การประเมินผลของระบบบังคับเลี้ยวด้วยไฟฟ้า โดยใช้ส่วนประกอบจริงร่วมกับมนุษย์

Abstract

ระบบบังคับเลี้ยวด้วยไฟฟ้า (Steer-by-Wire; SBW) เป็นการใช้ไฟฟ้าควบคุมแทนการใช้ชิ้นส่วนทางกล แม้ว่าระบบ SBW จะก่อให้เกิดผลดีในด้านการประหยัดเชื้อเพลิง แต่ก็ทำให้ผู้ขับสูญเสียการรับรู้ความรู้สึกจากถนนขณะขับขี่ ซึ่งเป็นเหตุให้ความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุจากการขับขี่เพิ่มขึ้น ดังนั้นแนวทางการทดสอบด้วยวิธี Hardware-in-the-Loop และ Human-in-the-Loop จึงเหมาะสมสำหรับการทดสอบระบบบังคับเลี้ยวด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะสามารถลดค่าความคลาดเคลื่อนเนื่องจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน และมีการนำมนุษย์มาเป็นส่วนหนึ่งในการทดสอบด้วย วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ นำเสนอการพัฒนาแนวทางการทดสอบ Human-Hardware-In-the-Loop (HHIL) ซึ่งประกอบด้วยเครื่องจำลองการขับขี่ และชิ้นส่วนจริงของล้อ ระบบรองรับ และระบบบังคับเลี้ยว การจำลองพลศาสตร์ยานยนต์เลือกใช้แบบจำลองรถยนต์แบบ 4 ล้อ และประยุกต์ใช้แบบจำลองแรงเสียดทานแบบ Dahl และแบบเชิงเส้นมาใช้ในการสร้างแรงบิดที่พวงมาลัย เพื่อประเมินผลระบบบังคับเลี้ยวด้วยไฟฟ้า โดยกำหนดให้ใช้อัตราขยายแรงบิดที่แตกต่างกัน ชุดทดสอบ HHIL ที่พัฒนาขึ้นจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์ประมวลผล 4 ชุด ได้แก่ NI CompactRIO เป็นอุปกรณ์ประมวลผลระดับรอง ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของชิ้นส่วนจริง และเครื่องจำลองการขับขี่ คอมพิวเตอร์แบบทำงานเวลาจริง ทำหน้าที่จำลองแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของยานยนต์ และใช้คอมพิวเตอร์ในการแสดงผลสภาพการขับขี่และบันทึกแผนที่ที่ใช้ทดสอบ โดยใช้ภาษา C ในการพัฒนาโปรแกรมร่วมกับ OpenGL library จากการทดสอบพบว่าอัตราเร็วในการรับส่งข้อมูลรวมไปถึงการประมวลคำสั่งควบคุม ระบบ Hardware-In-the-Loop และระบบเครื่องจำลองการขับขี่รถยนต์สามารถทำงานได้ที่ความเร็ว 500 และ 100 รอบต่อวินาที ตามลำดับ แต่ด้วยข้อจำกัดด้านอุปกรณ์สื่อสาร ทำให้ระบบทั้งสองทำงานร่วมกันได้ที่ 20 รอบต่อวินาที จากนั้นนำเสนอการใช้ชุดทดสอบ HHIL เพื่อประเมินระบบบังคับเลี้ยวด้วยไฟฟ้า ซึ่งมีแนวคิดในการวิเคราะห์หาความยากง่ายในการขับขี่และความล้าที่เกิดขึ้น เมื่อขนาดของแรงบิดแตกต่างกัน โดยการประยุกต์ใช้กฎของฟิตส์ (Fitts’ law) จากผลการทดสอบพบว่าค่าความคลาดเคลื่อนจากการขับขี่จะลดลง นั่นคือการขับขี่จะง่ายขึ้น เมื่ออัตราขยายแรงบิดสูงขึ้น แต่ไม่พบผลเนื่องจากความล้าซึ่งต้องการการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคต