Luận án tiến sĩ nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài nghiên cứu riêng tôi, đề tài thực mơn Ơ tơ, trường Đại học Giao Thông Vận Tải hướng dẫn PGS TS Đào Mạnh Hùng TS Nguyễn Khắc Huân Các số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Anh Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Xin trân trọng cảm ơn tới Thầy Đào Mạnh Hùng Thầy Nguyễn Khắc Huân tận tình hướng dẫn trình thực luận án Trân trọng gửi lời cảm ơn đến toàn thể Thầy mơn Cơ khí Ơ tơ hướng dẫn, tư vấn, đóng góp ý kiến q trình thực luận án Trân trọng cảm ơn Thầy Cô, đồng nghiệp Trường Đại học Giao Thông vận tải, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Cao đẳng Lý Tự Trọng Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi góp ý trình thực luận án Trân trọng cảm ơn người thân gia đình, bạn bè động viên hỗ trợ trình thực luận án Tác giả iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô 1.1.1 Khái quát an toàn chuyển động 1.1.2 Ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô 1.1.3 Bánh xe dẫn hướng 10 1.1.4 Quá trình phát triển hệ thống lái ô tô 11 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 18 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 22 1.3 Xác định mục tiêu, đối tượng, phương pháp nội dung nghiên cứu luận án 23 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 23 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 24 1.3.4 Nội dung nghiên cứu đề tài 24 1.4 Kết luận chương 24 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ VÀ HỆ THỐNG LÁI 26 2.1 Xây dựng mơ hình chuyển động ô tô 26 2.1.1 Mơ hình động lực học tơ chuyển động mặt phẳng 26 2.1.2 Mơ hình động lực học bánh xe đàn hồi 29 2.1.3 Mô hình xác định tải trọng tác dụng lên bánh xe 32 2.2 Xây dựng mô hình mơ chuyển động tơ 33 2.2.1 Sơ đồ khối mô chuyển động ô tô mặt phẳng 33 2.2.2 Sơ đồ thuật toán 34 2.2.3 Sơ đồ mô Matlab - Simulink 35 2.3 Xây dựng mơ hình hệ thống lái tơ 37 2.3.1 Mơ hình hệ thống lái tích cực 37 iv 2.3.2 Mơ hình tốn học hệ thống lái tích cực 40 2.4 Mơ hình mơ hệ thống lái 49 2.4.1.Sơ đồ khối mô động lực học ô tô chuyển động mặt phẳng với hệ thống lái 49 2.4.2 Sơ đồ thuật tốn mơ hệ thống lái tích cực 51 2.4.3 Sơ đồ Matlab - Simulink mô hệ thống lái 52 2.5 Kết luận 53 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ơ TƠ VỚI HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC 54 3.1 Thiết kế điều khiển 54 3.1.1 Đặt vấn đề 54 3.1.2 Sơ đồ khối động lực học chuyển động ô tô với hệ thống lái tích cực 54 3.1.3 Thiết kế điều khiển AFS - Fuzzy Logic 55 3.1.4 Thiết kế điều khiển Fuzzy logic mơ tơ với hệ thống lái tích cực 61 3.2 Mô khảo sát chuyển động ô tô với tác động điều khiển tỉ số truyền hệ thống lái 62 3.2.1 Khảo sát chuyển động tơ quay vịng điều kiện khai thác khác 62 3.2.2 Khảo sát chuyển động ô tô chuyển động thẳng 69 3.2.3 Khảo sát chuyển động ô tô chuyển 72 3.3 Kết luận chương 75 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 76 4.1 Mục đích, nhiệm vụ đối tượng thí nghiệm 76 4.1.1 Mục đích thí nghiệm 76 4.1.2 Đối tượng thí nghiệm 76 4.1.3 Điều kiện thí nghiệm 77 4.2 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống lái tích cực AFS 78 4.2.1 Kết cấu khí hệ thống lái cầu trước 78 4.2.2 Bộ phận tạo tải 80 4.2.3 Cụm đo góc quay bánh xe dẫn hướng 81 4.2.4 Cảm