(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển Ô tô từ xa

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 09 năm 2012 Học viên thực Nguyễn Như Xuân Phúc ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập làm luận văn giúp em học hỏi thêm nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cơ, bạn bè Những kiến thức giúp em vững vàng chun mơn nghiệp vụ sau Có kết ngày hôm nay, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy TS Nguyễn Bá Hải, Thầy cho em kiến thức vô quý báu, tận tình hướng dẫn, giúp em xác định hướng để em hồn thành luận văn Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy khoa Cơ khí Động Lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập trình làm luận văn Các bậc sinh thành, người thân gia đình nguồn động viên cho em suốt trình học tập phấn đấu Một lần em xin chân thành cảm ơn với tất lịng Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 09 năm 2012 Học viên thực Nguyễn Như Xuân Phúc iii TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Hiện nay, hướng nghiên cứu điều khiển xe từ xa (Vehicle teleoperation) Việt Nam.Tuy nhiên, lại phổ biến nước phát triển Với hướng dẫn TS Nguyễn Bá Hải với nổ lực thân thành viên nhóm nghiên cứu triển khai hoàn thiện xe điều khiển từ xa với hệ thống xe như: hệ thống lái, hệ thống ga, hệ thống phanh hệ thống chuyển số.Nhóm thiết kế mơ hình xe qn có khả chở bốn người đạt vận tốc tối đa 30km/h Để xe chuyển động an toàn linh hoạt điều khiển từ xa ơtơ phải có hệ thống lái tốt (tức hệ thống lái phải đáp ứng yêu cầu tối thiểu hệ thống lái thông thường đồng thời phải đạt tính tức thời, linh hoạt an tồn điều kiện lái khác nhau) Đó lý tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu và phát triể n ̣ thố ng lái không trục lái phục vụ điều khiển ô tô từ xa” Các vấn đề cần nghiên cứu thực đề tài gồm:  Thiết kế chuyển đổi hệ thống lái thường sang hệ thống lái không trục lái cho xe quân  Thiết kế phần cứng xây dựng phần mềm cho vô lăng điều khiển để tái tạo cảm giác lái xác thực vô lăng điều khiển hệ thống lái không trục lái dựa phương pháp đo dòng điện trực tiếp (Sử dụng phần mềm LabVIEW)  Xây dựng phần mềm để điều khiển hệ thống lái xe từ xa thông qua thiết bị WIFI (Sử dụng phần mềm LabVIEW)  Đánh giá so sánh ưu nhược điểm hệ thống lái thường hệ thống lái không trục lái  Đo thời gian trễ hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa qua thiết bị WIFI Đây hướng nghiên cứu mẽ (Theo kiến thức nhóm nghiên cứu, cơng trình hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa tơ Việt Nam tính tới thời điểm thực đề tài này) Khi thực thành công , đề tài nguồn tài liệu tham khảo tốt cho học viên cao học người có quan tâm tới điều khiển phương tiện từ xa iv ABSTRACT Currently, vehicle teleoperation is one of the challenges vehicular robotics Under supervision of Dr Nguyen Ba Hai, along with the efforts of myself and the members of the team to redesign the basic system in the car and built a model military vehicles capable of carrying four people and reach a maximum speed of 30 km/h To be safe vehicle movement and flexibility of a remote control, the car must have a good driving system suitable for the road conditions This motivates us to choose the topics : "The study on a steer-by-wire system for vehicle teleoperation" The research topics include:  Convert a conventional steering system to a stee-by-wire system (SBW)  Design hardware and software for the SBW  