Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình xe điện phục vụ nghiên cứu về điều khiển chuyển động

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU x DANH MỤC CÁC HÌ NH xi DANH MỤC CÁC BẢNG .xiv Chương TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Ơ TƠ ĐIỆN .3 1.6 GIỚI THIỆU VỀ VI SAI ĐIỆN TỬ .10 1.7 GIỚI THIỆU VỀ CARSIM 11 1.8 GIỚI THIỆU VỀ MATLAB/SIMULINK 12 1.9 GIỚI THIỆU VỀ BOARD MẠCH ARM STM32F407 13 1.10 GIỚI THIỆU VỀ CATIA .14 1.11 GIỚI THIỆU CHUNG VÀ SO SÁNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN 15 1.12 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BLDC 16 1.12.1 Ưu nhược điểm BLDC 16 1.12.2 Cấu tạo BLDC 17 1.12.3 Phần đứng yên Stator 17 1.12.4 Phần quay Rotor 19 1.12.5 Cảm biến vị trí Hall 19 Chương NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 21 2.1 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ 21 2.1.1 Ưu điểm động điện 21 2.1.2 Chọn loại động 21 2.1.3 Động In-Wheel 29 2.2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ ĐIỀU KHIỂN 31 vii 2.2.1 Nghiên cứu thuật toán điều khiển vi sai điện tử 31 2.2.2 Thuật toán điều khiển PID 32 Chương THIẾT KẾ XE ĐIỆN TRÊN CATIA VÀ THI CÔNG XE ĐIỆN 35 3.1 THIẾT KẾ XE ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM CATIA 35 3.1.1 Thiết kế tổng quan 35 3.1.2 Thiết kế khung chịu lực 36 3.1.3 Thiết kế cầu sau 37 3.1.4 Thiết kế cầu trước 38 3.2 THI CÔNG XE ĐIỆN 38 3.2.1 Thi công tổng quan 38 3.2.2 Gắp đỡ bánh xe cầu sau 39 3.2.3 Cơ cấu điều chỉnh gắp xe cầu trước 40 3.2.4 Thi công hệ thống lái 40 3.2.5 Thi công sàn xe 41 3.2.6 Thi công hệ thống treo 42 3.2.7 Thi công phanh 43 3.2.8 Thiết kế bàn đạp ga 45 3.2.9 Thiết kế cần số lùi 45 3.2.10 Thiết kế cảm biến góc lái 46 3.2.11 Thi công điện thân xe 48 Chương TÍNH TỐN, LẬP TRÌNH VÀ MƠ PHỎNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN TRÊN MATLAB/SIMULINK VÀ CARSIM .50 4.1 TÍNH TỐN VÀ LẬP TRÌNH VI SAI ĐIỆN TỬ TRÊN SIMULINK 50 4.1.1 Sơ đồ thuật toán 50 4.1.2 Khối tính tốn tốc độ góc EDS 52 4.1.3 Bộ điều khiển PID 53 4.1.4 Khối đọc tín hiệu tốc độ góc bánh xe 55 4.1.5 Khối đọc tín hiệu bàn đạp ga, góc lái đo dịng điện bánh xe 57 4.1.6 Khối điều khiển tốc độ bánh xe 59 4.1.7 Khối đọc tín hiệu cơng tắc số tiến lùi 60 4.1.8 Khối điều khiển số tiến lùi 60 4.2 MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN CARSIM 61 4.2.1 Xây dựng thiết lập số liệu để mô CARSIM 61 4.2.2 Giao tiếp CarSim Matlab/Simulink 66 4.2.3 Mô đánh giá 66 viii Chương QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN 75 5.1 KẾT QUẢ NGHIỆM THU PHẦN CƠ KHÍ 75 5.2 THỬ NGHIỆM KHI XE CHẠY THẲNG 76 5.3 THỬ NGHIỆM KHI XE QUAY VÒNG 78 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN .82 6.1 