Hcmute nghiên cứu chế tạo hệ thống phanh abs phần thuật toán điều khiển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS PHẦN: THUẬT TOÁN ÐIỀU KHIỂN S K C 0 9 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 11/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS PHẦN: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN GVHD: Ts Nguyễn Bá Hải SVTH: Trần Bá Trung MSSV: 080532 Tp.HCM Tháng 11 năm 2012 Luan van Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.HCM,… ngày…… tháng……năm 2012 Giáo viên hướng dẫn Ts Nguyễn Bá Hải Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ MỤC LỤC Giới thiệu chung Lý chọn đề tài Bố cục đề tài Chương I : Dẫn nhập 1.1 Lịch sử phát triển cấu ABS 1.2 Nội dung, nhiệm vụ đề tài 1.3 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.4 Mục tiêu đề tài Chương II : Cơ sở lý luận sở thực tiễn 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh trang bị ABS 2.1.1 Chức nhiệm vụ nguyên lý làm việc 2.1.1.1 Chức nhiệm vụ 2.1.1.2 Nguyên lý làm việc 2.2 Phân loại ABS 12 2.3 Một số sơ đồ điển hình 15 Chương III Nội dung nghiên cứu 3.1 Lực phanh sinh bánh xe 18 3.2 Viết chương trình điều khiển LabVIEW 20 3.3 Mô động phanh bánh xe 21 3.3.1 Mô chưa có ABS 21 3.3.2 Hệ thống phanh chống bó cứng phanh (ABS) 23 3.3.3 Mô dùng LabVIEW 23 Chương IV : Kết luận-Đề nghị-Vận dụng Phát triển đề tài 27 Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ GIỚI THIỆU CHUNG Lý chọn đề tài Cơ cấu phanh cấu an toàn chủ động ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nền công nghiệp ô tô ngày phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày lớn Các xe ngày thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh yêu cầu đặt với cấu phanh cao nghiêm ngặt Một ô tơ có cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao có khả phát huy hết cơng suất, xe có khả chạy tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an tồn hiệu vận chuyển ô tô 10% số vụ tai nạn xảy trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh trượt đi, dẫn đến lái Hệ thống ABS giúp khắc phục tình trạng không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh người lái Ở Việt Nam tai nạn giao thông ngày gia tăng số vụ tính chất nguy hiểm Do tầm quan trọng hệ thống phanh ô tơ an tồn giao thơng q trình hoạt động mà việc nghiên cứu phần thuật toán để tìm hiểu lý thuyết điều khiển hệ thống phanh ABS sử đụng thị trường từ đưa sơ đồ mô phỏng, thông số kỹ thuật thực tế Từ lý nguười nghiên cứu chọn đề tài : “NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS PHẦN: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN” Bố cục đề tài Đề tài gồm chương - Chương I : Dẫn nhập - Chương II : Cơ sở lý luận sở thực tiễn - Chương III : Nội dung nghiên cứu - Chương IV : Kết luận-Đề nghị-Vận dụng phát triển đề tài Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 1.1 Lịch sử phát triển cấu ABS Với hiểu biết đơn giản kinh nghiệm, tránh tượng bánh xe bị hãm cứng trình phanh lái xe đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh cách nhấn liên tục lên bàn đạp phanh để trì lực bám ngăn khơng cho bánh xe bị trượt lết đồng thời điều khiển hướng chuyển động xe Về chức cấu phanh ABS giống hiệu quả, độ xác an toàn cao Cơ cấu ABS sử dụng lần máy bay thương mại vào năm 1949, chống tượng trượt khỏi đường băng máy bay hạ cánh Với cơng nghệ thời đó, kết cấu cấu ABS cồng kềnh, hoạt động không tin cậy không tác động đủ nhanh tình Trong trình phát triển ABS cải tiến từ loại khí sang loại điện loại điện tử Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, vi mạch điện tử đời, giúp cấu ABS lần lắp ô tô vào năm 1969, sau cấu ABS nhiều cơng ty sản suất ô tô nghiên cứu đưa vào ứng dụng vào năm 1970 Công ty toyota sử dụng lần cho xe Nhật Bản vào năm 1971 cấu ABS kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phải đến thập niên 80 cấu phát triển mạnh nhờ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý thay cho cấu điều khiển tương tự đơn giản trước Lúc đầu cấu ABS lắp ráp xe du lịch mới, đắt tiền, trang bị theo yêu cầu theo thị trường Dần dần cấu đư ợc đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến ABS gần trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất loại xe du lịch cho phần lớn loại xe hoạt động vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày cấu ABS không thiết kế cấu phanh thuỷ lực mà ứng dụng rộng rãi cấu phanh khí nén xe tải xe khách lớn Nhằm nâNg cao tính ổn định tính an tồn xe chế độ hoạt động xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, vào đường vòng với t ốc độ cao, phanh trường hợp khẩn cấp … Cơ cấu ABS thiết kế kết hợp với nhiều cấu khác Cơ cấu ABS kết hợp với cấu kiểm soát lực kéo Traction Control ( hay ASR) làm giảm bớt công suất động phanh bánh xe để tránh tượng bánh xe bị trượt lăn chỗ xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, điều làm tổn hao vơ ích phần cơng suất động tính ổn định chuyển động ô tô Cơ cấu ABS kết hợp với cấu phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Break force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến bánh xe phù hợp với chế độ tải trọng chế độ chạy xe Cơ cấu ABS kết hợp với cấu BAS ( Break Assist System) làm tăng thêM mực phanh bánh xe để quãng đường phanh ngắn trường hợp phanh khẩn cấp Cơ cấu ABS kết hợp với cấu ổn định ô tô điện tử (ESP) khơng có tác dụng dừng xe, mà cịn can thiệp vào q trình tăng tốc chuyển động quay vịng tơ, giúp nâng cao hiệu chuyển động ô tô trường hợp Ngày với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kĩ thuật điện tử ngành điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thông Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ minh, tối ưu hố q trình điều khiển ABS Các cơng ty BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI công ty đầu việc nghiên cứu, cải tiến chế tạo cấu ABS cung cấp cho cơng ty sản xuất tơ tồn giới 1.1.2 Các thành tựu đạt lĩnh vực chống bó cứng bánh xe 1.1.3 Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe giới Trên giới có nhiều nhà nghiên cứu lĩnh vực ví dụ : Sohel Anwar, Member, IEEE đề tài “An Anti-Lock Braking Control System for a Hybrid Electromagnetic/Electrohydraulic Brake-By-Wire System” [1], An Application of Nonlinear PID Control to a Class of Truck ABS Problems Fangjun Jiang [2], Qua nghiên cứu đề tài trên, đề tài có mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu khác đạt kết khác nhau, đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thuật tốn điều khiển mờ, điều khiển có phản hồi theo PID, điều khiển tắt mở, đề từ đưa mơ hình mơ 1.1.4 Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe Việt Nam Ở Việt Nam có nhiều đề tài luận văn nghiên cứu hệ thống phanh ABS, có đề tài “Điều khiển hệ thống chống bó cứng thắng xe sử dụng mạng thần kinh nhân tạo “ Thầy Từ Diệp Công Thành, “ Tổng hợp điều khiển thích nghi hệ thống chống bo cứng bánh xe tơ phanh sở mơ hình mờ “ PGS.TS Lê Hùng Lân, ThS Nguyễn Văn Tiềm, đề tài đề thuật toán logic mờ, PID phù hợp đề nghiên cứu vận dụng, nghiên cứu học hỏi thêmphù hợp với trình độ sinh viên 1.2 Nội dung, nhiệm vụ đề tài 1.2.1.Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu trình điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) xe du lịch - Mô diễn tả q trình làm việc hệ thống chống bó cứng bánh xe LabVIEW, từ phân tích yếu tố như: vận tốc chuyển động xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến q trình phanh ơtơ - Đánh giá kết mô chế độ làm việc điển hình 1.2.2 Nội dung nghiên cứu - Một : Phân tích làm rõ q trình chống bó cứng bánh xe thơng số đánh giá, từ phân tích hệ số bám bánh xe với mặt đường ảnh hưởng đến q trình phanh ơtơ - Hai : Trình bày q trình điều khiển mơ tả phần tử hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe(ABS) - Ba : Xây dựng mơ hình mơ hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS tiến hành mơ trình làm việc số chế độ làm việc điển hình - Bốn : Phân tích kết mô 1.3 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu Do giới hạn thời gian kinh phí, nên phạm vi nghiên cứu đề tài giới Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ hạn hệ thống phanh thuỷ lực có trang bị cấu ABS xe đu lịch, cấu phanh điển hình trang bị cấu ABS nhiều xe 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu Với mục tiêu “mô cấu phanh ABS bằngLabVIEW” để phục vụ công tác nghiên cứu giảng dạy, nên phương pháp nghiên cứu phương pháp tham khảo tài liệu kết hợp với phương pháp giả thiết mô phỏng, phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Dựa nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu đề tài, tiến hành chọn lọc, phân tích cấu hóa, giải thích chất vật lý tượng xảy q trình phanh, từ có phân tích đánh giá tính hiệu phạm vi ứng dụng cấu ABS, giúp người đọc nắm cách có cấu chất hoạt động cấu Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây dựng mô hình hoạt động cấu ABS giải thích chế trình điều khiển ABS 1.4 Mục tiêu đề tài * Mục tiêu: - Nghiên cứu q trình điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) xe du lịch - Mô diễn tả trình làm việc hệ thống chống bó cứng bánh xe LabVIEW với thơng số mặc định ban đầu, từ so sánh, phân tích, điều chỉnh xem ảnh hưởng yếu tố như: vận tốc chuyển động xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường.đến trình phanh ơtơ - Đánh giá kết mơ chế độ làm việc điển hình Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ CHƯƠNG II HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE ABS 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh trang bị ABS 2.1.1 Chức nhiệm vụ nguyên lý làm việc 2.1.1.1 Chức nhiệm vụ Các điều chỉnh lực phanh, cách điều chỉnh phân phối áp suất dẫn động phanh bánh xe trước sau, đảm bảo: - Hoặc hãm cứng đồng thời bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám tránh quay xe phanh) - Hoặc hãm cứng bánh xe trước >> trước (để đảm bảo điều kiện ổn định) Tuy nhiên trình phanh chưa phải có hiệu cao an tồn nhất, vì:  Ở đây: Va  b rb 100%  (15  30)% Va Va - Tốc độ chuyển động tịnh tiến ơtơ b - Tốc độ góc bánh xe rb - Bán kính lăn bánh xe - Cịn ơtơ, phanh với tốc độ 180km/h đường khơ, bề mặt lốp bị mịn vẹt lớp dày tới 6mm - Các bánh xe bị trượt dọc hồn tồn, cịn khả tiếp nhận lực ngang, thực quay vòng phanh đoạn đường cong đổi hướng để tránh chướng ngại vật, đặc biệt mặt đường có hệ số bám thấp Do dễ gây tai nạn nguy hiểm phanh Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 1: Sự thay đổi hệ số bám dọc ngang theo độ trượt tương đối bánh xe Vì để đảm bảo đồng thời hiệu phanh tính ổn định cao Ngồi cịn giảm mịn nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành trình phanh giới hạn bắt đầu hãm bánh xe, nghĩa đảm bảo cho bánh xe trình phanh khơng bị trượt lê hồn tồn mà trượt cục giới hạn λ=( 15÷30)% Đó chức nhiệm vụ hệ thống chống hãm cứng bánh xe Để giữ cho bánh xe khơng bị hãm cứng hồn tồn phanh ngặt, cần phải