Implement wireless network-based control algorithms for SBW  Compare and study the characteristics of a SBW system under various conditions such as: ground contact, without ground contact and so on  Study on how artificially reproduce the foce-feedback in seer-by-wire based on direct current measarement method which has been proposed by Ba-Hai Nguyen and Jee-Hwan Ryu v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT HPS-Hydraulic Power Steering: Hệ thống lái trợ lực thủy lực EPS-Electric Power Steering: Hệ thống lái trợ lực điện SBW-Steering By Wire: Hệ thống lái không trục lái Haptics: Thuật ngữ cảm giác, xúc giác người I/O-Input/Output: Đầu vào/đầu LabVIEW-Laboratory Virtual Công cụ kỹ thuật thiết bị ảo phịng thí Instrumentation Engineering nghiệm Workbench: PID-Proportional Integral Thuật tốn điều khiển tỉ lệ-tích phân-đạo hàm Derivative: BD-Block Diagram: Giao diện lập trình phần mềm LabVIEW FP-Front Panel: Giao diện điều khiển phần mềm LabVIEW VDK: Vi điều khiển HW-Handwheel: Vô lăng RW-Roadwheel: Bánh xe HDL 9090: Mạch giao tiếp máy tính đa dùng để thu thập liệu điều khiển thiết bị ngoại vi vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Các góc Camber,Caster Kingping hệ thống lái 15 Hình 1.2: Độ chụm dương (B-A>0) xe 16 Hình 1.3: Hệ thống lái tơ Karl Benz năm 1885 17 Hình 1.4: Trong tương lai, biến đổi vô lăng lái ô tô thành cần điều điều khiển giống trị chơi vi tính 18 Hình 1.5: Xe Land Glider Nissan với hệ thống lái drive-by-wire 19 Hình 1.6: Khơng gian rộng lớn bên Hy-wire GM 20 Hình 1.7: Các thiết bị kiểm tra hệ thống lái tự động Mercedes 21 Hình 1.8: Điều khiển đỗ xe từ xa ứng dụng xe Su Rui BYD Trung Quốc 22 hình 1.9: Chuyển đổi từ hệ thống lái thông thường sang hệ thống Steer-By-Wire 24 Hình 1.10: Các cảm nhận trạng thái vật thể 25 Hình 1.11: Giao diện Haptics sử dụng điều khiển xe từ xa 26 Hình 1.12: Thiết bị giao diện điều khiển xe 27 Hình 1.13: Công nghệ haptics hệ thống iDrive hãng BMW 27 Hình 1.14: Tương tác với hình ảnh ba chiều thông qua cánh tay robot 28 Hình 1.15: Tương tác với hình ảnh ba chiều phẫu thuật từ xa 28 Hình 1.16: Giao diện phần mềm LabVIEW phiên 2009 29 Hình 1.17: Một robot (Sprider) phát triển dựa lập trình LabVIEW 30 Hình 1.18: Khả kết hợp phần cứng LabVIEW 31 Hình 1.19: Cơ cấu cần điều khiển vị trí 32 Hình 1.20: Bộ PID điều khiển vị trí 33 Hình 1.21: Mơ tả giá trị đặt, giá trị đo diện tích sai lệch 35 Hình 1.22: Sơ đồ kết nối phần cứng điều khiển PID động DC 35 Hình 1.23: Sơ đồ mạch điện kết nối phần cứng điều khiển PID động DC 36 Hình 1.24: Thuật tốn điều khiển động DC theo vị trí PID 37 Hình 1.25: Kết lập trình P control cho động DC 39 Hình 1.26: Giao diện người dùng điều khiển P cho động DC 39 Hình 1.27: Đáp ứng vị trí động DC 40 vii Hình 1.28: Điều khiển khâu PI vị trí động DC 41 Hình 1.29: Điều khiển khâu PID vị trí động DC 42 Hình 2.1: Động lực học hệ thống SBW 43 Hình 2.2: Sự phối hợp điều khiển phương pháp dựa mơ hình 46 Hình 2.3: Sơ đồ điều khiển biểu đồ mô-men 47 Hình 2.4: Sơ đồ điều khiển phương pháp mô-men xoắn 49 Hình 2.5: Những tín hiệu tham khảo cho phương pháp biểu đồ mơ-men xoắn 49 Hình 2.6: Tổng quan tái tạo cảm giác lái dùng cảm biến dòng 51 Hình 2.7: Sơ đồ kết nối cảm biến dòng 53 Hình 2.8: Mối liên hệ điện áp dòng điện cảm biến ACS712 54 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống lái khơng trục lái điều khiển từ xa qua mạng WIFI 58 Hình 3.2: Mơ hình xe qn có hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa 60 Hình 3.3: Kết cấu khí hệ thống lái ban đầu 61 Hình 3.4: Kết cấu khí hệ thống lái khơng trục lái sau chuyển đổi 62 Hình 3.5: Các chi tiết phận truyền động 62 Hình 3.6: Mơ hình khí tái tạo cảm giác lái xác thực 63 Hình 3.7: Cơ cấu dẫn động trục xoay vô lăng 64 Hình 3.8: Motor điều khiển cấu lái 65 Hình 3.9: Cơng tắc hành trình 66 Hình 3.10: Encoder 100 xung 67 Hình 3.11: Sơ đồ kết nối mạch điều khiển mơ hình ̣ thố ng lái bằ ng điê ̣n 68 Hình 3.12: Cảm biến ACS712 thực tế 69 Hình 3.13: Sơ đồ chân cảm biến ACS712 70 Hình 3.14: Mối liên hệ điện áp dòng điện cảm biến ACS712 71 Hình 3.15: Laptop ACER 71 Hình 3.16: Card USB HDL 9090 72 Hình 3.17: Sơ đồ chân Card USB HDL 9090 72 Hình 3.18: Sơ đờ khớ i card 9090 LabVIEW 73 Hình 3.19: Thành phần mạch điều khiển cảm giác lái 75 viii Hình 3.20: Giao diện Server truyề n nhâ ̣n 76 Hình 3.21: Giao diện Client 77 Hình 3.22: Lưu đồ dùng để lập trình tính tốn mơ men phản hồi cảm giác lái 78 Hình 3.23: Giao diện tính tốn mô-men phản hồi ta ̣o cảm giác lái 79 Hình 3.24: Lưu đồ dùng để lập trình truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u bên Server 79 Hình 3.25: Giao diện truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u bên Server 80 Hình 3.26: Lưu đồ dùng để lập trình điều khiển góc lái 80 Hình 3.27: Giao diện lập trình điề u khiể n góc lái 81 Hình 3.28: Lưu đồ thuật tốn dùng để lập trình truyề n nhâ ̣n bên client 82 Hình 3.29: Giao diện lập trình truyề n nhâ ̣n bên client 83 Hình 3.30: Lưu đồ thuật tốn dùng để lập trình điều khiển hệ thống lái SBW từ xa 84 Hình 3.31:Thuật tốn bên Server 85 Hình 3.32: Thuật tốn bên Client 86 Hình 4.1: Thử nghiệm hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa qua mang wifi 87 Hình 4.2: Hằng số đáp ứng K= 88 Hình 4.3: Hằng số đáp ứng K= 250 89 Hình 4.4: Dòng i=0 chưa đánh lái 90 Hình 4.5: Dịng i tăng đánh lái có kích bánh xe dẫn hướng 91 Hình 4.6: Đồ thị dịng i theo góc lái nâng bánh xe dẫn hướng 92 Hình 4.7: Mơ-men phản hờ i kích bánh xe dẫn hướng 93 Hình 4.8: Dịng i tăng đánh lái có ma sát bánh xe dẫn hướng với mặt đường 94 Hình 4.9: Đồ thị dịng i theo góc lái bánh xe dẫn hướng tiếp xúc mặt đường v =0 km/h 95 Hình 4.10: Mơ-men phản hồ i bánh dẫn hướng tiế p xúc mă ̣t đường V= 96 Hình 4.11: Đồ thị dịng i theo góc lái vận tốc xe v =20 km/h 97 Hình 4.12: Mô-men phản hồ i xe chuyển động với vâ ̣n tớ c bằ ng 20km/h 98 Hình 4.13: Lưu đồ tính thời gian trễ ̣ thố ng lái gián tiếp từ xa 99 Hình 4.14: Chương trình đo thời gian trễ 100 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1: Các thông số dùng mô 56 Bảng 2: Các tính hệ thống dẫn động cấu lái 63 Bảng 3: Các thơng số kỹ thuật mơ hình 64 Bảng 4: Các tính hệ thống dẫn động mơ hình 65 Bảng 5: Thơng số kỹ thuật Card USB HDL 9090 73 Bảng 6: Cách kiểm tra Card USB HDL 9090 74 Bảng 7: Chi tiết mạch điều khiển cảm giác lái 74 x KÝ HIỆU Jh : Là mô men qn tính vơ lăng bh : Là hệ số giảm chấn vô Lăng : Là mô –men ma sát coulomb vô Lăng : Là biểu thị góc quay vơ Lăng : Là mơ- men người điều khiển tác dụng lên vô lăng  fh  hw h  Hwact: Là mô-men xoắn động DC đặt vô lăng Jr : Là mô men quán tính cấu lái br : Là hệ số giảm chấn cấu lái : Là mô men ma sát coulomb cấu lái  fr  rw : a :  Rwa ct: Là biểu thị góc quay cấu lái Là mơmen người điều khiển tác dụng lên cấu lái Là mô men xoắn động DC đặt cấu lái y sw : Phản lực liên quan tới góc quay vơ lăng yv : Phản lực liên quan tới vận tốc