HỆ THỐNG điều KHIỂN và GIÁM sát TRÊN ôtô tên đề tài nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phanh ABS

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRÊN ÔTÔ Tên đề tài: Nghiên cứu mô hệ thống phanh ABS GVHD: Ts Lê Đức Hiếu Nhóm thực hiện: Trần Đình Phúc Vũ Xuân Phú Chu Văn Phong Đỗ Văn Phú Phùng Hải Quân Hà Nội - 2021 MỤC LỤC Chương : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Hệ thống phanh 1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 1.3 Phân loại hệ thống phanh ôtô 1.3.1 Phanh đĩa 1.3.2 Phanh tang trống 1.4 Các chi tiết đánh giá chất lượng phanh 1.4.1 Gia tốc chậm dần phanh 1.4.2 Thời gian phanh 10 1.4.3 Quãng đường phanh 11 1.4.4 Lực phanh lực phanh riêng 12 Chương : HỆ THỐNG PHANH ABS 14 2.1 Quá trình điều khiển ABS 14 2.1.1 Yêu cầu cấu ABS 17 2.1.2 Phạm vi điều khiển ABS 18 2.1.3 Chu trình điều khiển ABS 20 2.1.4 Tín hiệu điều khiển ABS 21 2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống ABS 22 2.2.1 Trạng thái phanh bình thường (ABS khơng hoạt động) 22 2.2.2 Trạng thái phanh gấp (ABS hoạt động) 22 Chương : MƠ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS SỬ DỤNG MƠ HÌNH ¼ XE 3.1 26 Giới thiệu Matlab-Simulink 26 3.1.1 Phần mềm Matlab 26 3.1.2 Matlab-Simulink 28 3.2 Sơ đồ ¼ mơ hệ thống phanh ABS 29 3.2.1 Sơ đồ lực mô men tác dụng lên bánh xe phanh 29 3.2.2 Tỉ lệ trượt 30 3.2.3 Hệ số ma sát 31 3.2.4 Mô men bánh xe 33 3.3 Mô hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼ xe Simulink 33 3.3.1 Lựa chịn độ trượt mong muốn kích hoạt hệ thống ABS 33 3.3.2 Khối điều khiển 34 3.3.3 Thiết lập bảng thể mối quan hệ hệ số ma sát độ trượt 34 3.3.4 Thiết lập khối tính tốn tốc độ bánh xe, tốc độ xe, qng đường phanh, tính tốn độ trượt thực tế 35 3.4 Sơ đồ mơ hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼ xe 36 Chương : KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH 36 4.1 Lựa chọn thông số đầu vào 36 4.2 Kết mô 37 4.2.1 Kết tốc độ bánh xe 37 4.2.2 Kết mô tốc độ xe 38 4.2.3 Quãng đường đến xe dừng hẳn 39 4.2.4 Sơ đồ tỉ lệ trượt thực tế 39 4.3 Kết luận 40 LỜI KẾT 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Hệ thống ô tô giúp giảm vận tốc dừng hẳn xe Hình Sơ đồ hệ thống phanh ôtô Hình Cấu tạo phanh đĩa Hình Đĩa phanh Hình Ngàm phanh Hình Má phanh Hình Nguyên lý hoạt động phanh đĩa Hình Cấu tạo phanh tang trống Hình Nguyên lý hoạt động phanh tang trống Hình 10 Ảnh hưởng vận tốc ban đầu Vo hệ số bám  đến quãng đường phanh nhỏ 11 Hình Sơ đồ khối cụm chức cấu ABS 14 Hình 2 Cảm biến tốc độ bánh xe 14 Hình Cảm biến tốc độ xe 15 Hình Vị trí cấu tạo cảm biến giảm tốc 15 Hình Hộp ECU 15 Hình Bộ phận chấp hành 16 Hình Bộ phận chấp hành thủy lực 16 Hình Phạm vi điều khiển cấu ABS 18 Hình Phạm vi điều khiển ABS theo góc trượt bánh xe 20 Hình 10 Chu trình điều khiển kín ABS 21 Hình 11 Chế độ phanh thường (ABS không hoạt động) 22 Hình 12 Chế độ tăng áp 23 Hình 13 