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT DƯỢC 82 6.2 HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI .82 6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 82 PHỤ LỤC 83 Hướng dẫn cài đặt thư viện WaijungBlockset vào thư viện Matlab/Simulink 83 Hướng dẫn kết nối USB UART CP2102 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ECU: Electronic Control Unit (Bộ điều khiển điện tử) EPS: Electric Power Steering (Hệ thống trợ lực lái điện) TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh BLDC: Brushless DC Motor (động chiều không chổi than) ĐCĐMC: Động điện chiều IM: Induction Mortor (động không đồng bộ) SynRM: Synchronous Reluctance Motor – SynRM (động từ trở đồng bộ) SRM: Switched Reluctance Motor (động từ trở thay đổi) IPM: Interior Permanent Magnet Motor (động đồng nam châm vĩnh cửu) EDS: Electronic Diferenttial System x DANH MỤC CÁC HÌ NH Hình 1 Con đường phát triển xe điện Hình Mơ hình xe điện phát minh Robert Anderson Hình Mơ hình xe điện phát minh Robert Davidson vào năm 1838 Hình Thomas Parker phát minh xe điện vào năm 1884 Hình Morrison hành khách xe điện ông năm 1891 Hình Bài báo viết xe điện Riker năm 1896 Hình Xe điện La Jamias Contente 1899 .5 Hình Xe điện Phaeton de Wood 1902 Hình Xe điện Buick Skylark General Motors (GM) 1972 Hình 10 Xe điện Vanguard-Sebring CitiCar 1974 Hình 11 Xe điện GM EV1 1990 Hình 12 Xe điện Pinifarina Blue Car 2009 Hình 13 Xe điện hãng xe California Tesla Motors Hình 14 Mơ hình điều khiển vi sai điện tử cho xe điện có động In-Wheel 10 Hình 15 Phần mềm CarSim 11 Hình 16 Phần mềm MATLAB & SIMULINK 12 Hình 17 Board mạch ARM STM32F407 13 Hình 18 Phần mềm thiết kế CATIA V5-R21 14 Hình 19 Hai dạng sức phản điện động BLDC 18 Hình 20 Hai dạng sức phản điện động BLDC 19 Hình So sánh đặc tính làm việc động điện 22 Hình 2 Sơ đồ loại động sử dụng cho xe ô tô điện 22 Hình Động điện chiều 23 Hình Động khơng đồng .24 Hình Cấu trúc động từ trở đồng bộ- SynRM 25 Hình Động từ trở thay đổi 26 Hình Đồ thị dạng sức phản điện động BLDC 26 Hình Đồ thị thể độ nhấp nhô Mô-men động BLDC 27 Hình So sánh cấu trúc động SPM IPM .28 Hình 10 So sánh điện cảm dọc trục ngang trục SPM IPM 28 Hình 11 Đặc tính Mơ-men vủa động IPM 29 Hình 12 Động BLDC trang bị cho xe điện 30 Hình 13 Mơ cấu trúc xoay vịng 31 Hình 14 Sơ đồ khố i bô ̣ điề u khiể n PID 33 Hình 15 Sơ đồ khối điều khiển có P 33 Hình 16 Sơ đờ khớ i bơ ̣ điề u khiể n chỉ có I 34 Hình 17 Sơ đồ khố i bô ̣ điề u khiể n chỉ có D 34 Hình Mơ thiết kế xe điện nhóm trước thi cơng CATIA 35 Hình Thiết kế xe điện phần mềm CATIA .36 Hình 3 Khung chịu lực thiết kế phần mềm CATIA 36 Hình Thiết kế cầu sau phần mềm CATIA 37 Hình Thiết kế cầu sau phần mềm CATIA 38 xi Hình Hình ảnh xe điện sau hồn chỉnh .39 Hình Bản vẽ gắp đỡ cầu sau .39 Hình Cơ cấu điều chỉnh gắp xe cầu trước 40 Hình Cơ cấu lái sau hoàn thành 41 Hình 10 Sàn xe đổ sợi composite .41 Hình 11 Hệ thống treo cầu trước 42 Hình 12 Hệ thống treo cầu sau .42 Hình 13 Tang trống ban đầu 43 Hình 14 Moayo sau gia cơng gắn đĩa phanh 44 Hình 15 Cơ cấu phanh hồn chỉnh 44 Hình 16 Hệ thống phanh tay trang bị xe 44 Hình 17 Bàn đạp ga gắn xe .45 Hinh 18 Cần số lùi lắp xe 46 Hinh 19 Biến trở công nghiệp 47 Hinh 20 Cảm biến góc lái xe 47 Hinh 21 Sơ đồ mạch điện nối dây thiết bị 48 Hinh 22 Công tắc cấp nguồn trực tiếp cho mạch 48 Hinh 23 Công tắc xoay ấn công nghiệp 49 Hinh 24 Hộp điện lắp đặt xe 49 Hình Sơ đồ thuật toán điều khiển bánh xe 50 Hình Sơ đồ khối điều khiển bánh 51 Hình Chương trình viết Matlab/Simulink 51 Hình 4 Chương trình tính tốn EDS 52 Hình Chương trình tính tốn EDS bên bánh trái 52 Hình Chương trình tính tốn EDS bên bánh phải .53 Hình Bộ tính tốn điều khiển thuật tốn PID 54 Hình Khối Encoder Read 55 Hình Hai khối đo tốc độ bánh xe 56 Hình 10 Khối tính tốc độ góc .56 Hình 11 Khối lọc nhiễu 57 Hình 12 Khối Regular ADC 57 Hình 13 Khối tính tốn góc lái .58 Hình 14 Khối tính tốn tốc độ góc (giá trị mong muốn) .58 Hình 15 Khối tính tốn dịng điện động 59 Hình 16 Khối Regular DAC 59 Hình 17 Khối Digital Input 60 Hình 18 Khối điều khiển số tiến lùi 60 Hình 19 Cho ̣n thơng số kích thước dựa mơ hình thực tế 61 Hình 20 Khung xe thay đồi từ phần mềm CATIA .62 Hình 21 Bánh xe thay đổi từ phần mêm CATIA 62 Hình 22 Loại bỏ số chi tiết không cần thiết 63 Hình 23 Mơ xe điện CARSIM sau thay đổi 63 Hình 24 Thiết lập thơng số kỷ thuật cho trước 64 xii Hình 25 Thơng số đầu xe 65 Hình 26 Thơng số đầu vào xe 65 Hình 27 Chương trình giao tiếp Carsim Simulink 66 Hình 28 Biểu đồ góc đánh lái xe (φ=0.85) 66 Hình 29 Biểu đồ quỹ đạo xe (φ=0.85) 67 Hình 30 Biểu đồ thể Yaw rate xe (φ=0.85) .67 Hình 31 Biểu đổ cận tốc xe (φ=0.85) 68 Hình 32 Biểu đồ thể độ trượt bánh xe (φ=0.85) 68 Hình 33 Biểu đồ thể vận tốc bánh xe (φ=0.85) 69 Hình 34 Biểu đồ thể gia tốc dọc ngang xe (φ=0.85) .69 Hình 35 Biểu đồ thể gia tốc dọc dọc xe (φ=0.85) 70 Hình 36 Biểu đổ góc lái xe (φ=0.5) .70 Hình 37 Biểu đồ thể quỹ đạo xe (φ=0.5) 71 Hình 38 Biểu đồ thể Yaw rate xe (φ=0.5) .71 Hình 39 Biểu đồ thể tốc độ xe (φ=0.5) 72 Hình 40 Biểu đồ thể độ trượt bánh xe (φ=0.5) .72 Hình 41 Biểu đồ thể tốc độ bánh xe (φ=0.5) .73 Hình 42 Biều đồ thể độ trượt bên xe (φ=0.5) 73 Hình 43 Biểu đồ thể gia tốc ngang xe (φ=0.5) 74 Hình 44 Biểu đồ thể gia tốc dọc xe (φ=0.5) 74 Hình Chiếc xe sau hoàn thành 75 Hình Board điều khiển 76 Hình Đồ thị hiển thị tốc độ góc góc lái khơng .77 Hình Đồ thị thể dịng điện hai bánh xe 77 Hình 5 Tín hiệu góc lái xe quay vòng 78 Hình Kích thước đoạn đường quay