điều chỉnh áp suất dẫn động phanh cho độ trượt bánh xe với mặt đường thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh sử dụng nguyên lý điều chỉnh khác như: - Theo gia tốc chậm dần bánh xe phanh - Theo độ trượt cho trước - Theo tỷ số vận tốc góc bánh xe gia tốc chậm dần Như hệ thống chống hãm cứng bánh xe hệ thống an tồn chủ động ơtơ đại Nó góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển trình phanh cách tối ưu Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe đuợc nghiên cứu nhiều Đức từ năm đầu kỷ XX Tiếng Đức lúc gọi AntiBlockier System viết tắt A.B.S, sau tiếng Anh gọi Antilock Braking System viết tắt A.B.S hay ABS Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 10: Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh a- Dùng bơm hồi dầu; b- Xả dầu đường hồi; c-Dùng piston đối áp 1- Bơm dầu; 2- Bình tích năng; 3- Xi lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả; 6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hồi dầu; 8- Van điện từ - Theo thành phần kết cấu, ABS điều khiển điện tử chia ra: •Loại dùng kết hợp với xi lanh hệ thống phanh cổ điển (cịn gọi loại khơng tích hợp) •Loại bán tích hợp •Loại tích hơp - Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra: •Dùng bình tích bơm hồi dầu Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 14 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ •Dùng van xả dầu bình chứa •Dùng piston đối áp - Ngồi ABS cịn phân loại theo số lượng cảm biến số dòng dẫn động điều khiển riêng rẽ 2.3 Một số sơ đồ điển hình Sau giới thiệu số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực, điều khiển điện tử ABS kênh – RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS ( Rear Antilock Braking System) hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất dòng dẫn động đến đồng thời hai phanh bánh sau, hệ thống đơn giản thiết kế cho loại xe thể thao, xe tải nặng, loại xe dễ bị hãm cứng bánh sau phanh trường hợp non khơng tải Hình 11: Sơ đồ ABS kênh cảm biến 1- Cảm biến tốc độ; 2- Xy lanh chính; 3- Khối thủy lực; 4- Cơ cấu cung cấp lượng; 5Bơm cao áp; 6- Rơle điện ; 7- Xy lanh bánh xe Sơ đồ hình 3-11 sử dụng cảm biến tốc độ bánh xe với vòng cảm biến đặt bánh vành chậu vi sai cầu sau Sơ đồ hai bánh sau điều khiển chung theo modun chọn thấp (select low mode), tức bánh xe có khả bám thấp định áp lực phanh chung cho cầu sau Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 15 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 12: Sơ đồ ABS kênh cảm biến Sơ đồ hình 3-12 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt bánh xe cầu trước cảm biến tốc độ bánh xe với vòng cảm biến đặt bánh vành chậu vi sai cầu sau Hình 13: Sơ đồ ABS kênh cảm biến Trên hình 3-13 sơ đồ ABS kênh có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển Phương án hai bánh trước điều khiển độc lập, hai bánh sau điều khiển chung theo modul thấp (select low mode), tức bánh xe có khả bám thấp định áp lực phanh chung cho cầu sau Phương án loại bỏ mơ men quay vịng cưỡng cầu sau tính ổn định tăng hiệu phanh giảm bớt Hầu hết xe có bánh sau chủ động nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS kênh ABS kênh điều khiển phanh bánh xe cách riêng biệt Đây hệ thống hoàn chỉnh đắt tiền yêu cầu bánh xe phải có cảm biến tốc độ riêng Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 16 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 14: Sơ đồ ABS kênh cảm biến Trên hình 3-14 sơ đồ ABS kênh có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển độc lập (sử dụng phổ biến cho xe động đặt trước bánh trước chủ động).Với phương án bánh xe tự động