xe x : Vận tốc xe ( Biểu đồ sử dụng phương pháp biểu đồ mô- men xoắn ) vv max : Vận tốc độ cực đại xe Tin : Là mô-men xoắn ban đầu xi Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho tơ điều khiển từ xa Hình 4.5: Dịng i tăng đánh lái có kích bánh xe d ẫn hướng  Nhận xét: o Đồ thị cho ta biết dịng i tăng ta xoay vơ lăng điều khiển o Khi tác giả xoay vô lăng bên server và nâng bánh xe d ẫn hướng lên khỏi mặt đường, động RW cấu lái cấp nguồn hoạt động làm thay đổi hướng bánh xe Do ma sát chi tiết khí cấu lái nên tạo mơ-men cản tác động lên động RW dòng i điều khiển động RW tăng lên, theo tỉ lệ thuận với mơ-men cản Hình 4.5 minh chứng cho điều GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 91 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa  Đồ dịng i kích bánh xe dẫn hướng theo góc lái Hình 4.6: Đồ thị dịng i theo góc lái nâng bánh xe dẫn hướng  Nhận xét: o Khi tác động vào vơ lăng với góc lái nhỏ, lúc ban đầu thi dòng i tăng cao ma sát cấu lái lớn Khi cấu lái hoạt động ma sát giảm dần qn tính làm cho dịng i giảm xuống o Khi hết hành trình góc lái i tăng đột ngột động bị hãm Khi ta trả lái dịng i giảm dần khơng đổi hết hành trình ngược lại GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 92 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa  Đồ mơ-men phản hờ i ta kích bánh xe dẫn hướng Hình 4.7: Mơ-men phản hờ i kh i kích bánh xe dẫn hướng  Nhận xét: o Do khơng có mơ-men trợ lực assit nên không bị ảnh hưởng vận tốc góc lái nên đồ thị có biên dạng hình chữ nhật o Trong đồ thị ta thấy mô-men phản hồi tăng lên (khi bắt đầu thay đổi góc lái) giảm xuống, điều cho ta biết bắt đầu thay đổi góc lái cần mơ-men lớn để thắng mơ-men cản ma sát khí cấu lái GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 93 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa - Trường hợp xe đứng yên bánh xe tiếp xúc với mặt đường (V=0): Ta hạ kích cho bánh xe dẫn hướng tiếp xúc với mặt đường nhựa  Đồ thị dòng i cho ta biết mô-men cản cấu lái Hình 4.8: Dịng i tăng đánh lái có ma sát gi với mặt đường ữa bánh xe dẫn hướng  Nhận xét: Khi tác giả xoay vô lăng bên server và bánh xe d ẫn hướng tiế p xúc với mặt đường, đó ma sát t ại cấu lái tăng nên dòng i tăng lên.(Hình 4.8)  Đồ dịng i theo góc lái bánh xe tiế p xúc mă ̣t đường với vâ ̣n tố c V =0 km/h  Nhận xét: o Khi tác động vào vô lăng với góc lái nhỏ, lúc ban đầu thi dịng i tăng cao ma sát cấu lái lớn tác nhân khác như: tải trọng, ma sát bánh xe dẫn hướng với mặt đường Khi cấu lái hoạt động ma sát giảm dần qn tính làm cho dịng i giảm xuống GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 94 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa o Khi hết hành trình góc lái i tăng đột ngột động bị hãm Khi ta trả lái dịng i giảm dần khơng đổi hết hành trình ngược lại o Dịng i trường hợp lớn (xe đứng yên bánh dẫn hướng tiếp xúc với mặt đường) Hình 4.9: Đồ thị dịng i theo góc lái bánh xe dẫn hướng tiếp xúc mặt đường v =0 km/h GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 95 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa  Đồ mơ-men phản hờ i hệ thống lái bánh dẫn hướng tiếp xúc với mă ̣t đường với vận tố c bằ ng km/h Hình 4.10: Mơ-men phản hờ i bánh d ẫn hướng tiế p xúc mặt đư ờng V= km/h  Nhận xét: o Khi góc lái thay đổ i có sự ma sát lớn gi ữa bánh xe dẫn hướng với mă ̣t đường nên mơ -men cản lớn từ làm cho dòng i động dẫn động cấu lái tăng, dịng phản hờ i v ề Do dòng i tăng nên