vòng trái & phải 79 Hình Đoạn đường quay vịng trái thực tế 79 Hình Đoạn đường quay vịng phải thực tế 80 Hình Tốc độ góc hai bánh xe quay vòng .80 Hình 10 Đờ thi ̣gia tớ c ̣c quay vòng .81 Hình 11 Đờ thi ̣gia tớ c ngang quay vòng 81 Hình Giao diện Website Waijung Blockset (1) 83 Hình Giao diện Web Waijung Blockset (2) 83 Hình Biểu tượng phần mềm Matlab/Simulink 84 Hình Thư viện phần mềm Simulink (1) 84 Hình Thư viện phần mềm Simulink (2) 85 Hình Khối Demo Simulink 85 Hình 7 Kết nối UART với máy tính 86 xiii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Bảng so sánh động BLDC động thường .15 Bảng Bảng kích thước xe điện 35 Bảng Giá trị Kp, Ki, Kd cho bánh xe 54 xiv Chương TỞNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Trong nước: Xe điện xu hướng phát triển doanh nghiệp lớn để đáp ứng với nhu cầu ngày cao người sử dụng, lại đề tài nghiên cứu dùng lý thuyết điều khiển khác nhau: PID, Fuzzy, LQR, Neural Network… để điều khiển hệ thống thơng minh để ứng dụng đó, hệ thống vi sai điện tử Thông qua điều khiển tốc độ động BLDC, vi sai điện tử đặt nhiều vấn đề khó khăn lý thuyết điều khiển thiết bị điều khiển chúng Ngồi nước: Có nhiều cơng trình nghiên cứu vể hệ thống điều khiển tự động chủ yếu thiết kế hoàn chỉnh module điều khiển từ phần xử lý tín hiệu, xử lý tính tốn trung tâm, cơng suất, … 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Môn học ứng dụng điều khiển tự động ô tô môn học áp dụng cho sinh viên năm ngành công nghệ kỹ thuật ô tô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Môn học trang bị cho sinh viên kiến thức hệ thống điều khiển tự động Tuy nhiên, mơn học thiếu ví dụ minh họa, thiết bị thực nghiệm để giảng dạy, đặc biệt hệ thống xe điện Trong thực tế, xe điện trang bị hệ thống điều khiển tự động xe sử dụng động đốt truyền thống Vi sai điện tử điển hình, giúp việc điều khiển xe dễ dàng chưa áp dụng rộng rãi cịn chưa tối ưu hóa, Từ vấn đề trên, chúng em thấy cần thiết phải nghiên cứu vi sai điện tử nhằm phục vụ cho nhu cầu học tập, nghiên cứu tài liệu, thiết bị thực hành cho khóa sau 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI  Tìm hiểu CATIA, MATLAB/SIMULINK, CARSIM board ARM STM32F4  Tìm hiểu lịch sử số công nghệ điều khiển chuyển động xe điện  Thiết kế xe CATIA và chế tạo xe điện sử dụng động BLDC với chức vi sai điện tử  Mô động BLDC hệ thống vi sai điện tử phần mềm MATLAB/SIMULINK  Mô xe phần mềm CARSIM với chức vi sai điện tử  Thiết kế thuật tốn MATLAB/SIMULINK điều khiển mơ hình thực nghiệm 1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU  Phương pháp giải vấn đề:  Sử dụng nguồn tài liệu Internet để tìm hiểu CATIA, CARSIM, MATLAB/SIMULINK, cách giao tiếp với board STM32F4, công nghệ điều khiển chuyển động xe điện  Ứng dụng CATIA để thiết kế mơ hình xe điện  Ứng dụng kỹ thuật khí để chế tạo mơ hình xe điện  Ứng dụng CARSIM để mô xe điện thực chức vi sai điện tử  Ứng dụng board STM32F4 kết hợp với giải thuật PID để điều khiển hai bánh xe thực chức vi sai điện tử  Tiến hành thu thập tín góc lái, tốc độ bánh xe, dòng điện cung cấp cho động BLDC để phục vụ nghiên cứu chuyển động  Phạm vi nghiên cứu:  Điều khiển tốc độ động BLDC  Điều khiển vi sai điện tử  Đánh giá kết lý thuyết kết thực nghiệm dựa mơ CARSIM mơ hình thực tế  Đưa nhận xét đề xuất hướng phát triển đề tài Hình 41 Biểu đồ thể tốc độ bánh xe (φ=0.5) Hình 4.40 hình 4.41 cho ta thấy xe bắt đầu vào đường vịng, xe khơng có trang bị vi sai điện tử bánh sau tốc độ khơng đổi, bánh trước độ trượt tăng đột ngột độ bám mặt đường làm cho xe bị lái, lệch khỏi quỹ đạo chuyể n động Xe trang bị vi sai điện tử thỉ tốc độ bánh xe sau thay đổi quay vòng, độ trượt bánh nhỏ đảm bảo đánh lái di chuyển ổn định Hình 42 Biều đồ thể độ trượt bên xe (φ=0.5) 73 Hình 43 Biểu đồ thể gia tốc ngang xe (φ=0.5) Hình 4.43 cho ta thấy gia tốc ngang xe chênh lệch lớn, xe có vi sai điện tử gia tốc ngang phù hợp với quỹ đạo chuyể n động xe làm xe chuyển động ổn định, cịn xe khơng có trang bị vi sai điện tử khơng đủ để đáp ứng chuyển động Hình 44 Biểu đồ thể gia tốc dọc xe (φ=0.5) Qua kết mơ nhóm đứa kết luận: Ngay cả điều kiện đường khơ có ̣ bám cao hay đường ướt có độ bám thấp xe có trang bị hệ thống vi sai điện từ đảm bảo xe chuyển động tốt, an tồn, giảm góc đánh lái bánh xe bị trượt quay vòng 74 Chương QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN 5.1 KẾT QUẢ NGHIỆM THU PHẦN CƠ KHÍ Phần khí xe nghiệm thu bao gồm:  Thành phẩm khung chịu lực  Hệ thống treo cầu trước, cầu sau  Hệ thống lái hoàn chỉnh  Sàn xe đảm bảo chịu tải  Thành phẩm hệ thống phanh hoàn chỉnh – 04 phanh đĩa cho 04 bánh  Hệ thống lái đảm bảo điều hướng khí chuyển động  Hệ thống điều chỉnh góc đặt bánh dẫn hướng tinh chỉnh phù hợp  04 bánh xe hoàn chỉnh với 02 bánh trước 02 bánh sau tích hợp HUB BLDC  Các chi tiết khí nhỏ khác (gá đỡ cảm biến, cần số, gá cơng tắc nguồn…) Hình Chiếc xe sau hoàn thành 75 5.2 THỬ NGHIỆM KHI XE CHẠY THẲNG Điều kiện thử nghiê ̣m góc lái khơng Trong q trình thử nghiệm, nhóm gặp phải khó khăn sau:  Tín hiệu từ cảm biến góc lái tín hiệu từ bàn đạp ga bị nhiễu chất lượng dây dẫn, chất lượng cảm biến chưa cao  Chất lượng đường thử hạn chế trường thời gian sữa chữa  Tín hiệu cảm biến từ cảm biến hall bị nhiễu  Tín hiệu điều khiển bị nhiễu từ motor motor sử dụng nam châm bên Vì vậy, dẫn đến việc điều khiển gặp khó khăn  Do cần số dạng cơng tắc trượt nên q trình thay đổi số tín hiếu bị nhiều làm ổn định cho hệ thống  Để khắc phục nhược điểm nhóm