Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ VĂN HỢP NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG LÁI KHƠNG TRỤC LÁI TẠI VỊ TRÍ GIỚI HẠN QUAY VÒNG CỦA VÀNH TAY LÁI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, năm 2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH oOo - LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ VĂN HỢP NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG LÁI KHƠNG TRỤC LÁI TẠI VỊ TRÍ GIỚI HẠN QUAY VỊNG CỦA VÀNH TAY LÁI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG Tp HồChí Minh, 2013 Luan van Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGƠ VĂN HỢP Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16 / 10 / 1986 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: Mỏ Cày Nam – Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ riêng ñịa liên lạc: 242 – Tân Phong – Thành Thới A – Mỏ Cày Nam – Bến Tre ðiện thoại quan: ðiện thoại nhà riêng: 0977079973 Fax: E-mail: hopckdspkt@gmail.com II QUÁ TRÌNH ðÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ ñào tạo: Thời gian ñào tạo từ ……/…… ñến ……/ Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: ðại học: Hệ ñào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ … Nơi học (trường, thành phố): Trường ðHSPKT Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu hệ thống truyền lực 4WD Ngày & nơi bảo vệ ñồ án, luận án thi tốt nghiệp: 10/2010 Trường ðHSPKTTpHCM Người hướng dẫn: Ths Trần ðình Quý III QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 2010 - 2011 Cơng ty tơ ðƠ THÀNH Bảo trì xe 2011 - Trường CðGT Vận Tải TpHCM Giảng dạy CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI HVTH: NGÔ VĂN HỢP Trang i Luan van Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái LỜI CAM ðOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) NGÔ VĂN HỢP CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI HVTH: NGÔ VĂN HỢP Trang ii Luan van Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái LỜI CÁM ƠN Sau năm thực hiện, ñề tài “Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái” hồn thành Ngồi cố gắng nổ lực cá nhân, thân tơi giúp đỡ đóng góp ý kiến, lời khun từ thầy cơ, bạn bè khích lệ động viên từ gia đình thời gian qua Trước tiên, tơi xin chân thành cám ơn gia đình động viên ủng hộ, tạo điều kiện cho tơi học tập hồn thành ñề tài Xin chân thành cám ơn quý thầy tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức để tơi hồn thành mơn học khóa học, quý thầy cô anh em trung tâm Học ðể Làm tạo điều kiện cho tơi có không gian học tập nghiên cứu ðặc biệt biết ơn sâu sắc ñến Thầy PGS TS Nguyễn Hữu Hường Thầy TS Nguyễn Bá Hải người trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo truyền đạt kiến thức hữu ích, ln động viên nhắc nhở tơi suốt q trình tơi thực đề tài Tơi xin chân thành cám ơn Ngơ Văn Hợp CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang iii Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái TĨM TẮT Ngày cơng nghệ thơng tin kỹ thuật phần mềm phát triển mạnh mẽ Những thành tựu lĩnh vực giúp cho tơ ngày trở nên thơng minh Trong đó, phát triển theo hướng công nghệ SBW ứng dụng ô tơ quan tâm,đồng thời hứa hẹn mang lại hồn thiện tính điều khiển xe tính an tồn Hiện SBW xu hướng tơ tương lai chúng có nhiều ưu điểm so với hệ thống lái truyền thống Trong hệ thống lái truyền thống người lái tác động vào vơ lăng góc lái định, góc lái truyền qua trục lái tới cấu lái làm xoay bánh xe Còn hệ thống SBW người lái xoay vơ lăng nhờ cảm biến phát góc quay vơ lăng, sau gởi tín hiệu đến ñiều khiển ñiện (ECU) ECU ñiều khiển ñộng ñiện cấu bánh xe ñể xoay bánh xe chuyển động theo góc xoay vơ lăng ðiều cho phép thiết kế, bỏ trục lái Khi bỏ trục lái hệ thống SBW mang lại nhiều lợi ích như: trọng lượng xe giảm xuống, buồng lái rộng hơn, khơng bị rị rỉ dầu linh hoạt việc bố trí hệ thống xe Tuy nhiên, bên cạnh thuận lợi SBW có nhược điểm người lái cảm giác lái không cịn trục lái ðiều dẫn đến an tồn điều khiển xe Do đề tài tơi trình bày phương pháp tái tạo cảm giác lái để tái tạo cảm giác lái thực Bên cạnh đó, tái tạo ñược cảm giác lái thực hệ thống SBW cịn vấn đề cần giải vơ lăng ổn định vị trí giới hạn (lock – to - lock) Trong luận văn tơi đề xuất phương pháp ổn định tay lái vị trí giới hạn quay vịng nhằm cải thiện cảm giác lái ổn ñịnh vành tay lái ðặc tính giới hạn cho phép lái xe cảm nhận ñược ñộ cứng tường ảo xoay vô lăng tới vị trí khóa Nghiên cứu kiểm tra thơng qua thí nghiệm thực tế kết phương pháp ổn ñịnh tay lái ñược ñề xuất cho phép ổn ñịnh tay lái so với trường hợp bình thường số: vị trí, lực, mơ men… CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang iv Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái ABSTRACT Today, information technology and software engineering flourished New achievements in the field of automobile helped to become more intelligent In particular, the development of technology towards applications in the automotive SBW have been interested, and also promises to bring perfection in the vehicle control and safety Currently SBW is a trend of future cars, as they have several advantages compared with conventional steering system In the traditional system, the driver drive impacts on the steering wheel a certain steering angle, steering angle is transmitted to the drive shaft and to rotate the steering wheel And now for the SBW system, the steering wheel and rotate the sensor by detecting the angle of rotation of the steering wheel, then send a signal to the power control (ECU) ECU controls the electric motor gear mechanism to rotate the wheels in motion with rotation of the steering wheel This enables the design, we can remove drive shaft When the drive shaft is removed SBW system brings many benefits such as reduced weight, wider cockpit, no oil leaks and flexibility in the layout of the vehicle system However, besides the advantages that the SBW downside is that the driver will lose steering feel when no longer drive shaft This leads to loss of safe driver Hence in this topic I will re- create the sensation method can drive to re- create the feeling of actually driving Besides, despite reproduce real driving pleasure but SBW system remains a problem to be solved is that the steering wheel is unstable at limit position (lock - to - lock) In this essay, I have proposed a method of steering stability at the position limits rotation to improve steering feel and steering wheel steady Character limits driving feel of the virtual wall stiffness when turning the steering wheel to the locked position Research has been tested through practical experiments and results of stable steering method proposed allows stable steering compared