tạo cảm cảm giác nặng cho người lái o Lúc xe đứng yên nên toàn tải trọng xe tác động lên bánh xe tạo mô-men cản lớn đô ̣ng điề u khiể n góc lái xe quân sự GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 96 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa - Trường hợp xe chuyển động với vận tốc (V>=20km/h) Cho xe chuyển động với vận tốc V>=20 km/h Quan sát ghi nhận lại đồ thị khảo sát  Đồ dịng I theo góc lái bánh xe tiế p xúc mă ̣t đường với vâ ̣n tớ c 20 km/h Hình 4.11: Đồ thị dịng i theo góc lái vận tốc xe V =20 km/h  Nhận xét: o Khi xe chuyển động, ma sát bánh xe dẫn hướng với mặt đường giảm, tác động vào vơ lăng với góc lái nhỏ dịng i tăng sau giảm xuống khơng thay đổi Khi cấu lái hoạt động ma sát giảm dần qn tính làm cho dịng i giảm xuống o Khi hết hành trình góc lái i tăng đột ngột động bị hãm Khi ta trả lái dịng i giảm dần khơng đổi hết hành trình ngược lại o Dòng i trường hợp lớn nhiều so với trường hợp bánh xe dẫn hướng nâng lên khỏi mặt đường nhỏ trường hợp bánh dẫn hướng tiếp xúc với mặt đường với vận tốc km/h GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 97 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa  Đồ mô-men phản hồ i bánh xe tiế p xúc mă ̣t đường với vâ ̣n tố c 20 km/h  Nhận xét: o Lúc xe chuyển đ ộng nên mô-men ma sát ta ̣i bánh xe giảm nên mô-men cản đô ̣ng điề u khiể n góc lái xe quân sự giảm Do vậy, người điề u khiể n có cảm giác nhe ̣ xe chuyể n đ ộng o Nế u v ận tố c càng cao thì cảm giác sẽ càng nhe ̣ đố i với ̣ thố ng lái khơng có trơ ̣ lực Hình 4.12: Mơ-men phản hờ i xe chuy ển động với vận tố c bằ ng 20km/h Nội dung ba: Thử nghiệm tính tóan thời gian trễ hệ thống lái khơng trục lái điều khiển từ xa qua mạng WIFI (sẽ trình bày phần tiếp sau) GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 98 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa 4.2 Đo thời gian trễ hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa 4.2.1 Thuật tốn tính thời gian trễ hệ thống lái SBW điều khiển từ xa Dữ liệu từ xe truyền từ máy tính Master ðến Slave Dữ liệu đựợc truyền đến máy tính xe (Slave) Dữ liệu nhận lại máy tính Master So sánh hai liệu, dừng đếm thời gian Hình 4.13: Lưu đồ tính thời gian trễ ̣ thố ng lái gián ti ếp từ xa Nguyên lý hoạt động tính thời gian trễ điều khiển ̣ thố ng lái t xa (Nút nhấn nút kić h hoa ̣t ̣ thớ ng lái ho ặc nút Event1), hình 4.13 người điều khiển gửi lệnh lái thông qua nút nh ấn (Event1) liệu từ xe truyền từ máy tính Master (máy chủ) đến Slave (máy nhận) đồng hồ thời gian khởi động máy Master, tín hiệu liệu truyền đến máy tính xe (Slave) đồng hồ thời gian tắt đồng thời liệu từ máy Slave gửi tín hiệu máy Master đồng thời (Event1) tự động tắt so sánh hai liệu, dừng đếm thời gian GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 99 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa 4.2.2 Thuật tốn đo thời gian trễ Hình 4.14: Chương trình đo thời gian trễ 4.2.3 Kết Thời gian trễ điều khiển lái từ xa người điều khiển gửi lệnh lái tbằng cách xoay vô lăng điều khiển (Event1) liệu từ xe truyền từ máy tính Master (máy chủ) đến Slave (máy nhận) đồng hồ thời gian khởi động máy Master, tín hiệu liệu truyền đến máy tính xe (Slave) đồng hồ thời gian tắt đồng thời liệu từ máy Slave gửi tín hiệu máy Master lúc (Event2) so sánh hai liệu, dừng đếm thời gian Số lần đo thời gian trễ thực lần Kết thực nghiệm thu thập thời gian trễ hiển thị sau:  Lần thời gian trễ là: 0.5 s  Lần thời gian