Chế độ giữ áp 24 Hình 14 Chế độ giảm áp 25 Hình Matlab-Matrix Laboratory 26 Hình Sơ đồ lực mơ-men tác dụng lên bánh xe phanh 29 Hình 3: Vùng ổn định hệ số ma sát 31 Hình Lựa chọn độ trượt mong muốn kích hoạt ABS 34 Hình Khối điều khiển BANG-BANG controller 34 Hình Khối Look-up table 34 Hình Bảng thông số nhập Look-up table 35 Hình Sơ đồ tính tốn tốc độ bánh xe 35 Hình Sơ đồ tính tốn tốc độ xe 35 Hình 10 Sơ đồ tính tốn độ trượt thực tế xe 36 Hình 11 Sơ đồ mơ hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼ Simulink 36 Hình Đồ thị mô tốc độ bánh xe 37 Hình Đồ thị mơ tốc độ xe 38 Hình Đồ thị quãng đường phanh xe 39 Hình 4 Đồ thị độ trượt thực tế xe 40 Bảng Các hệ số ảnh hưởng tình trạng mặt đường 33 Bảng Thông số đầu vào (Tham khảo xe Toyota Innova 2010) 37 Công thức 1 Gia tốc chậm dần phanh Công thức Gia tốc chậm dần phanh với anpha = 10 Công thức Thời gian phanh 10 Công thức Quãng đường phanh nhỏ 11 Công thức Lực phanh sinh bánh xe 12 Công thức Lực phanh riêng P lực phanh tính đơn vị trọng lượng G 12 Công thức Lực phanh riêng cực đại 12 Công thức Tỉ lệ trượt 30 Công thức Độ trượt bánh xe thực tế 32 Công thức 3 Gia tốc chậm dần bánh xe phanh 33 LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ có vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân, dùng để vận chuyển hành khách, hàng hóa nhiều cơng việc khác Nhờ phát triển khoa học kỹ thuật xu giao lưu, hội nhập quốc tế lĩnh vực sản xuất đời sống, giao thông vận tải ngành kinh tế kỹ thuật cần ưu tiên quốc gia Hiện nay,ngành ô tô có tiến vượt bậc thành tựu kỹ thuật như: Điều khiển điện tử kỹ thuật bán dẫn phương pháp tính tốn đại Khả cải tiến, hoàn thiện nâng cao để đáp ứng với mục tiêu chủ yếu tăng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, giảm cường độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách Trong thời gian học tập trường, chúng em trang bị kiến thức chuyên ngành để đánh giá trình học tập rèn luyện trường môn Chuyên đề hệ thống điều khiển giám sát, chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu mô hệ thống phanh ABS xe Toyota Innova 2010”.Trong trình làm đồ án, dù thân cố gắng, cộng với giúp đỡ nhiệt tình Vì chúng em mong bảo thầy cô để đồ án chúng em hoàn thiện Qua chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo TS Lê Đức Hiếu hướng dãn tận tình tạo điều kiện để chúng em hồn thành nhiệm vụ giao Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội,ngày……tháng… năm 2021 Nhóm sinh viên thực Chương : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Hệ thống phanh Phanh thiết bị học có chức hạn chế chuyển động bánh xe cách tạo ma sát Theo đó, hệ thống phanh hoạt động giúp kiểm soát việc giảm tốc độ dừng hẳn xe theo chủ ý lái xe Trong giai đoạn phát triển xe hơi, phanh khúc gỗ gắn vào vành bánh xe ngựa Người lái gạt đòn bẩy, khối gỗ hạn chế tốc độ quay bánh xe Sau đó, để giảm nặng nề, hệ thống phanh gỗ thay thép da