with the parameters: position, force, torque CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang iv Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vòng vành tay lái DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT SBW – Steer by Wire: Hệ thống lái không trục ECU – Electronic Control Unit: Bộ ñiều khiển ñiện tử ABS – Anti – lock Brake System: Hệ thống chống hãm (bó) cứng phanh EPS – Electric Power Steering: Trợ lực lái ñiện ACC – Active Cruise Control: ðiều khiển hệ thống ga tự ñộng PID – Proportional Integral Derivative: Tỉ lệ - Tích phân - ðạo hàm LabVIEW – Laboratory Virtural Instrumentation Engineering Workbench: Phần mềm lập trình cơng ty National Instruments, Hoa Kỳ GPS – Global Positioning System: Hệ thống ñịnh vị tồn cầu DBW – Drive by Wire: Dẫn động dây VCM – Variable Cylinder Management: Kiểm soát số xylanh hoạt ñộng DOF – Degree of Freedom: Bậc tự I/O – Input/Output: Tín hiệu đầu vào/ Tín hiệu ñầu GUI – Graphical User Interface: Giao diện người dùng đồ họa HW – Handwheel: Vơ lăng RW - Roadwheel: Bánh xe PO – Passivity Observer: Bộ quan sát bị ñộng PC – Passivity Controller: Bộ ñiều khiển bị ñộng VE – Virtual Environment: Môi trường ảo HO – Human Operator: Người ñiều khiển (hoặc Con người) CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI HVTH: NGÔ VĂN HỢP Trang v Luan van Nghiên cứu ổn ñịnh hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Hệ thống lái tơ ñầu tiên Karl Benz năm 1885 13 Hình 1.2: Cấu tạo hệ thống lái phổ biến 14 Hình 1.3: Hệ thống lái điều khiển dây (Drive By Wire) xe Nissan 14 Hình 1.4: Góc Camber 17 Hình 1.5: Góc Camber dương Camber âm 17 Hình 1.6: Góc Caster 18 Hình 1.7: Góc Kingpin 18 Hình 1.8: ðộ chụm bánh xe 19 Hình 1.9: Bán kính quay vịng tô 19 Hình 1.10: Xe Land Glider hãng xe Nissan với hệ thống lái Drive-by-Wire 20 Hình 1.11: Khơng gian rộng lớn bên xe Hy-wire GM 21 Hình 1.12: Các thiết bị kiểm tra hệ thống lái tự ñộng xe Mercedes 22 Hình 1.13: ðiều khiển đỗ xe từ xa ứng dụng xe Su Rui BYD Trung Quốc23 Hình 1.14: Hình ảnh mơ hệ thống Drive-by-wire 24 Hình 1.15: Cơng nghệ điều khiển dây ứng dụng cho xe tương lai 25 Hình 1.16: Cơng nghệ by – Wire ứng dụng ñộng i – VTEC 3.5 xe Honda Odyssey 2005 26 Hình 1.17: Chuyển đổi từ hệ thống lái thường sang hệ thống Steer-By-Wire 27 Hình 1.18: Cảm nhận người trạng thái vật thể 29 Hình 1.18a: Sơ ñồ cấu trúc giao diện haptics 31 Hình 1.18b: Mơ hình haptics tương tác người với môi trường 33 Hình 1.19: Thiết bị phản hồi lực Exoskeleton 34 Hình 1.20: Thiết bị CyberForce 34 Hình 1.21: FREFLEX [Ohio University Website, Robert L Williams] 35 Hình 1.22: Cánh tay “Master Arm” trường đại học Southern Methodist 36 Hình 1.23: Master II, Rutgers University 37 Hình 1.24: Thiết bị hiển thị lực giữ bàn tay 37 CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang vi Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái Hình 1.25: Thiết bị CyberGlove 37 Hình 1.26: Thiết bị CyberGrasp Exoskeleton 37 Hình 1.27:Thiết bị Phantom 38 Hình 1.28: Thiết bị Pantograph trường ðại học McGil 38 Hình 1.29: (a) Hệ thống ñào tạo phẩu thuật ñầu gối (b) Thiết bị kính xoay khớp giả (Mock Arthroscope) (bên trên) so sánh với thiết bị thực tế (bên dưới) 39 Hình 1.30: Cần điều khiển phản hồi lực Sidewinder, Microsoft Corp chuột phản hồi lực WingMan, Logitech 39 Hình 1.31: Sơ đồ cấu trúc cho