trễ là: 0.7 s  Lần thời gian trễ là: 0.6 s  Lần thời gian trễ là: 0.5 s  Lần thời gian trễ là: 0.5 s  Nhận xét: o Thời gian trễ điều khiển hệ thống lái từ xa qua mạng WIFI phụ thuộc phần lớn tốc độ truyền mạng Do có chênh lệch thời gian trễ lần đo, nên nhóm chọn phương án lấy trung bình giá trị o Kết thời gian trễ đo là: 0.5s GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 100 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 5.1 Kết luận Qua thời gian nghiên cứu thực hiê ̣n đề tài đã đa ̣t đươ ̣c mô ̣t số kế t sau :  Thiết kế điều khiển hệ thống lái không trục lái từ xa thông qua mạng Wifi  Ứng dụng mơ hình xe điều khiển từ xa có hệ thống lái SBW để phục vụ thí nghiệm, cụ thể xe chạy tự động tương lai  Đánh giá kết thực nghiệm điều khiển hệ thống lái SBW từ xa qua WIFI  Đo thời gian trễ việc điều khiển hệ thống lái SBW từ xa qua thiết bị WIFI  Xác định đáp ứng vôlăng điều khiển góc lái cấu lái thơng qua điều khiển từ xa  Cảm giác lái điều khiển xe quân từ xa thay đổi theo yếu tố: vận tốc xe, ma sát mặt đường (phụ thuộc vào số tác nhân trình bày )  Do thời gian làm đề tài không nhiều, lại thời gian phát thiết kế chế tạo phần khí xe điều khiển từ xa nên việc đưa mục tiêu thực gần đầy đủ hệ thống lái SBW, nhiên cịn gặp nhiều khó khăn việc điều khiển không dây, đặc biệt đường truyền qua mạng Wireless, nên điều khiển hệ thống lái SBW mạng nội Mơ hình xe quân điều khiển từ xa kết hợp nhóm bốn người thực Nhưng thời gian thực hệ thống không đồng nên chưa có kết hợp hệ (thống hệ thống lái, hệ thống ga, hệ thống phanh cấu sang số) với việc thử nghiệm chưa đạt kế hoạch đề GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 101 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa 5.2 Hạn chế Về bản, đề tài hoàn thành, tác giả nhận thấy cịn nhiều thiếu sót Nhưng kiến thức hạn hẹp thời gian thực đề tài ngắn nên chưa khắc phục thiếu sót Cụ thể nghững thiếu sót sau:  Mơ hình điều khiển hệ thống lái SBW từ xa Tuy hồn thành mơ hình vẫn chưa đ ạt thẫm mi ̃ và chưa đa ̣t đươ ̣c độ xác cao, việc thử nghiệm xe chưa kết hợp hệ thống với nhau, chưa thiết kế khí động học xe ô tô…nên áp dụng làm thí nghiệm trường học tiếp tục phát triển thêm thành phương tiện hoàn chỉnh phục vụ cho quân  Điều khiển hệ thống lái SBW từ xa  Do thời gian truyền thơng qua mạng cịn bị trễ nên khơng có cảm giác lái khơng mong muốn thực tế  Phầ n điê ̣n chưa lâ ̣p trin ̀ h đươ ̣c chế đô ̣ dự phòng trường hơ ̣p mấ t tín hiệu điều khiển hay bị nhiễu sóng (Xe tự phanh gặp trường hợp này)  Do trình trạng điều khiển chưa hoàn hảo nên ứng dụng xe ều khiển từ xa mơi trường khơng có người có độ an tồn chưa cao Đây mơ ̣t vấ n đề lớn cầ n phải nghiên cứu sâu và cầ n góp sức của nhiề u người nghiên cứu  Tính bảo mật chưa cao 5.3 Hƣớng nghiên cƣ́u Với kết đạt hạn chế đề tài, nhóm nghiên cứu chúng tơi tiếp tục nghiên cứu phát triển thêm hệ thống SBW điều khiển từ xa theo mô ̣t số hướng sau:  Sẽ nghiên cứu điều khiển xe qua mạng vị trí điều khiển không áp dụng mạng nội  Hoàn thiện thiết kế xe ều khiển từ xa chuyên dùng cho các nhiê ̣m vụ đặc biệt vào vùng nguy hiểm, đô ̣c ̣i v.v  Nghiên cứu truyề n dữ liê ̣u điề u khiể n qua ma ̣ng không dây mà phải đảm bảo đường truyền ổn định bảo mật GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 102 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS.Nguyễn Bá Hải, Jee-Hwan Ryu, “A intuitive interface for the teleoperation of wheeled and tracked