General propositions for the integration of power supply system in a multiplex communication system of a vehicle

Full Text

В мультиплексной системе все потребители электроэнергии с одной стороны подсоединены к линии электропитания, которая начинается от аккумуляторной батареи, а с другой – к информационной линии, соединяющей их с управляющим устройством. Находящиеся в непосредственной близости от потребителя программируемые электронные компоненты отфильтровывают предназначенные для них данные из информационной линии и подключают (или отключают) его от сети. То есть в данном случае для реализации каждой отдельной функции объекта управления (стеклоподъемник, система замков дверей с центральным управлением, противоугонное сигнальное устройство и т.п.) в исполнительном элементе собственная линия не нужна. Для того чтобы исполнительные блоки, т. е. потребители и блок управления, могли обмениваться информацией между собой, необходимо выполнить следующие условия: · канал передачи информации должен обеспечивать высокую скорость передачи данных; · информация должна передаваться посредством физических величин; · передача данных должна быть регулируемой (кодирование, скорость передачи, аналогово-цифровое преобразование), т. е. выполнялась по так называемому протоколу. В настоящее время на смену этапу интегральных систем с насыщением функций в каждой отдельно взятой системе приходит этап информационной технологии с интеграцией различных "интеллектуальных" систем в информационной среде автотранспортного средства. Главное, что отличает любую "интеллектуальную" систему, – это информационный обмен системы с окружающей средой [1]. Совместное использование информации, получаемой от датчиков, создает предпосылки к распределению интеллекта [2, 3] в различных системах электрооборудования, то есть к способности систем принимать решения на соответствующем иерархическом уровне, воздействуя на исполнительные устройства - активаторы путем передачи обработанной информации. Прямое энергетическое взаимодействие заменяется информационным, причем большинство алгоритмов оказываются распределенными в силу естественных зависимостей в объекте управления. Наряду с движением информации "по вертикали", между иерархическими уровнями происходит информационный обмен "по горизонтали" в пределах одного уровня. Условно можно выделить ряд информационных уровней, характеризующихся своей спецификой [4], [5]. В любой "интеллектуальной" системе представлены все указанные выше уровни. Все "интеллектуальные" системы взаимосвязаны информационными потоками, причем эта связь может осуществляться на любом информационном уровне. Концепция интеграции систем электрооборудования автомобиля позволяет обеспечить: · совершенствование функций, выполняемых системой; · упрощение системы за счет распределения функций; · интенсивную многоступенчатую диагностику и прогнозирование технического состояния. Отличительным признаком интеграции систем является взаимный информационный обмен, который предполагает: · единый протокол информационного обмена; · общий формат данных для источников информации (датчиков) и приемников (активаторов); · введение в состав отдельных систем элементов сопряжения с многоканальной системой обмена информацией. Процессы, протекающие в любой конкретной системе, условно можно разделить на три группы. Первую группу составляют процессы, замыкающиеся внутри отдельных элементов – частей системы с конкретными функциями (например, электромагнитная индукция в генераторе или обработка сигнала рассогласования в РН). В этих процессах взаимодействуют факторы, определенные в этой части системы. Это – принцип действия системы, низший уровень "интеллекта". Вторая группа процессов относится к взаимодействию отдельных частей системы на физическом уровне. Здесь уже связаны функционально факторы, относящиеся к разным элементам системы, но их связь не может быть реализована исключительно информационным путем (например, функциональная связь тока выходного каскада регулятора напряжения и магнитного потока в индукторе генератора). Эта группа процессов реализуется путем непосредственных (чаще всего электрических) связей частей системы. За счет этих связей реализуются свойства, лежащие в основе "живучести" системы. Если прерываются внешние воздействующие факторы, система должна продолжать функционировать "по умолчанию", обеспечивая набор простейших функций, не учитывающих внешние факторы. Процессы третьей группы, учитывающие воздействие различных, в том числе и внешних, факторов, составляют основу "интеллектуальной" системы. Именно за счет процессов третьей группы существенно расширяются функциональные возможности системы. Адаптивный регулятор напряжения с частично оптимизированным алгоритмом, рассмотренный далее, реализует именно такого типа функцию СЭС, используя каналы связи по ее выходным характеристикам. Это пример аппаратной реализации интеллектуальных свойств системы [6]. Более универсальным является регулярный программный способ интеллектуализации системы путем использования информационного обмена в чистом виде. Системы данного типа называют открытыми системами. Необходимыми условиями реализации открытой системы являются: · нормализация параметров системы, участвующих в информационном обмене; · выполнение стандартных процедур по осуществлению информационного обмена; · наличие в системе элементов связи со средой передачи информации. Под средой передачи информации следует понимать совокупность аппаратуры, обрабатывающей информацию с целью ее передачи, и физической среды для передачи информационных сигналов. Средства реализации интерфейса могут быть очень разнообразными, но они должны удовлетворять требованиям определенных стандартов, что является предметом самостоятельной задачи. В наиболее простом случае, когда передаваемый сигнал естественным образом нормализован (например, сигнал контактного датчика), интерфейсные функции практически вырождаются, в других случаях, наоборот, преобразование сигнала превращается в сложную техническую задачу и требует значительных аппаратных средств (например, при передаче аналоговых сигналов). Реализация СЭС как открытой информационной системы позволит регулярными стандартными методами реализовать оптимальные алгоритмы функционирования в различных условиях эксплуатации и технического обслуживания. При этом дополнительно решаются следующие важные системные задачи: · эффективное использование совокупности датчиков и активаторов, имеющихся на автомобиле; · упрощение самой системы за счет распределения функций; · унификация элементной базы и аппаратуры; · упрощение и сокращение сроков разработки системы; · стандартное выполнение диагностики и прогнозирования технического состояния системы. Для практической реализации СЭС как открытой системы, если оставить в стороне специфические задачи по информационному обмену (предмет специальных исследований и разработок), необходимо определиться по номенклатуре датчиков и активаторов, а главное, определить алгоритмы работы системы.

About the authors

A. E Chernov

Moscow State University of Mechanical Engineering

Ph.D.; +7 (905) 532-58-52

A. V Akimov

Moscow State University of Mechanical Engineering

Ph.D., Prof.; +7 (905) 532-58-52

References

Supplementary files