ứng dụng thực tế ảo kết hợp âm thanh, thị giác phản hồi haptics 40 Hình 1.32: Sơ đồ khối thuật tốn biểu diễn haptics 41 Hình 1.33a: Khái niệm tường ảo miêu tả tương tác bậc tự (1DOF) 42 Hình 1.33b: Sơ đồ mạch ñiện mắt thần 43 Hình 1.34: Giao diện Haptics sử dụng ñiều khiển xe từ xa 44 Hình 1.35: Thiết bị giao diện điều khiển xe 44 Hình 1.36: Công nghệ haptics hệ thống iDrive hãng BMW 45 Hình 1.37: Tương tác với hình ảnh ba chiều phẫu thuật từ xa 45 Hình 1.38: Tương tác với hình ảnh ba chiều thơng qua cánh tay robot 46 Hình 1.39: Giao diện phần mềm LabVIEW phiên 2009 48 Hình 1.40: Một robot (Spider) phát triển dựa lập trình LabVIEW 49 Hình 1.41: Khả kết hợp phần cứng LabVIEW 49 Hình 1.42: Sơ ñồ ñiện ñộng DC 50 Hình 1.43: Sơ đồ cấu trúc điều khiển vận tốc điển hình động DC 51 Hình 1.44: Sơ đồ điều khiển vận tốc ñộng DC 52 Hình 1.45: Cơ cấu cần điều khiển vị trí 54 Hình 1.46: Sơ đồ điều khiển vị trí PID 54 Hình 1.47: Mơ tả giá trị đặt, giá trị đo diện tích sai lệch 56 Hình1.48: Phối cảnh kết nối phần cứng ñiều khiển PID ñộng DC 57 Hình 1.49: Sơ đồ mạch điện kết nối phần cứng ñiều khiển PID ñộng DC 57 Hình 1.50: Sơ đồ thuật tốn điều khiển động DC theo vị trí PID 58 CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang vi Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái Hình 4.15: Giao diện hiển thị thơng tin ổn định cấu vơ lăng vị trí giới hạn quay vịng CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 118 Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vòng vành tay lái a c * M } E|E E 0 ~ 0, j ⩝ ~ F7q v ∆E } | b s v % ∑js |, e ª , |, ve ă j ă e v vL v % |, â s j ă ă0, vL v ~ % |, e § s j j: s s v }, |, |, e Hình 4.16: Giao diện cài đặt thơng số thuật tốn ổn định vơ lăng Chú thích hình 4.16 Hình 4.16 có thành phần sau: - Khung a: có chức kết nối dừng card điều khiển mơ hình - Khung b: có nhiệm vụ thiết lập hệ số cho thuật toán ổn định vơ lăng - Khung c: Cơng thức thuật tốn ổn định vơ lăng vị trí giới hạn quay vòng CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 119 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái 4.4.2.2 Giao diện lập trình thuật tốn ổn định vơ lăng Cũng tương tự giao diện lập trình thuật toán tái tạo cảm giác lái, lúc giao diện lập trình thuật tốn ổn định vơ lăng vị trí giới hạn quay vịng hiển thị hình 4.17 Hình 4.17: Giao diện lập trình thuật tốn ổn ñịnh vô lăng SBW CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 120 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái 4.5 Thí nghiệm 4.5.1 Các thơng số mơ ðầu tiên, chúng tơi sử dụng điều khiển PID để điều khiển vị trí vơ lăng Thuật tốn ổn định vơ lăng vị trí giới hạn quay vịng giới thiệu phần 3.4 ðể tái tạo ñược cảm giác lái ổn ñịnh vơ lăng vị trí giới hạn quay vịng thơng số chọn sau: Bảng 4.7: Các thông số dùng mô J w : 0.019 ( kg m / s ) Hằng số quán tính hệ thống lái bw : 0.368 ( Nms) Hằng số ñộng học hệ thống lái G feel :1 Hằng số lựa chọn cảm giác thoải mái người lái Kt : 0.581 ( Nm / Amp) Chọn từ thơng số động DC Ka : 0.3 Hệ số phụ chọn dựa lượng momen xoắn mong muốn thông tin momen xoắn phản hồi Kv : Vv : 60 (km / h) Một vận tốc cố định chọn cho mơ phần K fc : 0.03 Chọn dựa biểu ñiều khiển tự Trong trường hợp tốt nhất, hệ số ñảm bảo dao ñộng nhỏ HW ñiều khiển tự Kp: 2.5 Hệ số ñiều khiển PD, phương pháp chọn lựa: Ziegler–Nichols Kltl: 100 Góc khóa vơ lăng vị trí giới hạn 4.5.2 Ví dụ mơ Trong phần này, tơi minh họa hoạt ñộng PO PC mơ tường ảo đơn giản với mối quan hệ trở kháng (tín hiệu đầu vào vận tốc, tín hiệu đầu lực) Sự mơ thực phần mềm LabVIEW Bức tường CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 121 Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái ảo mơ hình lị xo giảm chấn hình 4.18 Chúng ta dễ dàng tạo hoạt ñộng hệ thống cách thiết lập thông số giảm chấn b tới giá trị âm Bức tường tạo lực x(t) > Trong mơ phỏng, tường khảo sát vận tốc quỹ đạo hình sin [hình 4.20a] Với giảm chấn dương [ k = 2.5 kN/m , b = 50 Ns/m, hình 4.20b], lúc giá trị PO tăng theo thời gian Tôi ñã sử dụng phần mềm LabVIEW ñể mô hệ thống giao diện haptics Hệ thống giao diện haptics (hình 4.19) bao gồm: người ñiều khiển hay người (HO), giao diện haptics, PC, môi trường ảo Chú ý PC xuất hình 4.19 kết nối song song Bức tường ảo bao gồm số lò xo klò xo = 2.5 kN/m Chúng ta thiết lập PO để kiểm tra mơi trường ảo PC Chúng ta giả sử HI có giá trị giảm chấn b dương Như theo mơ hình hình 4.18 bảng 3.2 ta thiết lập thuật tốn để ổn định vơ lăng sau: } ¬% Trong đó: v Vi: ê ă ă | 3.27 v % ∑js |, e , |, ve j vếL v % |, e â s j ă ă0, vL v ~ % |, e § s j j: s s v |, |, e CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 122 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái | } % Hình 4.18: Mơ hình tường ảo đơn giản để kiểm tra mơ PO/PC |V Bộ PC Con người }V |, | Giao diện haptics α } }, Mơi trường ảo Hình 4.19: Mơ hình mơ hệ thống haptics hồn chỉnh ñiều khiển bị ñộng Các khối hệ thống (trái sang phải) người ñiều khiển, giao diện haptic, ñiều khiển bị ñộng (α), môi trường ảo CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 123 Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái (a) (b) Hình 4.20: ðường đặc trưng mơ hệ thống tường ảo ñơn giản (a) Biên dạng vận tốc hình sin, (b) Năng lượng hao mịn hệ thống giảm chấn dương 4.5.3 Thí nghiệm ðể dễ dàng nhận xét đánh giá, tơi chia thành thí nghiệm Trong thí nghiệm PO đại diện cho dịng lượng vào PC VE Trong thí nghiệm đầu tiên, khơng có PC, người điều khiển tiếp cận với tường ảo có độ cứng k = 2.5 kN/m với thời gian thí nghiệm từ tới 100 giây Tiến hành thí nghiệm ta thu đồ thị hình 4.21: quan sát [hình 4.21a] ta thấy vơ lăng dao động liên tục quanh vị trí trung tâm ñiều dẫn ñến ổn ñịnh Tương tác khơng ổn định, kết dao động quan sát xung lực [hình 4.21b], giá trị PO [hình 4.21c] giá trị dương (tăng theo thời gian) CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 124 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái (a) (b) (c) Hình 4.21: Kết thí nghiệm: tương tác với mơi trường ảo (độ cứng k = 2.5 kN/m) Bộ điều khiển bị động (PC) khơng hoạt động (a) Vị trí, (b) Lực, (c) Năng lượng Nhìn hình 4.21 ta thấy vị trí vơ lăng dao động liên tục chạm vào tường ảo Còn lực tiếp xúc với độ mạnh lớn, mức cao gần 80N Cịn lượng tăng theo thời gian Chính điều cho vơ lăng ổn định cao chạm vào vị trí giới hạn(hay tường ảo) ðiều nhìn thấy kỹ video mơ quay lại Cho nên để dập tắt dao động vơ lăng ta tiến hành thí nghiệm thứ hai có PO PC CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 125 Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vòng vành tay lái (a) (b) (c) Hình 4.22: Kết thí nghiệm: tương tác với mơi trường ảo (ñộ cứng k = 2.5 kN/m) Bộ ñiều khiển