tiến hành thay dây dẫn, sử dụng hộp kim loại để cách nhiễu cho driver Hình Board điều khiển Khi cho xe chạy thẳng (góc lái xấp xỉ không):  Xe khởi động êm, bị giật sử dụng cần số đảo chiều (do hệ số PID cịn chưa xác độ nhiễu giá trị encoder đọc để xử lí thuật toán) 76  Tốc độ hai bánh, bánh trái bánh phải có tốc độ giúp xe ổn định chạy thẳng Với việc sử dụng điều khiển PID giúp cho việc điều khiển tốc độ hai bánh đồng tốc đạt giá trị mong muốn nhanh Sai số tốc độ hai bánh so với tốc độ mong muốn tương đối nhỏ Hình Đồ thị hiển thị tốc độ góc góc lái khơng Đồ thị hình 5.3 cho ta thấy xe chạy thẳng với góc lái khơng lúc xe khởi động để tốc độ hai bánh trái bánh phải đạt gần giá trị mong muốn Nguyên nhân sai lệch giá trị mong muốn chế độ không tải, nên thực nghiệm trọng lượng xe nguồn điện dẫn đến sai lệch Hình Đồ thị thể dòng điện hai bánh xe Đồ thị hình 5.4 cho ta thấy: xe chạy thẳng điện áp bánh tiêu thụ gần Do nhóm sử dụng hai điều tốc xe đạp điện không giống nhau, nên lương điện tiêu 77 thụ điện bánh phải lớn điện áp tiêu thụ bánh trái Song nhìn vào đồ thị ta thấy lượng thay đổi hai bánh có phần tỉ lệ 5.3 THỬ NGHIỆM KHI XE QUAY VỊNG Giả thuyết thử nghiệm:  Nhóm định thử nghiệm loại đường nhựa, xung quanh khuôn viên trường học Đoạn đường thử nghiệm cho xe chạy thẳng 10m sau quay vịng phải, tiếp tục chạy thẳng thêm 10m  Đoạn đường thử nghiệm nhỏ, có mấp mơ tín hiệu góc lái có sai lệch nhỏ Hình 5 Tín hiệu góc lái xe quay vịng 78 Hình Kích thước đoạn đường quay vịng trái & phải Hình Đoạn đường quay vịng trái thực tế 79 Hình Đoạn đường quay vịng phải thực tế Hình Tốc độ góc hai bánh xe quay vịng Đờ thi ̣ Hình 5.9 cho ta thấ y xe bắ t đầ u quay vòng phải, bánh xe trái quay bên ngoài vòng cua nên tốc độ bánh trái tăng lên đồ ng thời bánh xe phải quay bên vòng cua (bán kính quay nhỏ bánh trái) nên tốc độ bánh phải giảm xuống Vì vâ ̣y giúp xe chuyể n động ổ n định vào cua 80 Hình 10 Đờ thi ̣gia tớ c dọc quay vòng Hình 11 Đờ thi ̣gia tố c ngang quay vòng Đồ thi hi ̣ ̀ nh 5.10 và hình 5.11 cho ta thấy xe vào vòng cua thì giá tri ̣gia tố c ̣c và giá tri gia ̣ tố c ngang của xe tương đố i nhỏ, thay đổ i rấ t it́ Vì xe vào vòng cua khơng có tượng trượt bánh và xe chủ n ̣ng ở n đinh ̣ xe vào vịng cua Kết luận:  Khi tăng tốc với góc lái không ta thấy tốc độ hai bánh xe tăng  Lúc quay vòng phải ta thấy tốc độ bánh trái tăng lên, tốc độ bánh phải giảm xuống Giá trị tốc độ tăng bánh giá trị giảm bánh Vì giúp cho xe quay vòng tốt  Việc sử dụng thuật toán PID giúp cho tốc độ hai bánh bằ ng đạt giá trị mong muốn 81 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT DƯỢC  Nắm số hàm MATLAB/SIMULINK để giao tiếp lập trình board STM32F4  Nắm sở lý thuyết sử dụng CATIA  Hoàn thành phần khí xe với phận như: khung sườn, bánh xe, cấu lái, cần số, phanh, bàn đạp ga, ghế ngồi, sàn xe  Vi sai điê ̣n tử của xe hoa ̣t đô ̣ng mô ̣t chiế c vi sai khí thông thường  Cần số điều khiển chiều chuyển động xe  Nghiên cứu động BLDC, nguyên lý hoạt động cách điều khiển loại động  Ứng dụng thực tế động BLDC vào mơ hình tơ điện  Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink lập trình điều khiển cho board STM32F4  Sử dụng liệu để mô qua phần mềm CARSIM  Thu thập liệu xe gửi máy tính thơng qua module UART  Thiết kế hoàn chỉnh vi sai điện tử sử dụng PID để điều khiển 6.2 HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI  Chưa hồn thành vỏ xe  Thuật tốn mơ SIMULINK chưa tối ưu  Việc điều khiển chưa tối ưu hóa  Các cảm biế n thu thâ ̣p liê ̣u vẫn còn bi ̣nhiễu khá nhiề u  Năng lượng sử dụng cịn hạn chế, khơng đủ đáp ứng thời gian dài 6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Sử dụng thuật toán cải thiện điều khiển vi sai điện tử hoạt động tốt  Lập trình điều khiển trợ lực lái điện phục vụ hệ thống tự lái  Thiết kế hệ thống ABS, EC, TCS, EPS, …  Thông qua module UART thiết kế xe điều khiển từ xa thông qua module blutooth, module wifi để thu thập liệu xe  Sử dụng cấu lái điện, cảm biến, camera, … để phát triển xe tự hành 82 PHỤ LỤC Hướng dẫn cài đặt thư viện WaijungBlockset vào thư viện Matlab/Simulink Các bước thực để thêm thư viện Waijungblockset vào thư viện MATLAB/SIMULINK Bước 1: Truy cập vào địa wed: http://waijung.aimagin.com/ Hình Giao diện Website Waijung Blockset (1) Để cài đặt thư viện Waijung Blockset vào thư viện Simulink ta vào địa trang web Sau nhấp vào biểu tượng Download Soflware (vị trí khoanh trịn) hình… Hình Giao diện Web Waijung Blockset (2) Sau nhấp chuột ta giao diện web hình… Tiếp sau ta nhấp chuột tiếp vào biểu tượng Dowload Now (vị trí khoanh trịn trịn hình) để download thư viện Waijung Blockset máy tính Khi hồn tất q trình tải ta tệp có tên “waijung17_03a” Để cài đặt thư viện ta cần phải giải nén tệp vào vị trí máy tính, mà thấy thuận tiện Bước 2: Cài đặt thư viện waijungblockset vào thư viện Matlab/Simulink 83 Để cài đặt ta cần chạy phần mềm Matlab/Simulink cách đúp chuột phải vào biểu tượng Matlab, kích vào chạy Run as administrator hình vẽ để tránh tình trạng xảy lỗi trình làm việc Hình Biểu tượng phần mềm Matlab/Simulink Sau chạy phần mềm Matlab/Simulink xong ta hình… Tiếp theo ta cần phải nhấp vào Curent Directory Matlab để tìm đường dẫn đến thư mục “waijung17_3a” giải nén lúc trước hình… (vi ̣ trí khoanh tròn thứ 1) Hình Thư viện phần mềm Simulink (1) Tiếp theo nhấp đúp chuột vào install_waijung.m (vị trí khoanh trịn thứ 2) để cài đặt thư viện 84 Hình Thư viện phần mềm Simulink (2) Khi q trình cài đặt hồn tất Ta mở thư viện Simulink xuất thêm thư viện Waijung Blockset hình … (vị trí khoanh trịn hình trên) việc cài đặt thư viện Waijung Blockset thành công Bước 3: Nạp thử chương trình vào bo mạch STM32F4 Trong thư mục “Waijung17_3a” nhà cung cấp cho người dùng phần mềm ví dụ Ta dùng thử demo cho đèn led bo STM32 chớp tắt cách vào đường dẫn sau: waijung17_03a\targets\stm32f4_target\stm32f4\demo\digital_output_demo tool Current Directoty phần mềm Matlab Hình Khối Demo Simulink 85 Để nạp code vào bo STM32 ta cần kết nối board dây cáp qua cơng USB máy tính Tiếp theo nhấp vào biểu tượng Incremental buid công cụ khối demo (vị trí khoanh trịn màu đỏ hình ) để nạp dịng code vào board Khi hình máy tính xuất hình… Và khối hình chuyển sang màu xanh việc nạp code vào board STM32F4 thành công Hướng dẫn kết nối USB UART CP2102 Để thu thập liệu từ thực tế hiển thị hình máy tính ta sử dụng mơ đun UART CP2102 Hình 7.7 cho biết kết nối truyền liệu nối tiếp (Tx) máy phát với chân liệu nhận (Rx) máy thu để gửi nhận liệu Máy phát máy thu phải nối mát với Thơng qua mơ đun uart ta truyền nhận liệu từ phần cứng hiển thị máy tính Hình 7 Kết nối UART với máy tính Để nhận tín hiệu thơng qua mơ đun UART từ bo STM32 ta cần phải cài đặt khối blockset thư viện Các khối lấy từ Simulink library >> Waijung Blockset >> STM32F4 Target >> On Peripheral Chip >> UART consisting of UART setup, UART Tx and UART Rx block Nếu muốn sử dụng UART STM32, ta cần phải cài đặt UART Block Simulink:  Cài đặt chân PIN Tx, Rx, RTS, CTS STM32F4  Cài đặt UART Trong mô đun ta sử dụng chân Tx chân D8 chân Rx chân D9 Mô đun UART sử dụng Mô đun Tốc độ truyền 115200 (bps) 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]https://www.mobixanh.com/chuyen-de/tim-hieu-kham-pha/10-lich-su-xe-otodien.html [2] http://waijung.aimagin.com/ [3] http://www.academia.edu/29336331/Matlab [4]https://www.aimagin.com/downloads/dl/file/id/221/sample_pid_controller_design_ and_analysis_labsheet.pdf [5] https://www.youtube.com/watch?v=t4SAhZhncwk&t=1896s [6] http://monhoc.vn/tai-lieu/cac-khoi-co-ban-trong-thu-vien-simulink-va-simpowersystem-cua-matlab-748/ 87 ... khiển chuyển động xe điện  Thiết kế xe CATIA và chế tạo xe điện sử dụng động BLDC với chức vi sai điện tử  Mô động BLDC hệ thống vi sai điện tử phần mềm MATLAB/SIMULINK  Mô xe phần mềm CARSIM... biế n để thiế t kế bô ̣ điề u khiể n PID 34 Chương THIẾT KẾ XE ĐIỆN TRÊN CATIA VÀ THI CÔNG XE ĐIỆN 3.1 THIẾT KẾ XE ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM CATIA 3.1.1 Thiết kế tổng quan Mô hình xe điê ̣n mới... Bộ điều khiển I: Hình 16 Sơ đờ khớ i bợ điều khiển chỉ có I  Hàm truyề n của nó là Ki/s  Ki lớn độ vọt lố cao  Ki lớn sai số xác lập nhỏ  Ki lớn đáp ứng độ lâu  Bợ điều khiển