biến đo góc quay 81 4.2.5 Máy tính kết nối 81 4.2.6 Cấu trúc điều khiển động chiều không chổi than (BLDCM) 82 4.2.7 Chế tạo điều khiển mô tơ hệ thống lái tích cực 87 4.3 Quy trình thí nghiệm khảo sát chuyển động tơ với hệ thống lái tích cực 93 v 4.4 Kết thí nghiệm khảo sát chuyển động quay vịng ô tô (J-turn) 94 4.4.1 Khi độ cứng ngang lốp trước nhỏ độ cứng ngang lốp sau 95 4.4.2 Khi độ cứng ngang lốp trước lớn độ cứng ngang lốp sau 97 4.5 Kết khảo sát quỹ đạo ô tô chuyển động thẳng 99 4.5.1 Quỹ đạo chuyển động ô tô tác động lực gió ngang 99 4.5.2 Khảo sát quỹ đạo chuyển động ô tô thay đổi tốc độ 100 4.6 Khảo sát chuyển động ô tô chuyển 101 4.7 Phương pháp đánh giá sai số lý thuyết thực nghiệm 102 4.8 So sánh đánh giá kết thực nghiệm với mô lý thuyết 103 4.9 Kết luận chương 105 KẾT LUẬN 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 108 PHỤ LỤC 113 PHỤ LỤC 114 PHỤ LỤC 129 PHỤ LỤC 143 PHỤ LỤC 148 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình tơ vết Hình 1.2 Quan hệ trạng thái quay vòng với độ cứng bên lốp tọa độ trọng tâm ô tô Hình 1.3 Ảnh hưởng Ks đến quan hệ góc quay thực tế gia tốc hướng tâm với bán kính quay vịng R = const Hình 1.4 Ảnh hưởng gió ngang biến dạng lốp đến ổn định hướng chuyển động Hình 1.5 Mất ổn định hướng lực phanh không 10 Hình 1.6 Các góc đặt bánh xe 10 Hình 1.7 Sơ đồ tiến trình phát triển hệ thống lái 11 Hình 1.8 Hệ thống lái khí 11 Hình 1.9 Hệ thống lái thủy lực 12 Hình 1.10 Hệ thống lái thủy lực điều khiển điện tử 12 Hình 1.11 Hệ thống lái trợ lực điện 13 Hình 1.12 Mơ hình hệ thống lái AFS 14 Hình 1.13 Cơ cấu chấp hành hệ thống lái tích cực AFS 14 Hình 1.14 Quan hệ tỷ số truyền hệ thống lái tốc độ chuyển động ô tô 15 Hình 1.15 Bộ chấp hành VGRS 15 Hình 1.16 Cơ cấu VGRS 16 Hình 1.17 Cơ cấu giảm tốc 16 Hình 1.18 Cơ cấu hãm mơ tơ 17 Hình 1.19 Quy luật thay đổi tỷ số truyền góc cấu lái 17 Hình 1.20 Đồ thị tỷ số truyền hệ thống lái tích cực 18 Hình 1.21 Quan hệ tỷ số truyền vận tốc ô tô 19 Hình 1.22 Đường thử nghiệm chuyển ô tô 20 Hình 1.23 Sơ đồ điều khiển hệ thống AFS 22 Hình 1.24 Mối quan hệ tỷ số truyền tốc độ 22 Hình 2.1 Mơ hình chuyển động tơ mặt phẳng 27 Hình 2.2 Các lực tác dụng từ mặt đường lên bánh xe 30 Hình 2.3 Các góc quay bánh xe 30 Hình 2.4 Quan hệ góc lệch bên phản lực ngang theo cơng thức Magic Formula 32 Hình 2.5 Mơ hình xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe 32 Hình 2.6 Sơ đồ khối mô chuyển động ô tô mặt phẳng 33 vii Hình 2.7 Sơ đồ thuật tốn khảo sát mơ hình chuyển động tơ 34 Hình 2.8 Sơ đồ Simulink mơ động lực học chuyển động ô tô 35 Hình 2.9 Sơ đồ Simulink mơ bánh xe đàn hồi 36 Hình 2.10 Sơ đồ Simulink mơ chuyển động ô tô mặt phẳng 36 Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống lái tích cực 37 Hình 2.12 Sơ đồ hệ thống lái bị động 39 Hình 2.13 Sơ đồ động học cấu Harmonic 39 Hình 2.14 Sơ đồ khối mơ động lực học ô tô chuyển động mặt phẳng với hệ thống lái bị động 49 Hình 2.15 Sơ đồ khối mô động lực học ô tô chuyển động mặt phẳng với hệ thống lái tích cực 50 Hình 2.16 Sơ đồ thuật tốn mơ hệ thống lái tích cực 51 Hình 2.17 Sơ đồ xác định góc quay bánh xe dẫn hướng từ góc quay vành lái 52 Hình 2.18 Sơ đồ xác định mơ men mơ tơ điều khiển từ góc bù bánh xe dẫn hướng 52 Hình 2.19 Sơ đồ Simulink hệ thống lái tổng quát 53 Hình 3.1 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống lái tích cực tơ 55 Hình 3.2 Hệ kín, phản hồi âm sử dụng điều khiển mờ 55 Hình 3.3 Sai lệch vận tốc góc quay thân xe 58 Hình 3.4 Sai lệch gia tốc góc quay thân xe 58 Hình 3.5 Góc quay điều chỉnh bánh xe 58 Hình 3.6 Tập luật điều khiển 59 Hình 3.7 Thiết bị hợp thành 60 Hình 3.8 Bộ điều khiển mờ hệ thống lái tích cực 60 Hình 3.9 Quan hệ truyền đạt điều khiển mờ 60 Hình 3.10 Sơ đồ thuật tốn điều khiển mơ tơ 61 Hình 3.11 Mơ hình tổng qt điều khiển mơ tơ hệ thống lái tích cực 62 Hình 3.12 Góc quay vành lái 63 Hình 3.13 Các lực ngang tác dụng lên lốp 63 Hình 3.14 Góc quay trục lái trước sau mơ tơ lái tích cực 64 Hình 3.15 Góc quay hiệu chỉnh mơ tơ lái tích cực 64 Hình 3.16 Góc quay trung bình bánh xe dẫn hướng 64 Hình 3.17 Gia tốc ngang tác dụng trọng tâm ô tô 65 Hình 3.18 Quỹ đạo chuyển động ô tô 65 Hình 3.19 Tỷ số truyền tốc độ V= 40 km/h 65 viii Hình 3.20 Các lực ngang tác dụng lên lốp 66 Hình 3.21 Góc quay trục lái trước sau mơ tơ lái tích cực 67 Hình 3.22 Góc quay hiệu chỉnh mơ tơ lái tích cực 67 Hình 3.23 Góc quay bánh xe dẫn hướng 67 Hình 3.24 Gia tốc ngang tác dụng trọng tâm ô tô 68 Hình 3.25 Quỹ đạo chuyển động ô tô 68 Hình 3.26 Đồ thị tỷ số truyền tốc độ V= 40 km/h 68 Hình 3.27 Lực gió ngang 70 Hình 3.28 Các lực ngang tác dụng lên lốp 70 Hình 3.29 Gia tốc ngang tác dụng trọng tâm ô tơ 70 Hình 3.30 Quỹ đạo chuyển động ô tô 71 Hình 3.31 Đồ thị tỷ số truyền 71 Hình 3.32 Đồ thị tỷ số truyền theo vận tốc 72 Hình 3.33 Thí nghiệm chuyển theo tiêu chuẩn ISO 3888 73 Hình 3.34 Đồ thị góc quay vành lái 73 Hình 3.35 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mô tơ 73 Hình 3.36 Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng 73 Hình 3.37 Đồ thị lực ngang tác dụng lên lốp 74 Hình 3.38 Đồ thị gia tốc ngang tác dụng trọng tâm ô tô 74 Hình 3.39 Đồ thị quỹ đạo chuyển động ô tô 74 Hình 3.40 Đồ thị tỷ số truyền 75 Hình 4.1 Lưu đồ điều khiển mơ tơ lái tích cực 77 Hình 4.2 Khung mơ hình thực nghiệm hệ thống lái 78 Hình 4.3 Cụm cầu trước xe Lexus LX 470 79 Hình 4.4 Mơ tơ chiều ba pha không chổi than hệ thống lái tích cực 79 Hình 4.5 Mơ hình hệ thống lái tích cực AFS 80 Hình 4.6 Các phận tạo tải cho mơ hình AFS 80 Hình 4.7 Cụm đo góc quay bánh xe dẫn hướng 81 Hình 4.8 Cảm biến đo góc quay 81 Hình 4.9 Mơ hình mơ tơ BLDC 82 Hình 4.10 Sơ đồ cấu tạo mơ tơ chiều không chổi than 83 Hình 4.11 Mơ đun điều khiển đồng khơng chổi quét nam châm vĩnh cửu 86 Hình 4.12 Đồ thị dòng pha suất điện động phản hồi motor 86 Hình 4.13 Sơ đồ chức mạch điều khiển mô tơ BLDC 87 Hình 4.14 Hộp điều khiển hệ thống lái tích cực AFS 87 ix Hình 4.15 Sơ đồ chuyển đổi điện áp 12~24DC 88 Hình 4.16 Sơ đồ mạch đọc giá trị cảm biến 90 Hình 4.17 Sơ đồ mạch điều khiển mô tơ 92 Hình 4.18 Sơ đồ chân card Arduino 92 Hình 4.19 Sơ đồ khối 12V điều khiển khóa mơ tơ 93 Hình 4.20 Mạch điều khiển mô tơ chiều không chổi than 93 Hình 4.21 Đồ thị lực ngang tác dụng lên lốp 95 Hình 4.22 Đồ thị góc quay trục lái quay vịng 95 Hình 4.23 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mô tơ 96 Hình 4.24 Đồ thị tỷ số truyền V = 40 km/h 96 Hình 4.25 Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng 96 Hình 4.26 Đồ thị lực ngang tác dụng lên bánh xe 97 Hình 4.27 Đồ thị góc quay trục lái 97 Hình 4.28 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mô tơ 98 Hình 4.29 Đồ thị tỷ số truyền 98 Hình 4.30 Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng 98 Hình 4.31 Đồ thị quỹ đạo chuyển động ô tô gió ngang tác động 100 Hình 4.32 Đồ thị tỷ số truyền theo vận tốc 101 Hình 4.33 Đồ thị góc quay trục lái chuyển 101 Hình 4.34 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mô tơ 102 Hình 4.35 Đồ thị quỹ đạo chuyển động ô tô 102 Hình 4.36 So sánh sai lệch góc quay bánh xe dẫn hướng mong muốn thực tế 103 Hình 4.37 So sánh sai lệch góc quay mô tơ mong muốn thực tế 103 x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Tập luật điều khiển logic mờ 59 Bảng 3.2 Các thông số đầu vào chế độ mơ quay vịng 62 Bảng 3.3 Các thông số đầu vào chế độ mô chuyển động thẳng 69 Bảng 4.1 Các thông số ô tơ thí nghiệm Lexus LX 470 76 Bảng 4.2 Các thông số đầu vào mơ hình thí nghiệm quay vịng 94 Bảng 4.3 Các thông số đầu vào chế độ thí nghiệm chuyển động thẳng 99 Bảng 4.4 Bảng so sánh thơng số góc góc bánh xe dẫn hướng mong muốn thực nghiệm 104 Bảng 4.5 Bảng so sánh thông số góc mơ tơ mong muốn thực nghiệm……………………………………………………………………104 140 Khi V=80 km/h STT Thời gian t (s) Quỹ đạo chuyển động xe có gió ngang theo lý thuyết (m) Quỹ đạo theo Quỹ đạo theo phương x (m) phương y (m) Quỹ đạo chuyển động xe có gió ngang theo thực tế (m) Quỹ đạo theo Quỹ đạo theo phương x (m) phương y (m) 401 1,4746 257,3296 2,138752324 257,3296 2,994253 402 1,4783 257,6916 2,141760895 257,6916 2,998465 403 1,4819 258,0516 2,144753026 258,0516 3,002654 404 1,4856 258,4096 2,147728696 258,4096 3,00682 405 1,4893 258,7657 2,150687881 258,7657 3,010963 406 1,4930 259,1197 2,153630559 259,1197 3,015083 407 1,4967 259,4718 2,156556707 259,4718 3,019179 408 1,5004 259,8219 2,159466303 259,8219 3,023253 409 1,5041 260,17 2,162359324 260,17 3,027303 410 1,5077 260,516 2,165235748 260,516 3,03133 411 1,5114 260,8601 2,168095553 260,8601 3,035334 412 1,5151 261,2022 2,170938717 261,2022 3,039314 413 1,5188 261,5423 2,173765219 261,5423 3,043271 414 1,5225 261,8804 2,176575036 261,8804 3,047205 415 1,5262 262,2164 2,179368147 262,2164 3,051115 416 1,5299 262,5505 2,182144531 262,5505 3,055002 417 1,5335 262,8825 2,184904165 262,8825 3,058866 418 1,5372 263,2125 2,18764703 263,2125 3,062706 419 1,5409 263,5405 2,190373104 263,5405 3,066522 420 1,5446 263,8665 2,193082367 263,8665 3,070315 421 1,5483 264,1904 2,195774796 264,1904 3,074085 422 1,5520 264,5123 2,198450372 264,5123 3,077831 423 1,5557 264,8322 2,201109074 264,8322 3,081553 424 1,5593 265,1501 2,203750882 265,1501 3,085251 425 1,5630 265,4659 2,206375775 265,4659 3,088926 426 1,5667 265,7797 2,208983734 265,7797 3,092577 427 1,5704 266,0914 2,211574738 266,0914 3,096205 428 1,5741 266,4011 2,214148767 266,4011 3,099808 429 1,5778 266,7088 2,216705802 266,7088 3,103388 430 1,5814 267,0144 2,219245823 267,0144 3,106944 431 1,5851 267,318 2,22176881 267,318 3,110476 432 1,5888 267,6195 2,224274744 267,6195 3,113985 433 1,5925 267,9189 2,226763607 267,9189 3,117469 434 1,5962 268,2163 2,229235378 268,2163 3,12093 435 1,5999 268,5117 2,231690039 268,5117 3,124366 436 1,6035 268,8049 2,23412757 268,8049 3,127779 437 1,6072 269,0962 2,236547955 269,0962 3,131167 141 Khi V=80 