bị động (PC) hoạt động, (a) Vị trí, (b) Lực, (c) Năng lượng Trong thí nghiệm thứ 2, có PC, người ñiều khiển tương tác với vận tốc thông số giống trường hợp (chưa có PC), tương tác đạt ổn định sau khoảng lần nảy lên, điều có nghĩa sau khoảng lần dao động vơ lăng trở trạng thái cân (trạng thái tự định tâm) [hình 4.22a] Giá trị lực có giảm xuống [hình 4.22b] khơng đáng kể Cịn lượng ñược tạo hệ thống ñược giảm xuống, ñiều chứng tỏ ñưa PC vào thuật tốn tiêu tán bớt phần lượng ñược tạo hệ thống [hình 4.22c] CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 126 Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vòng vành tay lái CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Qua hai hình: hình 4.23 (trường hợp khơng có PC) hình 4.24 (trường hợp có PC) ta thấy khơng có PC đưa vào thuật tốn vơ lăng dao ñộng liên tục (ñường màu trắng lượng (ñường màu ñỏ) tăng theo thời gian Như vậy, trường hợp chưa có PC đưa vào thuật tốn làm cho vơ lăng lái lúc bị rung động, làm người lái giữ vô lăng thời gian dài Do đó, dẫn đến an tồn điều khiển Hình 4.23: Kết thí nghiệm: tương tác với mơi trường ảo (độ cứng k = 2.5 kN/m) Bộ ñiều khiển bị ñộng (PC) khơng hoạt động ðường màu đỏ thể lượng tạo hệ thống, màu trắng thể vị trí vơ lăng Cịn trường hợp có PC đưa vào thuật tốn ta thấy đồ thị vị trí (đường màu trắng) tăng lúc đầu sau khơng tăng từ từ giảm dẩn trở vị trí cân ðiều chứng tỏ vơ lăng ổn định đồ thị vị trí vơ lăng (đường màu trắng) sau khoảng lần nảy lên ñưa trạng thái cân Cho nên PC CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 127 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái đưa vào thuật tốn để ổn định vơ lăng vị trí giới hạn, giúp cho người điều khiển có cảm giác êm dịu điều khiển vơ lăng vị trí giới hạn quay vịng Hình 4.24: Kết thí nghiệm: tương tác với mơi trường ảo (ñộ cứng k = 25 kN/m) Bộ ñiều khiển bị ñộng (PC) hoạt ñộng ðường màu ñỏ thể lượng tạo hệ thống, màu trắng thể vị trí vơ lăng Qua hai hình 4.23 4.24 ta thấy PO PC khơng hoạt động hệ thống ổn định cao (vị trí khơng ổn ñịnh, lượng tăng cao) Còn PO PC ñược kích hoạt hệ thống ổn định 5.2 Hướng phát triển Vấn ñề nên nghiên cứu tiếp tương lai ứng dụng thuật tốn ổn định để tiến hành thí nghiệm ổn định vơ lăng xe thực tế vị trí giới hạn quay vịng Cơng việc tìm thuật tốn để ổn định vơ lăng vị trí giới hạn CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 128 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Bá Hải, “Lập trình LabVIEW, trình độ bản”, Nhà xuất ðại học quốc gia TP.HCM, 2012 [2] Liu, A Chang, S., “Force feedback in a stationary driving simulator”, Systems, Man and Cybernetics Intelligent Systems for the 21st Century., IEEE International Conference, Canada, vol 2, pp 1711- 1716, 1995 [3] Paul Yih “Steer – by – Wire: Implications For Vehicle Handling And Safety” the committee on graduate studies of Stanford University, January 2005 [4] D Odenthal, T Bunthe, H.