vehicles”, International Conference on Control, Automation and Systems 2010, Oct 27-30, 2010 in KINTEX, Gyeonggi-do, Korea [2] TS Nguyễn Bá Hải, “Lập trình LabVIEW, trình độ bản”, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM [3] Nguyễn Hữu Cẩn, “Lý thuyết ô tô, máy kéo”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 [4] Yih, P Gerdes, J.C, “Modification of vehicle handling characteristics via steer-by-wire”, Control Systems Technology, IEEE Transactions,vol 13, pp 965- 976, 2005 [5] Framework: bao gồm thiết bị phần cứng phần mềm [6] Se-Wook Oh cộng sự, “The Design of a Controller for The SteerBy-Wire System”, JSME International Journal, 2004 [7] Sanket Amberkar, Farhad Bolourchi, Jon Demerly and Scott Millsap, “A control system methodology for steer by wire systems”, SAE World Congress, Detroit, Michigan, 2004 [8] CD Team 21 of Toyota, “Kỹ thuật viên chuẩn đoán gầm xe”, 2003 [9] Recent Patents on Measurement and Estimation in Brake-By-Wire Technology Reza Hoseinnezhad§ and Alireza Bab-Hadiashar* Faculty of Engineering and Industrial Sciences, Swinburne University of Technology, John Street, Hawthorn, Victoria 3122, Australia Received: July 29, 2008; Accepted: October 27, 2008; evised: November 13, 2008 [10] Program-level Soft Error Derating in a Brake-by-Wire System Daniel Skarin and Johan Karlsson Department of Computer Science and Engineering Chalmers University of Technology Göteborg, Sweden Martin Sanfridson Volvo Technology Goteborg, Sweden GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 103 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa [11] Environment for Brake by Wire System Development Katharina Wennerstrom Master’s thesis 20 p D-Level Department of Computer Science and Electronics Malardalens University, Vasteras Examiner: Denny Aberg Supervisor: Peder Norin October 5, 2006 [12] Yixin Yao, “Vehicle Steer-by-Wire System Control”, SAE International 2006 [13] Trầ n Văn Lơ ̣i , Luâ ̣n vă th ạc sĩ “Nghiên cứu và chế tạo ̣ thố ng lái bằ ng dây” Đa ̣i Ho ̣c GTVT Hà Nô ̣i- Cơ Sở [14] Dirk Odenthal, Tilman Bunte, Heinz-Dieter Heitzer and Christoph Eicker, “How to make steer-by-wire feel like power steering”, Institute of Robotics andMechatronics, Oberpfaenhofen, D-82230 Wessling, Germany, 2002 [15] Yixin Yao, “Vehicle Steer-by-Wire System Control”, 2006 SAE World Congress 2006-01-1175, Hoa Kỳ [16] Lê Sĩ Toàn, Đồ Án Tốt Nghiệp “Nghiên cứu thiết kế biều khiển PID để điều khiển động điện chiều sở lập trình LabVIEW”,Khoa Cơ Khí, Đại Học GTVT-Cơ Sở 2, 2011 [16] Internet http://www.google.com.vn http://www.hocdelam.org http://www.solidworkstutorials.com http://www.dientuvietnam.net http://www.oto-hui.com http://www.ni.com GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang 104 HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc S K L 0 ... nghiệm ̣ thố ng lái không tr ục lái ơtơ, từ hồn thiện phát triển hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa ? ?tô, là tiền đề quan trọng bước phát triển cho hệ thống lái điều khiển từ xa lái xe...  Điều khiển trực tiếp hệ thống lái thông thường  Điều khiển vôlăng điều khiển hệ thống lái (ở chế độ chế độ lái hệ thống lái không trục lái)  Điều khiển từ xa vô lăng điều khiển hệ thống lái. .. lái điều khiển từ xa ô tô GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải Trang HVTH:Nguyễn Như Xuân Phúc Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa  Thực nghiệm ô tô thật, điều