km/h STT Thời gian t (s) Quỹ đạo chuyển động xe có gió ngang theo lý thuyết (m) Quỹ đạo theo Quỹ đạo theo phương x (m) phương y (m) Quỹ đạo chuyển động xe có gió ngang theo thực tế (m) Quỹ đạo theo Quỹ đạo theo phương x (m) phương y (m) 438 1,6109 269,3853 2,238951173 269,3853 3,134532 439 1,6146 269,6724 2,241337206 269,6724 3,137872 440 1,6183 269,9574 2,243706036 269,9574 3,141188 441 1,6220 270,2403 2,246057644 270,2403 3,144481 442 1,6256 270,5212 2,248392014 270,5212 3,147749 443 1,6293 270,8 2,250709126 270,8 3,150993 444 1,6330 271,0767 2,253008964 271,0767 3,154213 445 1,6367 271,3513 2,255291508 271,3513 3,157408 446 1,6404 271,6239 2,257556743 271,6239 3,160579 447 1,6441 271,8943 2,25980465 271,8943 3,163727 448 1,6477 272,1627 2,262035212 272,1627 3,166849 449 1,6514 272,429 2,264248412 272,429 3,169948 450 1,6551 272,6932 2,266444233 272,6932 3,173022 451 1,6588 272,9553 2,268622659 272,9553 3,176072 452 1,6625 273,2153 2,270783672 273,2153 3,179097 453 1,6661 273,4732 2,272927255 273,4732 3,182098 454 1,6698 273,729 2,275053394 273,729 3,185075 455 1,6735 273,9827 2,27716207 273,9827 3,188027 456 1,6772 274,2344 2,279253269 274,2344 3,190955 457 1,6809 274,4839 2,281326973 274,4839 3,193858 458 1,6846 274,7313 2,283383168 274,7313 3,196736 459 1,6882 274,9765 2,285421836 274,9765 3,199591 460 1,6919 275,2197 2,287442963 275,2197 3,20242 461 1,6956 275,4608 2,289446534 275,4608 3,205225 462 1,6993 275,6997 2,291432532 275,6997 3,208006 463 1,7030 275,9366 2,293400942 275,9366 3,210761 464 1,7066 276,1713 2,29535175 276,1713 3,213492 465 1,7103 276,4039 2,29728494 276,4039 3,216199 466 1,7140 276,6344 2,299200497 276,6344 3,218881 467 1,7177 276,8627 2,301098407 276,8627 3,221538 468 1,7214 277,0889 2,302978656 277,0889 3,22417 469 1,7250 277,313 2,304841228 277,313 3,226778 470 1,7287 277,535 2,30668611 277,535 3,229361 471 1,7324 277,7549 2,308513288 277,7549 3,231919 472 1,7361 277,9726 2,310322746 277,9726 3,234452 473 1,7398 278,1881 2,312114472 278,1881 3,23696 474 1,7434 278,4016 2,313888452 278,4016 3,239444 142 Khi V=80 km/h STT Thời gian t (s) Quỹ đạo chuyển động xe có gió ngang theo lý thuyết (m) Quỹ đạo theo Quỹ đạo theo phương x (m) phương y (m) Quỹ đạo chuyển động xe có gió ngang theo thực tế (m) Quỹ đạo theo Quỹ đạo theo phương x (m) phương y (m) 475 1,7471 278,6129 2,315644672 278,6129 3,241903 476 1,7508 278,822 2,317383118 278,822 3,244336 477 1,7545 279,0291 2,319103778 279,0291 3,246745 478 1,7582 279,234 2,320806638 279,234 3,249129 479 1,7618 279,4367 2,322491685 279,4367 3,251488 480 1,7655 279,6373 2,324158905 279,6373 3,253822 481 1,7692 279,8357 2,325808287 279,8357 3,256132 482 1,7729 280,032 2,327439818 280,032 3,258416 483 1,7766 280,2262 2,329053485 280,2262 3,260675 484 1,7802 280,4182 2,330649275 280,4182 3,262909 485 1,7839 280,608 2,332227177 280,608 3,265118 486 1,7876 280,7957 2,333787178 280,7957 3,267302 487 1,7913 280,9813 2,335329266 280,9813 3,269461 488 1,7950 281,1647 2,33685343 281,1647 3,271595 489 1,7986 281,3459 2,338359658 281,3459 3,273704 490 1,8023 281,525 2,339847938 281,525 3,275787 491 1,8060 281,7019 2,341318259 281,7019 3,277846 492 1,8097 281,8766 2,342770609 281,8766 3,279879 493 1,8133 282,0492 2,344204978 282,0492 3,281887 494 1,8170 282,2196 2,345621354 282,2196 3,28387 495 1,8207 282,3879 2,347019727 282,3879 3,285828 496 1,8244 282,5539 2,348400085 282,5539 3,28776 497 1,8281 282,7178 2,349762419 282,7178 3,289667 498 1,8317 282,8796 2,351106717 282,8796 3,291549 499 1,8354 283,0392 2,35243297 283,0392 3,293406 500 1,8391 283,1966 2,353741167 283,1966 3,295238 143 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MATLAB Chương trình mơ xe quay vịng % % MO HINH HE THONG LAI % Isw=0.0344; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua vanh lai Ksc=42079; % [N.m/rad] Do cung goc cua tru lai Bsw=0.36042; % [N.m/(rad/s)] He so can goc cua tru lai Isc=(4.75*10^-4)/2; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua tru lai Kt=83; % [N.m/rad] Do cung goc cua xoan Mr=4; % [kg] Khoi luong cua thuoc lai Br=88.128; % [N/(m/s)] He so can cua thuoc lai CFr=169; %261 % [N] Luc can ma sat o thuoc lai etaF=0.985; % Hieu suat etaB=0.985; % Hieu suat etaPS=0.95; % Hieu suat Rp=0.007367; % [m] Ban kinh cua pinion Nl=0.11816; % [m] Ksl1=14878; % [N.m/rad] Ksl2=14878; % [N.m/rad] Apiston=0.0010645; % [m2] Dien tich piston cua tro luc thuy luc Ifw1=0.61463; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua banh xe Ifw2=0.61463; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua banh xe AT1=0; % [N.m] Mo men can mat duong tac dung len lop AT2=0; % [N.m] Mo men can mat duong tac dung len lop Bsl1=25;%65 % [N.m/(rad/s)] Bsl2=25;%65 % [N.m/(rad/s)] CFfw=169*0.0305;%261 % [N] Luc can ma sat o banh xe epsilon=0; % = epsilon.phi % Cac thong so bo sung N=50; Iscc=(4.75*10^-4)/2; Im=2.61*10^-6; % Cac he so su dung de tinh Fps Cps=[4.7097*10^11 5.6380*10^10 -1.1864*10^10 -1.1362*10^-5 8.0934*10^7 6.8698*10^-8 3.4791*10^5 -9.8992*10^-11 -115.9779]; % Phuong trinh dong luc hoc cua he thong lai % M.ddx=C.dx+K.x+F1+F2 M=[ (Isc*N/(N+1)+Iscc*(N+1)/N) 0 0; 0; 0 0; 0 1]; invM=inv(M); C=[ -Bsw*N/(N+1) 0 0; -Br/Mr 0; 0 -Bsl1/Ifw1 0; 0 -Bsl2/Ifw2]; K=[ -(Ksc*N/(N+1)+Kt*(N+1)/N) (N+1)*Kt/(N*Rp) 0; Kt/(Rp*Mr) -(Kt/Rp^2+(Ksl1+Ksl2)/Nl^2)/Mr Ksl1/(Nl*Mr) Ksl2/(Nl*Mr); 144 Ksl1/(Nl*Ifw1) -Ksl1/Ifw1 0; Ksl2/(Nl*Ifw2) -Ksl2/Ifw2]; Mmotor=[ (Iscc+N^2*Im) 0 0; 0; 0 0; 0 1]; invMmotor=inv(Mmotor); Cmotor=[ 0 0; -Br/Mr 0; 0 -Bsl1/Ifw1 0; 0 -Bsl2/Ifw2]; Kmotor=[ -Kt Kt/Rp 0; Kt/(Rp*Mr) -(Kt/Rp^2+(Ksl1+Ksl2)/Nl^2)/Mr Ksl1/(Nl*Mr) Ksl2/(Nl*Mr); Ksl1/(Nl*Ifw1) -Ksl1/Ifw1 0; Ksl2/(Nl*Ifw2) -Ksl2/Ifw2]; % % MO HINH PHANG HAI VET BANH XE % m=3060; % Khoi luong toan bo cua xe Jz=7000; % Mo men quan tinh khoi cua toan xe v=40; % Van toc chuyen dong cua o to a1=1.3; % K/c tu tam o to den tam cau truoc a2=1.5; % K/c tu tam o to den tam cau sau b1=0.78; % K/c tu tam o to den tam vet banh xe ben trai b2=0.78; % K/c tu tam o to den tam vet banh xe ben phai c=1.5; % K/c giua tam hai tru dung g=10; % Gia toc truong % Loi goi bo dieu khien Fuzzy bodk = readfis('bodk1'); getfis(bodk); % Loi goi mo hinh simulink de mo phong tsim=20; [t]=sim('MH_haivet_QV_thieu',[0,tsim]); % Ve cac thi can thiet % Do thi goc quay banh xe dan huong figure;plot(delta_fl(:,1),delta_fl(:,2),delta_fr(:,1),delta_fr(:,2)); legend('delta_fl','delta_fr') grid on; % axis equal; % Do thi quy dao chuyen dong figure;plot(xd(:,2),yd(:,2),xxx(:,2),yyy(:,2)); legend('Desire Trajectory','Real Trajectory') grid on; axis equal; 145 Chương trình mơ chủn đợng của tơ có gió ngang clc; clear all; % close all; % % MO HINH HE THONG LAI % Isw=0.0344; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua vanh lai Ksc=42079; % [N.m/rad] Do cung goc cua tru lai Bsw=0.36042; % [N.m/(rad/s)] He so can goc cua tru lai Isc=(4.75*10^-4)/2; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua tru lai Kt=83; % [N.m/rad] Do cung goc cua xoan Mr=4; % [kg] Khoi luong cua thuoc lai Br=88.128; % [N/(m/s)] He so can cua thuoc lai CFr=169; %261 % [N] Luc can ma sat o thuoc lai etaF=0.985; % Hieu suat etaB=0.985; % Hieu suat etaPS=0.95; % Hieu suat Rp=0.007367; % [m] Ban kinh cua pinion Nl=0.11816; % [m] Ksl1=14878; % [N.m/rad] Ksl2=14878; % [N.m/rad] Apiston=0.0010645; % [m2] Dien tich piston cua tro luc thuy luc Ifw1=0.61463; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua banh xe Ifw2=0.61463; % [N.m/(rad/s2)] Mo men quan tinh khoi cua banh xe AT1=0; % [N.m] Mo men can mat duong tac dung len lop AT2=0; % [N.m] Mo men can mat duong tac dung len lop Bsl1=25;%65 % [N.m/(rad/s)] Bsl2=25;%65 % [N.m/(rad/s)] CFfw=169*0.0305;%261 % [N] Luc can ma sat o banh xe epsilon=0; % = epsilon.phi Cm=169; % Cac thong so bo sung N=50; Iscc=(4.75*10^-4)/2; Im=2.61*10^-6; % Cac he so su dung de tinh Fps Cps=[4.7097*10^11 5.6380*10^10 -1.1864*10^10 -1.1362*10^-5 8.0934*10^7 6.8698*10^-8 3.4791*10^5 -9.8992*10^-11 -115.9779]; % Phuong trinh dong luc hoc cua he thong lai % M.ddx=C.dx+K.x+F1+F2 M=[ (Isc*N/(N+1)+Iscc*(N+1)/N) 0 0; 0; 0 0; 0 1]; invM=inv(M); C=[ -Bsw*N/(N+1) 0 0; -Br/Mr 0; 0 -Bsl1/Ifw1 0; 0 -Bsl2/Ifw2]; 146 K=[ -(Ksc*N/(N+1)+Kt*(N+1)/N) (N+1)*Kt/(N*Rp) 0; Kt/(Rp*Mr) -(Kt/Rp^2+(Ksl1+Ksl2)/Nl^2)/Mr Ksl1/(Nl*Mr) Ksl2/(Nl*Mr); Ksl1/(Nl*Ifw1) -Ksl1/Ifw1 0; Ksl2/(Nl*Ifw2) -Ksl2/Ifw2]; Mmotor=[ (Iscc+N^2*Im) 0 0; 0; 0 0; 0 1]; invMmotor=inv(Mmotor); Cmotor=[ 0 0; -Br/Mr 0; 0 -Bsl1/Ifw1 0; 0 -Bsl2/Ifw2]; Kmotor=[ -Kt Kt/Rp 0; Kt/(Rp*Mr) -(Kt/Rp^2+(Ksl1+Ksl2)/Nl^2)/Mr Ksl1/(Nl*Mr) Ksl2/(Nl*Mr); Ksl1/(Nl*Ifw1) -Ksl1/Ifw1 0; Ksl2/(Nl*Ifw2) -Ksl2/Ifw2]; % % MO HINH PHANG HAI VET BANH XE % m=3060; % Khoi luong toan bo cua xe Jz=7000; % Mo men quan tinh khoi cua toan xe v=40; % Van toc chuyen dong cua o to a1=1.3; % K/c tu tam o to den tam cau truoc a2=1.5; % K/c tu tam o to den tam cau sau b1=0.78; % K/c tu tam o to den tam vet banh xe ben trai b2=0.78; % K/c tu tam o to den tam vet banh xe ben phai c=1.5; % K/c giua tam hai tru dung lw=0.4; % K/c tu tam den tam luc gio ngang g=10; % Gia toc truong % Loi goi bo dieu khien Fuzzy bodk = readfis('bodk1'); getfis(bodk); % Loi goi mo hinh simulink de mo phong tsim=20; [t]=sim('MH_haivet_DK_Gio_ngang',[0,tsim]); % Ve cac thi can thiet % % % % % % % % % % % % % % % % Dothi goc quay dieu chinh banh xe dan huong figure: plot(delta_sup(:,1),delta_sup(:,2)); legend('delta_sup') xlabel('t(s)'); ylabel('rad'); grid on; % Do thi goc quay banh xe dan huong figure;plot(delta_fl(:,1),delta_fl(:,2),delta_fr(:,1),delta_fr(:,2)); legend('delta_fl','delta_fr') xlabel('t(s)'); ylabel('rad'); grid on; % axis equal; 147 % % Do thi phan luc ngang tac dung len lop % figure;plot(t,Fy.signals(1,1).values,t,Fy.signals(1,2).values,t,Fy.signals(1 ,3).values,t,Fy.signals(1,4).values); % legend('Fy fl','Fy fr','Fy rl','Fy rr'); % xlabel('s'); % ylabel('N'); % grid on; % Do thi quy dao chuyen dong % figure;plot(xd(:,2),yd(:,2),xxx(:,2),yyy(:,2)); % hold on; plot(xxx(:,2),yyy(:,2)); % legend('Desire Trajectory','Without Control Trajectory','With Trajectory') % xlabel('m'); % ylabel('m'); % grid on; % axis equal; % % % Do thi motor % figure; plot(t,delta_m); % legend('delta motor'); % xlabel('t(s)'); ylabel('rad'); % grid on; % % % Do thi motor % figure; plot(t,T_m); % legend('Torque motor'); % xlabel('t(s)'); ylabel('N.m'); % grid on; % Do thi gia toc li tam hold on; plot(a_lt(:,1),a_lt(:,2)); legend('Desire','Without Control','With Control'); xlabel('s'); ylabel('m/s^2'); grid on; Control 148 PHỤ LỤC THỬ NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH Thí nghiệm 1: Khi vận tốc tơ V = 80 km/h Góc quay [độ] Các kết đo thể đồ thị từ hình đến Thời gian [s] Góc quay [độ] Hình 1.Đồ thị góc quay trục lái quay vịng thiếu ThờI gian [s] Tỷ số truyền Hình Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mơ tơ Thời gian [s] Hình 3.Đồ thị tỷ số truyền quay vịng thiếu Góc quay [độ] 149 Có điều khiển Khơng điều khiển Thời gian [s] Hình 4.Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng quay vịng thiếu Góc quay [độ] Thí nghiệm 2: Khi vận tốc ô tô V = 100 km/h Thời gian [s] Quỹ đạo Góc quay [độ] Hình Đồ thị góc quay trục lái quay vịng thiếu Thời gian[s] Hình Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mơ tơ quay vịng thiếu Tỷ số truyền 150 Thời gian[s] Góc quay [độ] Hình Đồ thị tỷ số truyền quay vịng thiếu Thời gian[s] Hình Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng quay vịng thiếu Góc quay [độ] Thí nghiệm 3: Khi vận tốc ô tô V = 140 km/h Thời gian [s] Góc quay [độ] Hình Đồ thị góc quay trục lái quay vòng thiếu Thời gian [s] Hình 10 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mơ tơ quay vòng thiếu Tỷ số truyền 151 Thời gian [s] Góc quay[độ] Hình 11 Đồ thị tỷ số truyền quay vịng thiếu Thời gian [s] Hình 12 Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng quay vịng thiếu Góc quay [độ] Thí nghiệm 4: Quỹ đạo chuyển động ô tô tác động lực gió ngang hệ số bám mặt đường thay đổi Khi hệ số bám φ =0.3 Thời gian [s] Góc quay [độ] Hình 13 Đồ thị góc quay trục lái gió ngang tác động Thời gian [s] Hình 17 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mơ tơ gió ngang tác động Quỹ đạo [m] 152 Quỹ đạo [m] Hình 14 Đồ thị quỹ đạo chuyển động ô tô gió ngang tác động Góc quay [độ] Khi hệ số bám φ =0.6 Thời gian [s] Góc quay [độ] Hình 19 Đồ thị góc quay trục lái gió ngang tác động Thời gian [s] Hình 20 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mơ tơ gió ngang tác động Quỹ đạo [m] 153 Quỹ đạo [m] Hình 21 Đồ thị quỹ đạo chuyển động tơ gió ngang tác động Thí nghiệm 5: Thí nghiệm chuyển Góc quay [độ] Khi hệ số bám φ =0.3 Thời gian [s] Góc quay [độ] Hình 22 Đồ thị góc quay trục lái chuyển Thời gian [s] Hình 23 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mô tơ chuyển Quỹ đạo [m] 154 Quỹ đạo [m] Hình 24 Đồ thị quỹ đạo chuyển động tơ chuyển Góc quay [độ] Khi hệ số bám φ =0.6 Thời gian [s] Góc quay [độ] Hình 25 Đồ thị góc quay trục lái chuyển Thời gian [s] Quỹ đạo [m] Hình 26 Đồ thị góc quay hiệu chỉnh mơ tơ chuyển Quỹ đạo [m] Hình 27 Đồ thị quỹ đạo chuyển động ô tô chuyển