điều chỉnh lực phanh cho ln nằm vùng có khả bám cực đại nên hiệu phanh lớn Tuy nhiên phanh đường có hệ số bám trái phải khơng mơ men quay vịng cưỡng lớn tính ổn định giảm Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 17 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Chương III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.1 Lực phanh sinh bánh xe Hình 15: Sơ đồ lực mơmen tác dụng lên bánh xe phanh Phương trình lực bánh xe ô tô sau: M j  M  M l  M p  J bb  rb F  M l  Tpb Phương trình lực ma sát mvx   Fx Trong đó: m ¼ khối lượng xe; vx tốc độ xe;  b tốc độ bánh xe; Fz lực pháp tuyến; Fx lực ma sát Tb mơ men phanh; r bán kính bánh xe; J mơ men qn tính Bỏ qua mơ men ma sát mát chi tiết khí ( M l =0) ta phương trình sau: J bb  Mx  rb F  Tpb mvx   Fx (3.1) (3.2) (3.1)  b  ( Mx  rb F  Tp ).J b  b   ( Mx  rb F  Tp ).J b (3.2)  vx   Fx / m  vx   Fx / m vx  b rb (3.3) v v=max( vx , b rb ) v định nghĩa lấy giá trị lớn vận tốc xe vận tốc bánh xe Hệ số bám  ( ) hàm phụ thuộc vào độ trượt  , với điều kiện mặt đường khác đường cong hệ số bám có giá trị đỉnh co độ dốc khác Hàm trượt định nghĩa sau : Độ trượt bánh xe định nghĩa bởi:  Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 18 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ  ( )  2 p  p   p2   Trong : p p - hệ số bám đỉnh - hệ số trượt đỉnh Giá trị đỉnh đường cong trượt có giá trị khoảng 0.1 (đường khô) đến 0.9 ( đường nhựa đường bê tơng) Hình 16: Đồ thị liên hệ hệ số bám  độ trượt  Hình 17 : Đồ thị quan hệ độ trượt hệ số bám tùy thuộc điều kiện mặt đường Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 19 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Đây hệ số bảng giá trị trung bình độ trượt điều kiện mặt đường Bề mặt đường Bê tông đường nhựa khô Đường nhựa ướt Đường bê tông ướt Đường đất khô Đường đất ướt Đường sỏi Băng Đường tuyết Hệ số trung bình 0.8-0.9 0.5-0.6 0.8 0.68 0.55 0.6 0.1 0.2 3.2 Viết chương trình điều khiển LabVIEW Phương trình tính độ trượt  vx  b rb * sign(vb , b rb ) max(vx , b rb ) Sử dụng thiết LabVIEW Control Design Module LabVIEW MathScript RT Module, mô động lực phanh, chức chống trượt, mô tả đường cong mu trượt thể Hình Hình Dưới phần viết lực viêt đường tượt Hình 18: Thuật tốn động bánh xe Hình 19: Thuậ tốn hàm trượt Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 20 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ 3.3 Mô động phanh bánh xe 3.3.1 Mô chưa có ABS Hãy thiết lập thơng số điều kiện ban đầu cho tốc độ xe Trong mô phanh đơn này, moment xoắn số cố định Lấy thông số đầu vào sau: Vận tốc ban đầu V0=40 (m) Hệ số bám 0.34 Mô men xoắn : Md=400 (N.m) Khối lượng bánh xe: m=450 (kg) Gia tốc trọng trường: g=9.81 (m/s2) Bán kính bánh xe r=0.32 (m) Mơ men phanh : Mp=800 (N.m) Mơ men qn tính: j=1.13 (Kg.m2) Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 21 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 20: Sơ đồ khối mô không dùng ABS Với thông số đầu vào trên, ta chạy chương trình ta có kết mơ sau: Hình 21: Mơ phanh không dùng ABS Các kết mô trình bày Hình 15 cho thấy khoảng cách dừng lại khoảng 80 m Tại thời điểm bánh xe bị bó cứng, vận tốc bánh xe ( màu đỏ) giảm nhanh, vận Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 22 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ tốc xe giảm chậm, độ trượt thời điểm -0.8, thời điểm khơng có điều chỉnh Mp 3.3.2 Hệ thống phanh chống bó cứng phanh (ABS) Các sở ABS giám sát điều kiện hoạt động bánh xe điều chỉnh mô-men phanh Như thể hình 6, ABS thường thiết kế để giữ độ trượt phạm vi lý tưởng Điều ngăn chặn bánh xe bị trì kiểm sốt