Tuy nhiên, chúng không mang lại hiệu phanh mong muốn gây tiếng ồn khó chịu Vấn đề đặt cho nhà sản xuất xe yêu cầu cần phải cải tiến hệ thống phanh đảm bảo an tồn, có tính thẩm mỹ cao mang lại thoải mái cho lái xe Đến nay, dịng tơ đại trang bị hệ thống phanh đĩa thủy lực giúp tăng cường việc đảm bảo an tồn cho sử dụng Hình 1 Hệ thống ô tô giúp giảm vận tốc dừng hẳn xe Yêu cầu hệ thống phanh Yêu cầu hệ thống phanh ô tô xác định dựa sở quan, tổ chức uy tín quy định N0-13 ESK 00H (Hội đồng kinh tế Châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 (Thụy Điển), tiêu chuẩn FM VSS-121 (Mỹ) tiêu chuẩn quốc gia an tồn chuyển động phương tiện giao thơng Theo đó, hệ thống phanh tơ đạt chuẩn cần đáp ứng tiêu chí sau: - Quãng đường phanh ngắn điều kiện phanh đột ngột - Thời gian phanh nhỏ thích ứng tình bất ngờ - Gia tốc phanh chậm dần lớn mang lại hiệu phanh cao - Phanh êm dịu, đảm bảo tính ổn định trường hợp - Điều khiển nhẹ nhàng, người lái không tốn nhiều sức sử dụng - Phân bố mô men bánh xe phù hợp với tải trọng lực bám - Khơng bị tượng bó phanh - Thốt nhiệt tốt, nâng cao tuổi thọ linh kiện hệ thống phanh - Kết cấu gọn nhẹ, dễ chẩn đoán hư hỏng điều kiện 1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 1.2.1 Cấu tạo Hình Sơ đồ hệ thống phanh ôtô Về hệ thống phanh ô tô gồm phận: 1.Bàn đạp phanh 2.Bộ trợ lực phanh 3.Xilanh 4.Van điều hịa lực phanh (van P) 5.Phanh chân gồm loại phanh đĩa phanh trống 6.Phanh đỗ/ Phanh tay 1.2.2 Nguyên lý làm việc Hệ thống phanh hoạt động lái xe đạp phanh, lực truyền từ bàn đạp đến bầu trợ lực phanh Khi đó, piston chuyển động nén lị xo dầu xi lanh Q trình làm tăng áp suất, đẩy dầu đến đường ống xi lanh bánh xe, đẩy piston guốc phanh ép chặt vào má phanh sinh lực ma sát Dưới tác động này, tang trống moay bánh xe giảm tốc độ quay dừng lại theo yêu cầu lái xe Khi lái xe dừng việc tác động lực vào bàn đạp phanh, xi lanh phanh ép piston đẩy dầu ngược trở lại xi lanh chính, tạo chế nhả phanh khiến xe trở lại vận tốc lái xe mong muốn 1.3 Phân loại hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh mà chúng em tìm hiểu phân loại dựa trạng thái xe chạy, phanh chân có loại phanh đĩa phanh tang trống điều khiển áp suất thủy lực hệ thống phanh đỗ xe tác động vào phanh bánh sau qua dây kéo để xe không dịch chuyển ... ngành để đánh giá trình học tập rèn luyện trường môn Chuyên đề hệ thống điều khiển giám sát, chúng em chọn đề tài ? ?Nghiên cứu mô hệ thống phanh ABS xe Toyota Innova 2010”.Trong trình làm đồ án,... Chương : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Hệ thống phanh 1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 1.3 Phân loại hệ thống phanh ôtô 1.3.1 Phanh đĩa 1.3.2 Phanh tang trống... bắt đầu phanh Vì để đánh giá q trình phanh ngồi việc nghiên cứu tiêu nêu cần phải nghiên cứu tính ổn định hướng tơ q trình phanh 14 Chương : HỆ THỐNG PHANH ABS 2.1 Quá trình điều khiển ABS 2.1.1