Luận án Tiến sĩ Xây dựng mô hình chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống VSC trên ô tô

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Đặc điểm chẩn đoán TTKT hệ thống có ĐKĐT tơ Vai trị chẩn đốn TTKT ô tô Đặc điểm hệ thống điều khiển điện tử ô tô đại Phân tích phương pháp phát lỗi hệ thống có ĐKĐT 10 Các khái niệm chẩn đoán TTKT 10 Phân tích phương pháp phát lỗi 13 Hệ thống VSC ô tô 28 Nhiệm vụ hệ thống VSC tên gọi hệ thống 28 Đặc điểm chẩn đoán phát lỗi hệ thống VSC 29 Một số cơng trình nghiên cứu lĩnh vực chẩn đoán 30 Một số cơng trình nước ngồi nghiên cứu chẩn đốn logic mờ 30 Các cơng trình nghiên cứu ứng dụng lý thuyết mờ Việt Nam 31 Lựa chọn đề tài mục tiêu nghiên cứu luận án 34 Kết luận chương 35 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ XÂY DỰNG MƠ HÌNH CHẨN ĐỐN PHÁT HIỆN LỐI BẰNG HỆ SUY DIỄN MỜ TAKAGI-SUGENO 37 Hệ suy diễn mờ 37 Khối mờ hóa đầu vào 38 Khối sở tri thức 40 Khối suy diễn logic 40 Giải mờ đầu 41 Hệ suy diễn mờ Takagi – Sugeno 42 Xây dựng hệ suy diễn mờ T-S để mô tả hệ thống kỹ thuật 44 Phương pháp tiếp cận 44 Xây dựng hệ mờ T-S để mô tả hệ thống chẩn đoán 46 Ảnh hưởng nhiễu biến vào không đo 48 Xây dựng quan sát 49 Cơ sở tốn học tính thiết kế quan sát UIO 50 Xây dựng quan sát mờ T-S 52 -i- Tính tốn giá trị ngưỡng 53 Sử dụng quan sát mờ T-S để phát trạng thái làm việc có lỗi hệ thống 54 Kết luận chương 57 XÂY DỰNG MƠ HÌNH CHẨN ĐỐN PHÁT HIỆN TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CÓ LỖI CỦA HỆ THỐNG VSC TRÊN XE TOYOTA CAMRY 58 Hệ thống VSC xe Toyota Camry 58 Mô tả hệ thống 58 Chế độ điều khiển theo tốc độ góc quay thân xe mong muốn 60 Các trạng thái làm việc có lỗi hệ thống VSC xe Toyota Camry 61 Hệ phương trình trạng thái mô tả động lực bên xe 65 Xây dựng hệ suy diễn mờ mô tả động lực học bên 70 Thiết kế quan sát mờ 73 Tính giá trị ngưỡng 74 Các trường hợp mơ phân tích kết 75 Các trường hợp mô 75 Phân tích kết mơ 75 Kết luận chương 86 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 87 Mục đích nghiên cứu, đối tượng thông số thực nghiệm 87 Mục đích nghiên cứu 87 Đối tượng thực nghiệm 87 Thông số đo thực nghiệm 87 Chế tạo thu thập liệu 87 Cơ sở thiết kế, chế tạo thu thập liệu 88 Thiết kế mạch thiết bị 88 Kiểm tra làm việc thu thập liệu 91 Thí nghiệm phát lỗi hệ thống VSC xe Camry 99 Mục đích thí nghiệm 99 Điều kiện tiến hành thí nghiệm 99 Các thông số đo trang thiết bị đo, quan sát thí nghiệm .100 Phân tích kết thí nghiệm chẩn đốn phát lỗi hệ thống VSC .104 Các nhận xét kết luận chương 112 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 113 Kết luận chung 113 Kiến nghị 113 - ii - TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 118 PHỤ LỤC 119 - iii - DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Nguồn gốc Chú giải TTKT Trạng thái kỹ thuật ĐKĐT Điều khiển điện tử ABS Anti-Lock Brake System Hệ thống chống bó cứng bánh xe phanh BAS Brake Assist System Hệ thống trợ giúp tăng lực đạp phanh EFI Electronic Fuel Injection Hệ thống phun xăng điện tử TCS Traction control system Hệ thống chống trượt quay bánh xe ECU Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử VSC Vehicle Stability Control Hệ thống kiểm soát ổn định thân xe OBD On Board Diagnostic System Hệ thống chẩn đoán xe Fuzzy logic Lơ gíc mờ UIO Unknown Input Observer Bộ quan sát đầu vào không rõ ANN Artificial Neural Network Mạng Nơ-ron nhân tạo FNN Fuzzy Neural Network Mạng Nơ-ron mờ NN Neural Network Mạng Nơ-ron T-S Takagi-Sugeno FL Linear Matrix Inequalities Bất đẳng thức ma trận tuyến tính (On Board Diagnostics Parameter IDs) Code lệnh chẩn đoán OBD2 Direct Current Dòng điện chiều Digital Motion Processor Bộ xử lý chuyển động tín hiệu số Micro-Electro-Mechanical-Systems Hệ thống vi điện tử DOF Degree of freedom Bậc tự FIS Fuzzy Inference System Hệ suy diễn mờ Society of Automotive Engineers Hiệp hội kỹ sư ô tô Nhật Bản ISO International Organization for Standardization Tiêu chuẩn quốc tế FC Fuzzy Controller Bộ điều khiển logic mờ EPS Electric Power Steering Hệ thống lái trợ lực điện MF Menbership Function Hàm liên thuộc Single-Input and Single-Output Hệ thống có biến đầu vào biến đầu LMI OBD-2 PIDs DC DMP MEMS SAE-J SISO - iv - Đơn vị Chú giải Đơn vị Hệ thống có nhiều biến đầu vào nhiều biến đầu Khối lượng kg Ký hiệu Nguồn gốc MIMO multiple-input and multiple-output M(m) Iz Mơ men qn tính Jth Giá trị ngưỡng l Chiều dài g Gia tốc trọng trường Fy Lực tác dụng bên v Vận tốc ô tô Khoảng cách từ trọng tâm thân xe đến tâm bánh xe trước sau a, b kgm2 m m/s2 N m/s m ψ Tốc độ góc quay thân xe β Góc lệch thân xe rad m Khối lượng thân xe kg δ Góc quay bánh xe dẫn hướng Độ(rad) Cf Độ cứng bên bánh xe trước N/rad Cr Độ cứng bên bánh xe sau N/rad y* Giá trị đầu mơ hình lý thuyết mơ tả hệ thống thực xˆ Véc tơ biến trạng thái quan sát yˆ Véc tơ biến đầu quan sát e Sai số ước lượng r, r(t) Lượng sai lệch x Biến quan sát y Biến hệ thống u Biến vào hệ thống d(t), du(t) Hàm nhiễu đầu vào Fu(t) Hàm phân phối ảnh hưởng nhiễu tới biến Eu(t) Hàm phân phối ảnh hưởng nhiễu tới biến trạng thái -v- rad/s DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3-1: Các cảm biến hệ thống VSC Toyota Camry 60 Bảng 3-2: Nguyên nhân gây lỗi không hiệu chỉnh điểm cảm biến 61 Bảng 3-3: Các sai lệch giới hạn giá trị đo giá trị tham chiếu 62 Bảng 3-4: Dải làm việc cảm biến 63 Bảng 3-5: Sai lệch chuẩn cảm biến hệ thống VSC xe Toyota Camry 69 Bảng 3-6: Bảng thông số tham khảo xe Toyota Camry 69 Bảng 4-1: Bảng thông số đo thực nghiệm 87 Bảng 4-2: Các giao thức truyền tin OBD-2 88 Bảng 4-3: Các thông số kỹ thuật cảm biến MPU 6050 92 Bảng 4-4: Bảng kết đo đánh giá 98 Bảng 4-5: Các thiết bị đo, quan sát thí nghiệm .100 Bảng 4-6: Các thơng số kỹ thuật thiết bị Carman Scan VG .102 Bảng 4-7: Độ lệch hướng chuyển động theo phương ngang 110 - vi - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống có ĐKĐT Hình 1.2: Dạng tín hiệu cảm biến Hình 1.3: Dải làm việc cảm biến nhiệt độ nước làm mát động Hình 1.4: Các lỗi phát sinh hệ thống 11 Hình 1.5: Phân loại lỗi theo thời gian 11 Hình 1.6: Minh họa lỗi cộng thêm lỗi nhân bội 12 Hình 1.7: Sơ đồ phát trạng thái lỗi mơ hình tín hiệu 14 Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống phát lỗi sở mơ hình 15 Hình 1.9: Các bước thực phát lỗi 16 Hình 1.10: Phân tích nhiễu loạn làm thay đổi đặc tính cảm biến 19 Hình 1.11: Phần tử xử lý (Nơ-ron) 21 Hình 1.12: Cấu trúc mạng Nơ-ron nhiều lớp 21 Hình 1.13: Cấu trúc hệ suy diễn mờ 22 Hình 1.14: So sánh hai phương pháp tuyến tính hóa 23 Hình 1.15: Nguyên lý phát lỗi sở mơ hình 24 Hình 1.16: Phương pháp ước lượng tham số 25 Hình 1.17: Bộ quan sát ghép song song với hệ thống thực 27 Hình 1.18: Sơ đồ hệ thống VSC 29 Hình 1.19: Nguyên lý hoạt động hệ thống VSC 29 Hình 2.1: Cấu trúc hệ suy diễn mờ 38 Hình 2.2: Hàm liên thuộc biểu diễn biến ngơn ngữ "tốc độ" 39 Hình 2.3: Khai báo biến ngơn ngữ “Toc do” MatLab 40 Hình 2.4: Giá trị mệnh đề hợp thành theo luật MIN 41 Hình 2.5: Giá trị mệnh đề hợp thành theo luật PROD 41 Hình 2.6: Hệ thống FIS T-S hai đầu vào, đầu 43 Hình 2.7: Mơ hình mờ với hai hàm liên thuộc biểu diễn hàm y 44 Hình 2.8: Mơ hình mờ với hàm liên thuộc dạng Gausian biểu diễn hàm y 44 Hình 2.9: Hai phương pháp xây dựng hệ suy diễn mờ T-S để mô tả hệ thống thực 45 Hình 2.10: Xây dựng luật mờ từ tập liệu quan sát 45 Hình 2.11: Cấu trúc quan sát UIO 50 Hình 2.12: Thuật tốn tính hệ số quan sát UIO 51 Hình 2.13: Sơ đồ sử dụng quan sát để chẩn đoán phát lỗi 54 Hình 2.14: Lược đồ xây dựng mơ hình mờ để chẩn đốn lỗi hệ suy diễn mờ 56 - vii - Hình 3.1: Sơ đồ tín hiệu vào/ra hệ thống VSC 58 Hình 3.2: Bố trí xe cảm biến hệ thống VSC 59 Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động hệ thống VSC 61 Hình 3.4: Lược đồ thuật tốn xây dựng mơ hình chẩn đốn lỗi hệ thống VSC 64 Hình 3.5: Mơ hình 3-DOF xe 65 Hình 3.6 Hàm liên thuộc khoảng xác định 70 Hình 3.7: Chương trình Matlab Simulink mơ tả luật mờ ℜ2 71 Hình 3.8: Hàm nhiễu sai số đầu vào d(t) 72 Hình 3.9: Cấu trúc quan sát mờ địa phương UIO1 74 Hình 3.10: Quy luật đánh lái 76 Hình 3.11: Gia tốc ngang thu từ hệ thống lấy mẫu 76 Hình 3.12: Tốc độ góc quay thân xe thu từ hệ thống lấy mẫu 76 Hình 3.13: Gia tốc ngang tính tốn từ hệ suy diễn mờ 76 Hình 3.14: Tốc độ góc quay tính tốn từ hệ suy diễn mờ 76 Hình 3.15: Lượng sai lệch gia tốc ngang hệ suy diễn mờ hệ thống lấy mẫu 77 Hình 3.16: Lượng sai lệch tốc độ góc quay thân xe hệ suy diễn mờ hệ thống lấy mẫu 77 Hình 3.17: Gia tốc ngang hệ thống lấy mẫu 77 Hình 3.18: Tốc độ góc quay thân xe hệ thống lấy mẫu 77 Hình 3.19: Gia tốc ngang tính tốn từ hệ suy diễn mờ 77 Hình 3.20: Tốc độ góc quay tính tốn từ hệ suy diễn mờ 77 Hình 3.21: Lượng sai lệch gia tốc ngang hệ suy diễn mờ hệ thống lấy mẫu 78 Hình 3.22: Lượng sai lệch tốc độ góc quay thân xe hệ suy diễn mờ hệ thống lấy mẫu 78 Hình 3.23: Gia tốc ngang tính toàn từ quan sát 78 Hình 3.24: Tốc độ góc quay thân xe tính tốn từ quan sát 78 Hình 3.25: Lượng sai lệch gia tốc ngang quan sát hệ thống lấy mẫu 79 Hình 3.26: Lượng sai lệch tốc độ góc quay thân xe quan sát hệ thống lấy mẫu 79 Hình 3.27: Gia tốc ngang tính tốn từ quan sát 79 Hình 3.28: Tốc độ góc quay thân xe tính tốn từ quan sát 79 Hình 3.29: Lượng sai lệch gia tốc ngang quan sát hệ thống lấy mẫu 79 Hình 3.30: Lượng sai lệch tốc độ góc quay thân xe quan sát hệ thống lấy mẫu 79 Hình 3.31: Gia tốc ngang tính tốn từ quan sát 80 Hình 3.32: Tốc độ góc quay thân xe tính tốn từ quan sát 80 Hình 3.33: Lượng sai lệch gia tốc ngang quan sát hệ thống lấy mẫu 80 Hình 3.34: Lượng sai lệch tốc độ góc quay thân xe quan sát hệ thống lấy mẫu 80 Hình 3.35: Tín hiệu cảm biến góc quay vành lái 81 - viii - Hình 3.36: Tín hiệu đo từ cảm biến ay thí nghiệm 81 Hình 3.37: Tín hiệu từ cảm biến ψ đo qua thí nghiệm 82 Hình 3.38: So sánh giá trị gia tốc ngang giá trị quan sát thí nghiệm 82 Hình 3.39: Lượng sai lệch ray 83 Hình 3.40: So sánh giá trị tốc độ góc quay thân xe giá trị quan sát thí nghiệm 83 Hình 3.41: Lượng sai lệch rψ 83 Hình 3.42: So sánh giá trị gia tốc ngang giá trị quan sát thí nghiệm 84 Hình 3.43: Lượng sai lệch ray 84 Hình 3.44: So sánh giá trị tốc độ góc quay thân xe giá trị quan sát thí nghiệm 85 Hình 3.45: Lượng sai lệch rψ 85 Hình 4.1: Sơ đồ khối xử lý ELM 327 89 Hình 4.2: Bản mạch kết nối 89 Hình 4.3: Nối thiết bị qua cổng DLC3 89 Hình 4.4: Sơ đồ mạch thu thập liệu 90 Hình 4.5: Cảm biến MPU 6050 91 Hình 4.6: Bố trí cảm biến MPU 6050 đo góc quay vành lái 93 Hình 4.7: Vị trí bố trí cảm biến MPU 6050 xe để đo thông số ay ψ 93 Hình 4.8: Sơ đồ cấu trúc cảm biến MPU 6050 94 Hình 4.9: Sơ đồ khối hệ thống đo dùng cảm biến MPU 6050 94 Hình 4.10: Sơ đồ kết nối thiết bị đo với máy tính 95 Hình 4.11: Giao diện hình đối chứng tín hiệu đo 96 Hình 4.12: So sánh kết đo góc quay vành lái 97 Hình 4.13: So sánh kết đo gia tốc ngang 97 Hình 4.14: So sánh kết đo vận tốc góc quay thân xe 97 Hình 4.15: So sánh kết đo tốc độ ô tô 98 Hình 4.16: Vịng trịn sử dụng thí nghiệm 99 Hình 4.17: Đoạn đường thẳng sử dụng thí nghiệm 100 Hình 4.18: Hình ảnh thiết bị Carman Scan VG 101 Hình 4.19: Màn hình hiển thị liệu tạm thời 101 Hình 4.20: Màn hình hiển thị danh sách lỗi mã lỗi thời 101 Hình 4.21: Đầu nối DLC3 102 Hình 4.22: Vị trí bố trí đầu nối DLC3 xe Toyota Camry .102 Hình 4.23: Sơ đồ kết nối thu thập liệu với máy tính 103 Hình 4.24: Giao diện hình kết đo .103 Hình 4.25: Góc quay vành lái 104 - ix - Hình 4.26: Gia tốc ngang ay 105 Hình 4.27: Tốc độ góc quay thân xe ψ 105 Hình 4.28: Lượng sai lệch ray 106 Hình 4.29: Lượng sai lệch rψ .106 Hình 4.30: Trị số gia tốc ngang ay thí nghiệm xuất lỗi hệ thống VSC .107 Hình 4.31: Lượng sai lệch ray 108 Hình 4.32: Tốc độ góc quay thân xe ψ thí nghiệm với hệ VSC có lỗi .108 Hình 4.33: Lượng sai lệch rψ .109 Hình 4.34: Màn hình hiển thị lỗi thiết bị Carman VG 109 Hình 4.35: Biến động gia tốc ngang 110 Hình 4.36: Biến động tốc độ góc quay thân xe 111 Hình 4.37: Tín hiệu từ cảm biến góc quay vành lái 111 -x- z6min=z4max; z6max=vmax; % Tinh bo tham so cac ham lien thuoc params1=[z1min,z1min,z1max]; params2=[z2min,z2min+d,z2max]; params3=[z3min, z3min+d,z3max]; params4=[z4min, z4min+d,z4max]; params5=[z5min,z5min+d,z5max]; params6=[z6min,z6max,z6max]; params=[[params1]; [params2]; [params3]; [params4]; [params5]; [params6]]; % Dinh nghia cac ham lien thuoc mf1=trimf(z,params(1,:)); mf2=trimf(z,params(2,:)); mf3=trimf(z,params(3,:)); mf4=trimf(z,params(4,:)); mf5=trimf(z,params(5,:)); mf6=trimf(z,params(6,:)); MF=[mf1 mf2 mf3 mf4 mf5 mf6]'; % Tinh cac gia tri Ymax cua ham ung voi moi ham lien thuoc A1=[-2*(cf+cr)/(M*params(1,2)), 2*(b*cr-a*cf)/(M*(params(1,2)^2))-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz , -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*params(1,2))]; A2=[-2*(cf+cr)/(M*params(2,2)), 2*(b*cr-a*cf)/(M*(params(2,2)^2))-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz , -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*params(2,2))]; A3=[-2*(cf+cr)/(M*params(3,2)), 2*(b*cr-a*cf)/(M*(params(3,2)^2))-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz , -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*params(3,2))]; A4=[-2*(cf+cr)/(M*params(4,2)), 2*(b*cr-a*cf)/(M*(params(4,2)^2))-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz , -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*params(4,2))]; A5=[-2*(cf+cr)/(M*params(5,2)), 2*(b*cr-a*cf)/(M*(params(5,2)^2))-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz , -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*params(5,2))]; A6=[-2*(cf+cr)/(M*params(6,2)), 2*(b*cr-a*cf)/(M*(params(6,2)^2))-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz , -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*params(6,2))]; B1=[2*cf/(M*params(1,2)); 2*a*cf/Iz]; B2=[2*cf/(M*params(2,2)); 2*a*cf/Iz]; B3=[2*cf/(M*params(3,2)); 2*a*cf/Iz]; B4=[2*cf/(M*params(4,2)); 2*a*cf/Iz]; B5=[2*cf/(M*params(5,2)); 2*a*cf/Iz]; B6=[2*cf/(M*params(6,2)); 2*a*cf/Iz]; C1=[-2*(cf+cr)/M ]; C2=[-2*(cf+cr)/M ]; C3=[-2*(cf+cr)/M ]; C4=[-2*(cf+cr)/M 2*(b*cr-a*cf)/(M*params(1,2)); 2*(b*cr-a*cf)/(M*params(2,2)); 2*(b*cr-a*cf)/(M*params(3,2)); 2*(b*cr-a*cf)/(M*params(4,2)); - 120 - ]; C5=[-2*(cf+cr)/M 2*(b*cr-a*cf)/(M*params(5,2)); ]; C6=[-2*(cf+cr)/M 2*(b*cr-a*cf)/(M*params(6,2)); ]; D=[2*cf/M 0]'; D1=D; D2=D; D3=D; D4=D;D5=D; D6=D; v1=32/3.6; %Bien dau vao %Tinh gia trij ham lien thuoc ung voi tri so cua bien u(1)=evalmf(v1,params1,'trimf'); muy1=u(1); u(2)=evalmf(v1,params2,'trimf'); muy2=u(2); u(3)=evalmf(v1,params3,'trimf'); muy3=u(3); u(4)=evalmf(v1,params4,'trimf'); muy4=u(4); u(5)=evalmf(v1,params5,'trimf'); muy5=u(5); u(6)=evalmf(v1,params6,'trimf'); muy6=u(6); %Figures figure(1) plot(z,MF,'linewidth',2) grid hold on %plot(z,s) j=0; p=0; for i=1:6 if u(i)>0 j=j+1; p(j)=i; sprintf( 'v1=%1.2f has the memebership degree u1=%1.2f',v1,u(i)); plot (v1,u(i),'r*') % place the point on the graph plot ([v1,v1],[0,u(i)],'linestyle','-','color','gr') plot([vmin,v1],[u(i),u(i)],'linestyle','-','color','r') end; end; A= [ -2*(cf+cr)/(M*v1) -2*(a*cf-b*cr)/(M*v1^2)-1; -2*(a*cf-b*cr)/Iz -2*(a^2*cf+b^2*cr)/(Iz*v1)]; B = [2*cf/(M*v1);2*a*cf/Iz]; C = [-2*(cf+cr)/M -2*(a*cf-b*cr)/(M*v1); ]; - 121 - D=[2*cf/M 0]'; % -Unknown & Disturbance Matrix % Edd=B; Fdd=D; Ed=[1 0; 1]; Fd=[1 0; 1]; %% Step one: Check rank(CE) = rank(E) rank(C1*Ed); rank(Ed); %% Step two: Compute Observer Matricies H1 = Ed*inv((C1*Ed)'*(C1*Ed))*(C1*Ed)'; %H1 = B1*inv((C1*B1)'*(C1*B1))*(C1*B1)' T1 = eye(2)-H1*C1; A01 = T1*A1; % Step three: check observability rank(obsv(A01,C1)); s=[-4 -4]; F=diag(s); k11=inv(C1)*(A1-F-H1*C1*A1); k12=F*H1; k01=zeros; k01=k11+k12 H2 = Ed*inv((C2*Ed)'*(C2*Ed))*(C2*Ed)'; T2 = eye(2)-H2*C2; A02 = T2*A2; k21=inv(C2)*(A2-F-H2*C2*A2); k22=F*H2; k02=zeros; k02=k21+k22 H3 = Ed*inv((C3*Ed)'*(C3*Ed))*(C3*Ed)'; T3 = eye(2)-H3*C3; A03 = T3*A3; k31=inv(C3)*(A3-F-H3*C3*A3); k32=F*H3; k03=zeros; k03=k31+k32 H4 = Ed*inv((C4*Ed)'*(C4*Ed))*(C4*Ed)'; T4 = eye(2)-H4*C4; A04 = T4*A4; k41=inv(C4)*(A4-F-H4*C4*A4); - 122 - k42=F*H4; k04=zeros; k04=k41+k42 H5 = Ed*inv((C5*Ed)'*(C5*Ed))*(C5*Ed)'; T5 = eye(2)-H5*C5; A05 = T5*A5; k51=inv(C5)*(A5-F-H5*C5*A5); k52=F*H5; k05=zeros; k05=k51+k52 H6 = Ed*inv((C6*Ed)'*(C6*Ed))*(C6*Ed)'; T6 = eye(2)-H6*C6; A06 = T6*A6; k61=inv(C6)*(A6-F-H6*C6*A6); k62=F*H6; k06=zeros; k06=k61+k62 L2a1_new %L2a1_beta P 1.1 Mô đun giải mờ luật thứ P 1.2 Mô đun giải mờ tổng quát - 123 - P 1.3 Mô đun tổng quát quan sát UIO - 124 - P 1.4 Mô đun mơ hình 3DOF P 1.5 Mơ đun quan sát mờ địa phương thứ - 125 - Phụ lục 2a Sơ đồ khối cảm biến MPU P 2.1 Sơ đồ khối cảm biến MPU 2b Module vi xử lý P 2.2 Module vi xử lý 2c Module giao tiếp với máy tính - 126 - P 2.3 Module giao tiếp với máy tính - 127 - Phụ lục 3a Chuyển đổi chuẩn giao tiếp Thiết kế chế tạo kết nối dự liệu từ cổng giao tiếp OBD-2 xe tới máy tính chip ELM-327 - Chip ELM-327: Hiện nay, thị trường sản phẩm điện tử cung cấp nhiều loại chip có khả tự động thực chức giao tiếp với giao thức phù hợp với hệ thống sử dụng OBD II Ví dụ vi điều khiển 16-bit Atmel, Microchip có giao tiếp ngoại vi chuẩn CAN Đặc biệt, có họ vi xử lý ELM (thông dụng chip ELM-327) cho khả tự động tìm phát giao thức OBD giao tiếp với thiết bị khác qua chuẩn RS-232 (Hình P 3.1) P 3.1 Sơ đồ khối ELM327 - Thiết kế mạch giao tiếp với giao thức OBD2 cho chip ELM-327 + Mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn CAN: Chuẩn CAN (Control Area Network) chuẩn ngày sử dụng phổ biến khả truyền tải thơng tin ổn định, khoảng cách xa khả tạo thành mạng giao tiếp lớn Để chuyển đổi giao tiếp ELM327 chuẩn CAN, sử dụng MCP2551 Đây IC chuyển đổi giao tiếp CAN chuyên dụng dễ tìm thấy Việt Nam Hình P 3.2 thể mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn CAN P 3.2 Mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn CAN - 128 - 3b Mạch giao tiếp máy tính - Mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn ISO 9141-2 ISO 14230 KWP2000: Chuẩn ISO 9141-2 ISO 14230 KWP2000 sử dụng chân jack OBD-2 giống nhau, mức logic cao điện áp ắc quy (+12V) Do cần sử dụng mạch đệm điện áp đơn giản để chuyển đổi giao tiếp ELM327 jack chẩn đốn xe Hình P 3.3 thể mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn ISO 9141-2 KWP 2000 P 3.3 Mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn ISO 9141-2 KWP 2000 - Mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn SAE J1850 Hình P 3.4: Chuẩn SAE J1850 bao gồm chuẩn PWM VPW Hai chuẩn sử dụng chân giao tiếp tương đương nhau, khác mức logic Do thiết kế sử dụng mạch đệm tương ứng với mức logic để đảm bảo chúng hoạt động chức P 3.4 Mạch chuyển đổi giao tiếp chuẩn SAE J1850 - 129 - - Mạch chuyển đổi giao tiếp UART-USB (Hình P3.5): sử dụng IC chuyển đổi chuyên dụng PL2303-HX để chuyển đổi giao tiếp từ cổng COM máy tính PC sang máy tính Laptop P 3.5 Mạch chuyển đổi UART-USB Phụ lục Lập trình phần mềm thu thập liệu Phần lập trình đồ họa phần mềm thu thập liệu gồm có khối bước thiết lập sau: - Khối giao tiếp với môđun ELM327 Bộ thu thập liệu; Khôi xử lý liệu; Khối hiển thị; Khối lưu liệu truyền liệu với Simulink Khối giao tiếp với môđun ELM327 thu thập liệu: P 4.1 Khởi tạo cổng kết nối - 130 - P 4.2 Gửi yêu cầu đọc liệu tới Bộ thu thập liệu ECU P 4.3 Đọc, kiểm tra lọc liệu hợp lệ từ Bộ thu thập liệu ECU - 131 - Khối xử lý liệu: P 4.4 Tách liệu từ block liệu nhận P 4.5 Khối lưu liệu vào nhớ tạm - 132 - Khối hiển thị: P 4.6 Khối hiển thị Khối lưu trữ liệu: P 4.7 Khởi tạo file liệu P 4.8 Khối truyền liệu - 133 - P 4.9 Khối lưu diệu - 134 -