ổn định xe Hình 22: Đường cong trượt Trong phần lập trình, để điều khiểu hệ thống phanh ABS, áp dụng việc sử dụng thuật tốn bangbang (on-off) chúng phổ biến rẻ tiền để kiểm soát hệ thống Một kiểm sốt đơn giản thực theo quy tắc bản, Độ trượt lý tưởng Sai lệch Điều khiển On-Off Độ trượt thực tế Hệ thống phanh Tốc độ xe Tốc độ bánh xe Hình 23: Xây dựng mơ hình ABS 3.3.3 Mơ dùng LabVIEW Các sơ đồ mạch điều khiển On-Off thể hình hình 18 Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 23 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 24: Sơ đồ khối điều khiển tắt mở Hình 25: Sơ đồ khối hệ thống mô ABS Như thể hình 18, điều khiển on-off điều chỉnh mơ-men phanhn đảm bảo bánh xe không khóa Một điều lưu ý khoảng cách phanh có ABS dài khơng có ABS Tuy nhiên, có ABS đảm bảo xe trì quỹ đạo ổn định phanh Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 24 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 26: ABS phanh Kết mơ Trong này, mơ hình hệ thống phanh đơn phát triển LabVIEW Control Design LabVIEW MathScript RT thuật toán điều khiển bang-bang (on-off), hệ thống ABS đảm bảo bánh xe khơng bị khóa q trình phanh Phân tích sâu thực để tối ưu hóa khoảng cách phanh sử dụng ABS hệ thống Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 25 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ Hình 27: Tồn chương trình mô Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 26 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-Khoa CKĐ CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ-VẬN DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Hình 16 kết phanh có không ABS với quảng đường xe dừng 80m với độ trượt 0.8 Hình 20 kết mơ có ABS với khoảng quãng đường xe dừng 180 độ trượt 0.6, có bám tốc độ xe v[m/s] tốc độ dài bánh xe ω.r [m/s] cách khoảng để đạt độ trượt giá trị tối ưu phanh Việc sử dụng điều khiển On-Off thuận tiện dễ dàng điều chỉnh dể hiểu Nhìn vào đáp ứng hệ thống điều khiển ABS thấy với phương pháp đưa đạt chất lượng điều khiển tốt, với thời gian kinh phí có hạn, mức độ sinh viên nghiên cứu tới phạm vị thuật tốn mơ LabVIEW TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Đỗ Văn Dũng Tp.HCM 2007, “ Hệ thống điện thân xe điều khiển điện tử ô tơ” [2] GVC MSc Đằng Q, “Giáo trình tơ 1” [3] PGS.TS Lê Hùng Lân, ThS Nguyễn Văn Tiềm, “ Tổng hợp điều khiển thích nghi hệ thống chóng bó cứng bánh xe tơ phanh sở mơ hình mờ ” [4] Ni.com.vn “ http://www.ni.com/white-paper/13015/en ” [5] GV.ThS Huỳnh Phước Sơn , Nội san khoa khí động lực 2008 “ Q trình điều khiển ABS ” [6] Kienhöfer, F.W., Cebon, D, “ Improving abs on heavy vehicles using slip control ” [7] Đồ án bách khoa Đà Nẵng, “Khảo sát tính tốn kiểm tra hệ thống phanh ABS xe Toyota Corolla Altis 2.0 ” [8] Nguyễn Hoàng Việt “Bộ điều chỉnh lực phanh -hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh ABS” Tài liệu lưu hành nội khoa khí Giao Thông; Ðại Học Ðà Nẵng; Ðà Nẵng 2003 [9] http://www.toyota.com [10] http://www.autoshop101.com [11] http://www.antilock braking system.com Bài Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Luan van Trang 27 S K L 0 Luan van ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS PHẦN: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN GVHD:... trường từ đưa sơ đồ mô phỏng, thông số kỹ thuật thực tế Từ lý nguười nghiên cứu chọn đề tài : “NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS PHẦN: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN” Bố cục đề tài Đề tài gồm chương... lớn kĩ thuật điện tử ngành điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thông Bài Báo Cáo Nghiên Cứu