Automatizovani sistem FORMULE 1

Student: Marinković Aleksandar 1300/2013

Integrisani tehnički sistemi

Prof. Dr Marko Miloš

• U automobilskoj industiji sve je veći udeo elektroničkih uređaja koji su po svojoj prirodi u osnovi kompjuteri, senzori ili aktuatori.

• Senzori dostavljaju podatke kompjuteru, koji na osnovu primljenih podataka upravljaju mehaničkim procesima posredstvom aktuatora.

• Kompjuter je postao nezaobilazni deo modernog automobila, što čini ogroman napredak, ali i traži stručno osoblje za njegovo servisiranje.

Uvod

• Automobil formule 1 u potpunosti zavisi od upotrebe elektronike ali koristi drugačije sisteme od onih koje možemo sresti u putničkim automobilima. Putnički automobili koriste elektronska pomagala kako bi vožnju učinili lakšom, udobnijom i bezbednijom, dok su u slučaju F1 automobila zabranjena elektronska pomagala, a glavni cilj je da se izvuku maksimalne performanse iz postojećeg paketa.

Primena u F1

• Sofisticirani (prefinjeni) način upotrebe kompjutera i ostalih elektroničkih uređaja u automobilu najizraženiji je u dizajnu i konstrukciji trkačkih automobila (bolida) ‘Formule 1’(F1).

• Bolid F1 se u proseku sastoji od 50’000 različitih delova, a samo vozilo sastavlja se s tačnošću od 100%. To bi značilo da bi pri sastavljanju s tačnošću 99,9% bolid izašao na stazu sa 50 neispravnih delova i rezultat završetka trke bio bi pod pitanjem bez obzira na korišćenje kompjuterske tehnologije.

Primena u F1

• Na slici je prikazan i primer regulisanja dotoka goriva u skladu sa pritiskom na pedalu gasa: potenciometar vezan za pedalu gasa šalje podatke računaru, koji ih upoređuje sa trenutnim stanjem, koje očitava potenciometar u sklopu za napajanje motora gorivom, a aktuator u skladu sa promenama vrši potrebno mehaničko podešavanje ubrizgavanja goriva sve dok se podaci potenciometra ne usklade.

- Šematski prikaz upravljanja -

Uređaji koje koristi F1 mogu se generalno razvrstati u četiri grupe:

1. Senzori (za očitavanje pritiska i temperature u gumama, temperature motora, pritiska u ulju...)

2. Regulatori za točenje goriva3. Telemetrija za analizu stanja bolida putem grafikona i

dijagrama4. Sistem za praćenje stanja, za izmenu postavki uređaja u bolidu,

njihovo podešavanje i konfigurisanje

Primena u F1

- Mrežni sistem FORMULE 1 -

- Neki od ključnih uređaja -

• Obezbeđivanje da se podaci prikupljeni sa svih senzora, prime i zatim proslede ispravno je najvažnije. Za to postoji uređaj pod nazivom ECU (Electronic Control Unit – elektronska jedinica za kontrolu), koji se može smatrati ”mozgom” bolida F1.

• Primena ECU sistema u suštini znači razvoj i obradu podataka

• Podatke sakupljaju senzori (pretvarači mehaničkih veličina u električne), potenciometri (pretvarači mehaničkog položaja u električni podatak) i aktuatori (pretvarači električnog izvora u mehanički pomak).

ECU – Electronic Control Unit

• Današnji bolidi F1 imaju ugrađeno oko 150-300 senzora i aktuatora različite namene, a ECU sistem obrađuje podatke. Tokom trke obrađuje se 100-200 kB podataka u sekundi, što nedeljno, uključujući treninge i samu trku, čini ukupni obim podataka od približno 100 GB, a tokom godine se sakupi od 2-3 TB podataka.

• ECU je primarni registrator na bolidu F1, koji snima preko 500 različitih parametara i šalje podatke u pit garažu.

• Podaci se šalju preko sistema telemetrije koji ima pokrivenost 100% svake staze, čak i kroz tunele i šume.

ECU – Electronic Control Unit

ECU takođe kontroliše i kvačilo, menjač, elektronski diferencijal, sistem za gorivo, DRS sistem itd.

• Vozač kontroliše kvačilo kod pokretanja automobila na startu, ali ne i tokom promene brzine. Tu nastupa ECU. Takodje ECU pritiska kvačilo, ako automobil počne da se okreće, da ga zaustavi.

• Menjač mora biti u mogućnosti da promeni brzinu bez ikakvog gubitka snage, a da bi se to ostvarilo neophodno je izuzetno precizno upravljanje i kontrola koja zahteva upotrebu sofisticirane elektronike (ECU je odgovoran za promenu stepena prenosa u okviru 100ms).

• Moderni F1 automobili imaju elektronski diferencijal koji prati i kontroliše količinu proklizavanja između zadnjih točkova na ulasku i izlasku iz krivine.

ECU – Electronic Control Unit

• Sve je počelo ranih osamdesetih godina uvođenjem veoma snažnih turbo motora. Ovi mali motori, zapremine 1,5 litra bili su opremljeni snažnim turbinama, a samim tim izloženi ogromnim mehaničkim i toplotnim naprezanjima, tako da su kvarovi bili jako česti. Da bi otkrili šta se zaista dešava unutar motora, timovi BMW i Renault pomoć su zatražili od kompjuterskih inženjera. Ubrzo je napravljen sistem koji snima određene podatke i prenosi ih putem radio talasa do boksa.

Telemetrija (Telemetry System)

• Telemetrija je prenos, putem radio talasa, podataka snimljenih senzorima, smeštenim po raznim komponentama bolida.

• Senzori izračunavaju brzinu, ubrzanje, stepen mehaničkog naprezanja, aerodinamički pritisak na krilcima, pomeranje komponenti ... Kombinujući sve ove vrednosti dobija se jasna predstava o dinamičkim performansama bolida, a samim tim i izuzetne informacije za ‘set-up’ bolida.

• Sa zapanjujućom preciznošću inženjeri mogu pratiti, na svakom metru staze, u svakom krugu, sve promene koje se dogadjaju na bolidu( npr. Očitavaju poziciju pedale gasa, ugao upravljača, brzinu bolida, u kom stepenu prenosa se nalazi menjač, odstojanje poda bolida od staze, bočno ubrzanje...).

Telemetrija (Telemetry System)

Telemetrija (Telemetry System)

• Dvosmerna telemetrija

Omogućava dvostruku komunikaciju, odnosno mogućnost izmene parametara rada iz glavnog štaba. Konkretno dvosmernom telemetrijom se može uticati na manipulisanje krajnjom brzinom bolida, maksimalnim brojem obrtaja i sl.

• Jednosmerna telemetrija

Ukoliko se radi samo o analiziranju primljenih podataka.

Telemetrija (Telemetry System)

• Sistem za smanjenje otpora pri kretanju• Zadnji spojler ima pokretna krilca čijim se zatvaranjem i

otvaranjem kontroliše otpor vazduha na ravnim delovima staze, što može da pomogne vozaču prilikom preticanja jer donosi povećanje brzine za otprilike 10 km/h. Dozvoljena je aktivacija DRS-a samo u slučaju da vozač želi da pretekne vozilo koje je na manje od jedne sekunde ispred. Vozaču se na volanu upali lampica koju kontrolišu ljudi iz boksa.

DRS (Drag Reduction System)

• Sistem za povraćaj kinetičke energije – tj. sistem koji skladišti kinetičku energiju koja se oslobađa kod kočenja. Ona se pretvara u električnu energiju, pohranjuje u baterije, i u pravom trenutku, preko elektromotora, bolidu daje dodatnih 60 kW (oko 80 KS) snage, što može biti dovoljno za preticanje ili za odbranu pozicije.

• Može se koristiti po potrebi u više navrata ili odjednom u trajanju od 6 s.

• Pomoću KERS-a vozači postižu i do tri deseta dela sekunde bolje vreme po krugu.

KERS (Kinetic Energy Recovery System)

• http://www.informatika.buzdo.com/s946-formula-1-trkaci-auto.htm

• http://www.f1srbija.rs/index.php/t-e-h-n-o-l-o-g-i-j-a/4531-elektronika-u-formuli-1

• http://www.f1technical.net/features/65• http://www.informationweek.com/big-data/big-data-analyti

cs/formula-one-racing-learns-from-sensors/d/d-id/1110870?

• http://www.formula1-dictionary.net/ecu.html• http://www.autoportal.hr/index.php/sportc/1181• http://

auto.howstuffworks.com/auto-racing/motorsports/formula-one2.htm

Literatura

HVALA NA PAŽNJI!!!

PITANJA???