-D Heitzer, and C Heiker, “How to make SBW feel like power steering”, Proceedings on the 15th IFAC World Congress on Automatic Control, Barcelona, 2002 [5] D van Raaij “Application of bilateral control in Steer-by-Wire” Eindhoven University of Technology Department Mechanical Engineering Control Systems Technology Group, Eindhoven, January, 2008 [6] Ba-Hai Nguyen, Jee-Hwan Ryu “Semi-Experimental Results on a Measured Current Based Method for Reproducing Realistic Steering Feel of Steer-By-Wire Systems” The 15th Pacific Automotive Engineering Conference – APAC15 [7] Yixin Yao, “Vehicle Steer-by-Wire System Control”, SAE International 2006 [8] Kenneth Salisbury and Francois Conti [Stanford University] and Federico Barbagli [Stanford University and University of Siena, Italy] “Haptic Rendering:Introductory Concepts” IEEE Computer Graphics and Applications March/April 2004 [9] A Fisch, C Mavroidis, Y Bar-Cohen, and J Melli-Huber “Haptic Devices for Virtual Reality, Telepresence and Human-Assistive Robotics” [10] Anand P Naik “Role of Vehicle Dynamic Modeling Fidelity With Haptic Collaboration In Steer By Wire Systems” Department of Mechanical and Aerospace CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 129 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái Engineering State University of New York at Buffalo Buffalo, New York 14260, JULY 2007 [11] Mir Zayed Hasan “Experimental Evaluation of the Projection-based Force Reflection Algorithms for Haptic Interaction with Virtual Environment” Graduate Program in Electrical and Computer Engineering, 2012 [12] Ba-Hai Nguyen, Hai-Bac Ngo, Jee-Hwan Ryu, “Novel Robust Control Algorithm of DC Motors” The 6th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI 2009) [13] Sanket Amberkar, Farhad Bolourchi, Jon Demerly and Scott Millsap “A Control System Methodology for Steer by Wire Systems” SAE International 2004 [14] Ba-Hai Nguyen, Jee-Hwan Ryu “Direct Current Measurement Based Steer-By-Wire Systems for Realistic Driving Feeling” IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2009) Seoul Olympic Parktel, Seoul, Korea July 5-8, 2009 [15] Se – Wook OH, Ho – Chol CHAE, Seok – Chan YUN and Chang – Soo HAN “The Design of a Controller for the Steer – by – Wire System”JSME International Journal, Series C, Vol.47, No.3, 2004 [16] Richard J Adams “Stable Haptic Interaction with Virtual Environments” Program Authorized to Offer Degree: Department ofElectrical Engineering, University of Washington, 1999 CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 130 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái PHỤ LỤC Các báo gởi đăng tạp chí khoa học công nghệ GTVT - Nghiên cứu thuật tốn tái tạo cảm giác xúc giác lái vơ lăng tơ - Nghiên cứu ổn định vơ lăng hệ thống lái không trục lái CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 131 Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vòng vành tay lái PHỤ LỤC Bảng vẽ mơ hình hệ thống lái khơng trục lái CBHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG TS NGUYỄN BÁ HẢI Trang 132 Luan van HVTH: NGÔ VĂN HỢP ... ñịnh hệ thống lái khơng trục lái (SBW) vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái Vì vậy, tơi chọn ñề tài ? ?Nghiên cứu ổn ñịnh hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái? ?? ñể... Luan van HVTH: NGƠ VĂN HỢP Nghiên cứu ổn định hệ thống lái khơng trục lái vị trí giới hạn quay vòng vành tay lái - Luận văn thạc sĩ ? ?Nghiên cứu phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ ñiều... tính hệ thống lái thường, sau tiến hành nghiên cứu hệ thống lái khơng trục lái để thí nghiệm ổn định hệ thống lái SBW vị trí giới hạn quay vịng vành tay lái - Thiết kế mơ hình vơ lăng hệ thống lái
Ngày đăng: 02/02/2023, 09:50
Xem thêm:
