Trong bài nghiên cứu này, dựa trên nguyên lý làm việc chuyển đổi qua lại giữa hai trạng thái “Theo sau” và “Kiểm soát tốc độ”, ta xây dựng được lưu đồ thuật toán cho quá trình điều khiển như sau:
Hình 3. 1. Sơ đồ khối của hệ thống ACC
Với phạm vi làm việc lên đến 200m của dải sóng siêu âm (Ultra Sonic), ta chia phạm vi làm việc thành 2 khoảng. Với khoảng cách không đem lại sự nguy hiểm hay đe dọa về sự cố có thể xảy ra thì hệ thống sẽ duy trì tốc độ đã cài đặt sẵn của xe. Lúc này, chênh lệch giữa vận tốc của xe và vận tốc đã cài đặt sẽ được xét đến là đầu vào của khối Fuzzy Logic Controller (FLC) và đầu ra sẽ là gia tốc phù hợp nhằm duy trì vận tốc xe theo như vận tốc đã cài đặt.
∆𝑣𝑐𝑐 = 𝑣𝑠𝑒𝑡− 𝑣𝑎𝑐𝑡 (m/s) (1) Với khoảng cách khi xe phía trước đã nằm trong khoảng có thể gây nguy hiểm hay khả năng va chạm thì hệ thống sẽ đưa ra gia tốc mong muốn nhằm giữ khoảng cách an toàn với xe phía trước. Cụ thể lúc này, chênh lệch vận tốc giữa xe phía trước với xe ACC và chênh lệch khoảng cách giữa khoảng cách thực tế và khoảng cách an toàn sẽ là hai đầu vào được xét đến cho khối FLC nhằm đưa ra gia tốc nhằm vừa duy trì khoảng cách an toàn vừa duy trì vận tốc với xe phía trước.
- Sai lệch khoảng cách
Giả sử vị trí của hai xe là hai hàm bậc 2 biến đổi theo thời gian
𝑥𝑓(𝑡), 𝑥𝑒(𝑡). Ta coi điểm đầu tiên bắt đầu xét thấy xe mục tiêu là gốc tọa độ.
Khi đó vị trí của xe ACC có giá trị 𝑥𝑒 = 0. Đồng thời, cảm biến sẽ đo được khoảng cách từ đầu xe ACC đến đuôi xe phía trước một khoảng cách có giá trị
𝑑𝑎𝑐𝑡 (m). Khi đó vị trí của xe phía trước sẽ có giá trị 𝑥𝑓 đúng bằng 𝑑𝑎𝑐𝑡. Ta gọi khoảng cách an toàn mong muốn là 𝑑𝑑𝑒𝑠 (m) được tính toán dựa trên vận tốc thức thời của xe.
𝑑𝑑𝑒𝑠 = 𝑡𝑔𝑎𝑝× 𝑣𝑒 + 𝐷𝑚𝑖𝑛 (m) (2)
Trong đó, 𝑑𝑑𝑒𝑠 là khoảng cách mong muốn, 𝑡𝑔𝑎𝑝 là khoảng cách thời gian,
𝑣𝑒 là vận tốc tức thời của xe ACC.
Suy ra, sai lệch khoảng cách (Error Distance) sẽ được tính bằng công thức:
Sai lệch khoảng cách được xét đến như một giá trị đầu vào của bộ điều khiển Fuzzy dùng trong hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng. Giá trị ∆𝑑 ≥ 0 tức là hai xe đang duy trì khoảng cách an toàn. Ngược lại, ∆𝑑 < 0 là khi xe ACC đang vượt quá khoảng cách an toàn với xe phía trước.
- Sai lệch vận tốc
Vận tốc của xe mục tiêu được biểu thị dưới dạng hàm biến đổi theo thời gian 𝑣𝑓(𝑡), xe ACC có dạng 𝑣𝑒(𝑡). Suy ra, sai lệch vận tốc (Error Velocity) sẽ được tính bằng công thức:
∆𝑣 = 𝑣𝑓 − 𝑣𝑒 (m/s) (4)
Sai lệch vận tốc được xét đến như là giá trị đầu vào thứ hai của bộ điều khiển Fuzzy dùng trong hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng. Giá trị ∆𝑣 > 0 thì xe ACC đang chưa đạt được đến tốc độ tương đương với vận tốc xe phía trước. Giá trị ∆𝑣 = 0 thì xe ACC đang duy trì tốc độ tương đương với vận tốc xe phía trước. Và, Giá trị ∆𝑣 < 0 thì xe ACC đang di chuyển với tốc độ lớn hơn vận tốc xe phía trước.
Hai ràng buộc vật lý đối với xe ACC phải được kết hợp trong công thức của bộ điều khiển gia tốc, được sử dụng cho luật điều khiển xe ACC. Thứ nhất, xe ACC không được phép có vận tốc âm khi chuyển động và thứ hai, xe ACC được cho là có gia tốc hạn chế: giới hạn dưới bằng -2 m/s2 và giới hạn trên bằng 2 m/s2. Phương trình (1) và Phương trình (2) cho thấy hai hạn chế vật lý được áp dụng trên mô hình xe ACC này trong quá trình điều động giảm tốc cao (chuyển tiếp).
𝑥′(𝑡) ≥ 0
𝑎𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑎(𝑡) ≤ 𝑎𝑚𝑎𝑥
Cần lưu ý rằng khi gia tốc nhỏ hơn gia tốc cực tiểu thì có nghĩa xe ACC không thể áp dụng phanh cần thiết để tránh va chạm với xe phía trước. Ngay cả khi hỗ trợ cho người lái xe, họ vẫn chịu trách nhiệm điều khiển phương tiện trong khi thực hiện các thao tác bên và khi đưa ra quyết định phức tạp. Theo
một nghiên cứu năm 2006, một chiếc xe ACC được kích hoạt trên đường cao tốc hoặc xa lộ, và khi phải đi những chặng đường dài. Một chiếc xe ACC vẫn không thể cho phép hoạt động điều khiển trong môi trường thành phố tắc nghẽn. Các điều kiện ban đầu cho các thao tác chuyển tiếp dựa trên khoảng cách, chênh lệch khoảng cách và chênh lệch vận tốc của xe ACC với xe mục tiêu. Các điều kiện ban đầu có thể có là điều kiện mà xe ACC tránh va chạm với xe mục tiêu, đồng thời giảm vận tốc từ vận tốc ban đầu xuống vận tốc của xe trước. Phạm vi tối thiểu cần thiết cho xe ACC có thể được tính bằng cách sử dụng khả năng giảm tốc tối đa có sẵn cho xe ACC cho các thao tác chuyển tiếp. Các điều kiện ban đầu tương tự được xác định bởi mô hình Bageshwar (2004) đã được áp dụng trong nghiên cứu này, tương ứng với mức giảm tốc có thể có để giảm tốc độ của xe ACC nhằm tránh va chạm với xe đi trước.