrzdiť až do zastavenia so zaradenou rýchlosťou bez stlačenia spojky. Aj pri inom type prevodovky sa prekladá noha z pedálu na pedál - čo je veľmi neefektívne a dlho to trvá. Okrem toho, ak niekto trebárs jazdí na rôznych autách s rôznymi typmi prevodoviek, tak si nemôže "dovoliť" si zvyknúť na automatickú - teoreticky možno s automatickou prevodovkou brzdiť ľavou nohou, no to má zase iné nevýhody.
Asi ste nepochopili môj príspevok - nešlo o subjektívne problémy s nejakým konkrétnym autom, ale že je taká základná vec, ako potreba rýchleho zabrzdenia, z hľadiska ľudského ovládania, vyriešená neefektívne - dlhý čas reakcie.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Peter Hrdlicka,2018-06-01 00:40:25

Myslím, že dlhší čas reakcie patrí inej veci. A síce sústave oko-mozog. Najprv treba nebezpečenstvo vidieť, potom ho spracovať a vyhodnotiť v hlave a až potom môže robiť niečo noha. Najdlhší čas celkovej reakcie podľa mňa bude práve v mozgu, nie v nohách a pedáloch.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Z Z,2018-06-01 11:08:23

No tak takým uvažovaním by sa asi nedospelo k ničomu: Že je treba ešte zohľadniť hmotnosť auta, stav pneumatík, že je tam toľko vecí, že je to príliš komplexné... - a tak sa nebudeme zaoberať len jednou vecou z mnohých.
Jednoduché testovanie brzdnej dráhy pri:
a) vodič má nohu "na plyne" a zaradenú rýchlosť
b) vodič má nohu "na brzde", rýchlosť je "neutrál" (vodič sa nemusí zaoberať "spojkou")
A vodič dostane náhle pokyn rýchlo zabrzdiť.
Čo myslíte, ktorá brzdná dráha bude kratšia, a) alebo b)?
Nechcete snáď tvrdiť, že budú približne rovnaké alebo áno?

Odpovědět


Re: plyn a brzda vpravo

Pavel K2,2018-06-01 19:14:05

ale to je udělané schválně, protože většina lidí nezvládá současně nebrzdit a nešlapat na plyn a dochází k rychlejšímu opotřebení nebo přímo zničení brzd. Běžte se zeptat někam k provozovateli motokár, kde se každý pedál ovládá jinou nohou, jak často jim lidi ničí brzdy.

Odpovědět


Re: Re: plyn a brzda vpravo

Z Z,2018-06-02 16:12:01

To sú nejaké hlúposti.
To akože pri autách má prednosť opotrebenie bŕzd pred bezpečnosťou?
A uvedomelí výrobcovia motokár uprednostnili bezpečnosť - len na zlosť ich prevádzkovateľom?
Ovládanie auta je spravené tak, ako je, z "historických" dôvodov - asi by málokto chcel ovládať auto inak, ako je to "bežné" - aj keď možno efektívnejšie.
Podobne "historicky" je spravená aj súčasná klávesnica QWERTY.
Tá však mala spravené naschvál tak "divné" rozloženie kláves, aby sa vtedajšie písacie stroje nezasekávali príliš rýchlym stlačením kláves za sebou - a už to zostalo aj pre súčasné klávesnice, kde to nemá zmysel.
Že by však boli obvyklé pedále v autách voľakedy navrhnuté v zmysle: Nevadí že sa trochu viac ľudí zraní či zabije, hlavne nech sa menej opotrebujú brzdy, sa mi nezdá.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace