كروز كنترل چيست ؛ آشنايي با نحوه عملكرد و وظيفه آن

كروزكنترل يكي از ويژگي‌هاي بسيار باارزش در خودروهاي امروزي است. بدون اين ويژگي سفر در مسافت‌هاي طولاني بسيار خسته‌كننده خواهد بود. با وجود افزايش روزافزون ترافيك، نسخه‌هاي اوليه و ساده‌تر كروزكنترل ديگر كارايي گذشته را ندارند؛ به همين دليل، خودروسازان با بهبود نسخه‌هاي اوليه، كروزكنترل تطبيق‌پذير يا هوشمند را جايگزين نسخه‌هاي پيشين كرده‌اند. در اين سيستم، خودرو به‌طور پيوسته و خودكار با تنظيم سرعت در مقايسه با خودرو جلويي همواره فاصله‌ي ايمن را حفظ مي‌كند و دخالت راننده در كنترل پدال گاز و ترمز را به‌حداقل مي‌رساند.

در اين مطلب، عملكرد نسخه‌ي ابتدايي كروزكنترل را مطالعه مي‌كنيم و سپس، نسخه‌هاي جديدتر اين فناوري را به‌اختصار معرفي خواهيم كرد.

درحقيقت، كروزكنترل كاري بيشتر از كنترل سرعت انجام مي‌دهد. براي مثال، در سيستم نشان داده‌شده در تصوير زير، مي‌توان تنها با فشار يك دكمه به‌اندازه‌ي يك كيلومتر بر ساعت سرعت خودرو را افزايش يا كاهش داد. با پنج‌بار فشردن دكمه‌ي مدانديشه متخصصين، سرعت خودرو پنج كيلومتر‌بر‌ساعت افزايش يا كاهش مي‌يابد. علاوه‌براين، ويژگي‌هاي ايمني نظير فعال‌نشدن كروزكنترل در سرعت‌هاي كمتر از ۴۰ كيلومتربر‌ساعت و غيرفعال‌شدن آن به‌محض فشردن پدال ترمز درون اين سيستم گنجانده شده است.

در كروزكنترل تصوير بالا، به‌ترتيب دكمه‌هاي روشن (On)، خاموش (Off)، تنظيم/افزايش سرعت (Set/Accel)، بازگشت به قبل (Resume) و كاهش سرعت (Coast) وجود دارد. همچنين، در‌صورتي‌كه خودرويي به جعبه‌دنده‌ي دستي مجهز باشد، سيستم كروزكنترل به پدال كلاچ نيز متصل است. البته اين ويژگي فقط در كروزكنترل‌هاي پيشرفته و نه نمونه‌هاي ابتدايي ديده مي‌شود. درادامه، نقش هريك از اين دكمه‌ها را توضيح مي‌دهيم:

• دكمه‌هاي روشن و خاموش همان‌طوركه از نامشان پيدا است، براي فعال و غيرفعال كردن كروزكنترل استفاده مي‌شوند. در بعضي از سيستم‌هاي كروزكنترل، دكمه‌ي روشن و خاموش وجود ندارد و درعوض با فشردن پدال ترمز، كروزكنترل خاموش و با فشردن دكمه‌ي تنظيم (Set) روشن مي‌شود.
• دكمه‌ي تنظيم/افزايش سرعت (Set/Accel) باعث مي‌شود كروزكنترل سرعت فعلي خودرو را حفظ كند، براي مثال، اگر در سرعت ۷۰ كيلومتر‌بر‌ساعت اين دكمه را فشار دهيد، بدون اينكه نياز باشد پدال گاز را بفشاريد، خودرو با همان سرعت به حركت ادامه خواهد داد. با پايين نگه‌داشتن اين دكمه، خودرو در هر لحظه يك كيلومتر بر ساعت بر سرعتش افزوده خواهد شد.
• اگر با فشردن پدال ترمز كروزكنترل را غيرفعال كرده باشيد، مي‌توانيد با فشردن دكمه‌ي بازگشت به قبل (Resume) به كروزكنترل فرمان دهيد سرعت را تا آخرين سرعت قبل فشرده‌شدن پدال ترمز افزايش دهد.
• دكمه‌ي كاهش سرعت (Coast) براي كاهش سرعت خودرو بدون گرفتن ترمز استفاده مي‌شود. اين دكمه نيز سرعت را به‌اندازه‌ي يك كيلومتر بر ساعت در هربار فشردن كاهش خواهد داد.
• پدال‌هاي ترمز و كلاچ هركدام به سوئيچي مجهز هستند كه به‌محض فشرده‌شدن هريك از پدال‌ها، سيستم كروزكنترل غيرفعال مي‌شود.

با فشردن پدال گاز دريچه‌ي گاز پيشرانه باز مي‌شود و سرعت افزايش مي‌يابد. سيستم كروزكنترل نيز دقيقا به همين روش و با كنترل دريچه‌ي گاز سرعت خودرو را تنظيم مي‌كند. تنها تفاوت اين است كه به‌جاي فشردن پدال گاز، در سيستم كروزكنترل ازطريق عملگر (Actuator) متصل به دريچه‌ي گاز سرعت كنترل مي‌شود. اين عملگر با كنترل و محدودكردن ميزان هواي ورودي به پيشرانه سرعت خودرو را در هر لحظه تنظيم مي‌كند.

در تصوير بالا، مشاهده مي‌كنيد دو كابل به دريچه‌ي گاز متصل‌اند. يكي از كابل‌ها به‌طور مستقيم به پدال گاز و كابل ديگر به عملگر متصل است. هنگام فعال‌بودن سيستم كروزكنترل، عملگر با كشيدن يا شل‌كردن كابل متصل به دريچه‌ي گاز سرعت را كنترل مي‌كند. همان‌طوركه در تصوير مشاهده مي‌شود، كابل متصل به عملگر سبب كشيده‌شدن كابل متصل به پدال گاز نيز مي‌شود؛ به همين دليل، راننده شاهد تكان‌خوردن پدال گاز هنگام فعال‌بودن كروزكنترل است.

در بسياري از خودروها سيستم كروزكنترل از عملگر خلأ استفاده مي‌كنند. اين سيستم‌ها به شير كنترل الكترونيكي مجهزند كه ميزان خلأ را ازطريق ديافراگم كنترل مي‌كنند. عملكرد سيستم ديافراگمي بسيار مشابه بوستر ترمز است.

مغز سيستم كروزكنترل كامپيوتر كوچكي است كه معمولا زير كاپوت يا پشت داشبورد قرار مي‌گيرد. اين كامپيوتر به واحد كنترل الكترونيكي عملگر و چندين حسگر ديگر متصل است. در تصوير زير، مي‌توانيد متغيرهاي ورودي و خروجي اين كامپيوتر را مشاهده كنيد.

سيستم كروزكنترل قدرتمند بدون حركت ناگهاني سرعت خودرو را افزايش مي‌دهد. سپس با اندكي خطا، بدون توجه به ميزان وزن موجود در خودرو يا شيب مسير، سرعت را در عدد تعيين‌شده حفظ مي‌كند. كنترل سرعت خودرو يكي از آشناترين متخصصدهاي تئوري كنترل سيستم‌ها است. سيستم كروزكنترل با تنظيم دريچه‌ي گاز سرعت خودرو را كنترل مي‌كند؛ بنابراين، براي اطلاع از سرعت و موقعيت دريچه به حسگر نياز دارد. به‌علاوه، اين سيستم بايد كنترل دكمه‌ها و پدال‌ها را براي تشخيص سرعت مدانديشه متخصصين و لحظه‌ي غيرفعال‌شدن سيستم دراختيار داشته باشد.

مهم‌ترين داده براي تحليل توسط كامپيوتر كروزكنترل، سرعت لحظه‌اي خودرو است. در حقيقت اساس عملكرد مناسب كروزكنترل بر اطلاع از سرعت لحظه‌اي استوار است. ابتدايي‌ترين سيستم كنترل، كنترل نسبي است. در اين سيستم كروزكنترل ميزان باز بودن دريچه‌ي گاز را به نسبت خطاي سرعت تنظيم مي‌كند. خطاي سرعت ميزان اختلاف ميان سرعت تنظيم شده و لحظه‌اي است. بنابراين، اگر سرعت كروزكنترل روي ۱۰۰ كيلومتر بر ساعت تنظيم شده باشد و سرعت لحظه‌اي برابر ۷۰ كيلومتر بر ساعت باشد، دريچه‌ي گاز بايد به ميزان بيش‌تري باز شود. هنگامي‌كه سرعت خودرو به ۸۵ كيلومتر بر ساعت رسيد، دريچه‌ي گاز نصف حالتي كه سرعت ۷۰ كيلومتر بر ساعت بود، باز مي‌ماند. نتيجه اينكه با نزديك‌تر شدن سرعت لحظه‌اي به سرعت مطلوب شتاب خودرو كاهش مي‌يابد. همچنين، در صورت حركت در سراشيبي شايد خودرو شتابي نداشته باشد.

بيشتر سيستم‌هاي كروزكنترل به سيستم‌هاي كنترلي نسبي، انتگرالي، مشتقي (PID) مجهزند. براي درك اين سيستم به نكات زير توجه كنيد:

• انتگرال سرعت برابر است با مسافت
• مشتق سرعت برابر است با شتاب

در سيستم كنترل PID با استفاده از نسبت و مشتق و انتگرال سه عامل سرعت و مسافت و شتاب به‌دست مي‌آيد و از اين سه براي تعيين ميزان بازشدن دريچه استفاده مي‌شود. عامل انتگرال براساس انتگرال خطاي سرعت لحظه‌اي در يك بازه‌ي زماني عمل مي‌كند. به بيان ساده‌تر، اختلاف ميان مسافت طي‌شده‌ي واقعي و مسافتي كه خودرو با سرعت تنظيم‌شده در طول بازه‌ي زماني مشخص مي‌پيمايد، اساس كنترل انتگرالي است. اين عامل كمك مي‌كند خودرو در پيمايش مسيرهاي تپه‌اي سرعت مطلوب را حفظ كند. براي نمونه، تصور كنيد خودرويي در حال بالارفتن از شيب است. در حالت عادي، سرعت خودرو شروع به كاهش مي‌كند. در گام اول، كنترل نسبي با تشخيص بزرگ‌شدن خطاي سرعت اندكي دريچه‌ي گاز را بازتر مي‌كند تا سرعت دوباره به ميزان تنظيم‌شده برسد. اگر شيب مسير زياد باشد، اين تغيير نمي‌تواند جلو كاهش سرعت را بگيرد؛ در‌نتيجه، كنترل انتگرالي عمل و با تشخيص افزايش خطاي مسافت دوباره دريچه‌ي گاز را تنظيم مي‌كند.

آخرين عامل، عامل مشتق يا شتاب است كه كنترل كمك مي‌كند سيستم كروزكنترل با سرعت به تغييرات سرعت ناشي از مسير، نظير تپه‌ها واكنش نشان دهد. اگر سرعت خودرو كاهش يابد، سيستم كروزكنترل اين تغيير شتاب را به‌سرعت تشخيص مي‌دهد و قبل از آنكه تغيير سرعت محسوس باشد، با تغيير موقعيت دريچه‌ي گاز سرعت را دوباره تنظيم مي‌كند.

در‌حال‌حاضر، دو شركت در حال ساخت نسخه‌ي پيشرفته‌اي از كروزكنترل هستند كه به‌صورت خودكار مي‌تواند سرعت خودرو را براي حفظ فاصله‌ي ايمن از وسيله‌ي نقليه‌ي جلويي تنظيم كند. اين تكنولوژي «كروزكنترل تطبيق‌پذير» نام دارد كه از رادار نصب‌شده در پشت جلوپنجره‌ي خودرو براي تشخيص سرعت و فاصله از خودرو جلويي بهره مي‌برد.

وظيفه‌ي اصلي اين كروزكنترل جديد مانند نمونه‌هاي قديمي‌تر حفظ سرعت خودرو روي مقدار ازپيش‌تعيين‌شده است؛ اگرچه اين سيستم مي‌تواند به‌طور خودكار سرعت را براي حفظ فاصله‌ي ايمن تنظيم كند. براي تحقق اين امر، كروزكنترل تطبيق‌پذير از رادار و پردازنده سيگنال ديجيتال و كنترل‌كننده‌ي طولي استفاده مي‌كند. اين سيستم با تشخيص كاهش سرعت خودرو جلويي يا وجود مانعي سر راه خودرو، به پيشرانه يا ترمزها فرمان مي‌دهد تا سرعت خودرو را كاهش دهند و به‌محض فاصله‌گرفتن خودرو جلويي يا كناررفتن مانع، دوباره فرمان افزايش سرعت و رسيدن به سرعت از‌پيش‌تنظيم‌شده صادر مي‌شود. توسعه‌ي سيستم كروزكنترل تطبيق‌پذير دري به دنياي قابليت‌هاي بي‌شمار ديگري نظير سيستم‌هاي هشدار تصادف از جلو و بهبود ويژگي‌هاي ايمني خودروهاي مدرن است.