Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô

1 MỞ ĐẦU Sau hai thập niên xây dựng, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển mạnh so với đầu thập niên 90 mức quy mơ nhỏ với cơng nghệ lạc hậu Đại đa phần doanh nghiệp sản xuất ô tô nước có quy mô vừa nhỏ với công việc chủ yếu lắp ráp dạng CKD sở linh kiện nhập từ nước Tỷ lệ nội địa hóa sản phẩm tơ nước cịn thấp Mặc dù có nhiều sách ưu đãi Chính phủ dịng ô tô con, ô tô tải vừa nhỏ lĩnh vực sản xuất tơ cịn tình trạng khơng khả quan Chỉ số sản phẩm khung, vỏ, cabin tự sản xuất nhà máy lớn Toyota, Thaco Trường Hải… cịn hầu hết phận từ động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống lái đến hệ thống điều khiển khác nhập ngoại Với bối cảnh ngành cơng nghiệp tơ phải tăng tốc để trở thành ngành công nghiệp quan trọng, đáp ứng tối đa nhu cầu thị trường nội địa loại ô tô tải, ô tô khách thông dụng, ô tô số loại ô tô chuyên dùng Sau Quyết định số 1168/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035, ngày 24 tháng năm 2014, Quyết định số 1211/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quyết định số 229/QĐ-TTg ngày 04/02/2016 Cơ chế, sách thực Chiến lược Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, thể quan tâm lớn đến công nghiệp phụ trợ Để phát triển ngành công nghiệp phụ trợ ô tô Việt Nam nhằm phấn đấu trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng số cụm chi tiết có giá trị cao chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô giới góp phần vào tăng trưởng kinh tế thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khác Khi số lượng tơ tốc độ trung bình ngày tăng tính an tồn chuyển động ngày quan tâm Hệ thống lái hệ thống quan trọng tơ, có chức thay đổi ổn định hướng ô tô chuyển động, giữ vai trị định đến tính an tồn chuyển động tơ Hệ thống lái tích cực giúp người lái kiểm sốt tình ổn định, nâng cao tính an tồn chuyển động ô tô Đây công nghệ ứng dụng ngành ô tô Trên giới có cơng trình nghiên cứu nội dung này, nhiên tài liệu, kết nghiên cứu tài liệu riêng hãng không công bố công bố mang tính hướng dẫn, khai thác sử dụng Ở Việt Nam, có vài đề tài đề cập đến ảnh hưởng hệ thống lái đến quỹ đạo chuyển động, nhiên hướng nghiên cứu tập trung chủ yếu vào hệ thống lái có trợ lực, chưa đầu tư nghiên cứu sâu hệ thống lái tích cực Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, nghiên cứu sinh chọn đề tài: “Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tơ” nhằm góp phần tạo dựng sở lý thuyết kiểm nghiệm mơ hình bán thực nghiệm phục vụ cho việc đánh giá chất lượng sản phẩm thiết kế, chế tạo, hồn thiện qui trình thiết kế điều khiển điện tử hệ thống lái tích cực nói chung  Mục tiêu nghiên cứu + Xây dựng mơ hình động lực học tơ + Xây dựng mơ hình động lực học hệ thống lái tích cực + Xây dựng thuật tốn, thiết kế điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô kiềm chứng mơ hình bán thực nghiệm  Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án: hệ thống lái tích cực ô tô Phạm vi nghiên cứu đề tài: + Đề tài nghiên cứu điều khiển thay đổi tỷ số truyền góc hệ thống lái + Tiến hành thực nghiệm mơ hình bán thực nghiệm với chế độ quay vòng ổn định, chuyển làn, chuyển động thẳng vận tốc thay đổi có gió ngang  Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu luận án nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm  Nội dung bố cục luận án: Xuất phát từ mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu, bố cục luận án gồm có bốn chương sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan ổn định quỹ đạo chuyển động, hệ thống lái tích cực tơ Phân tích, đánh giá cơng trình nghiên cứu ngồi nước liên quan đến luận án; vấn đề tồn tại; vấn đề luận án cần tập trung nghiên cứu, giải Chương 2: Xây dựng mơ hình động lực học ô tô hệ thống lái Từ mô hình vật lý tơ sử dụng hệ thống lái tích cực, xây dựng mơ hình tốn mơ phần mềm Matlab simulink Chương 3: Thiết kế điều khiển khảo sát chuyển động tơ Trình bày việc xây dựng thuật tốn điều khiển, tính tốn, mơ hoạt động hệ thống lái tích cực sử dụng ô tô khảo sát quỹ đạo chuyển động tơ sở tính tốn, thiết kế Chương 4: Thí nghiệm khảo sát chuyển động tơ với hệ thống lái tích cực + Thiết kế, chế tạo lắp đặt mơ hình hệ thống lái tích cực + Tiến hành thí nghiệm mơ hình bán thực nghiệm với chế độ chuyển động khác  Những kết luận án: Đã thực giải pháp để ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô cách thay đổi tỷ số truyền hệ thống lái Thiết kế chế tạo mạch điều khiển hệ thống lái tích cực mơ hình bán thực nghiệm  Ý nghĩa khoa học luận án: - Đã xây dựng mô hình động lực học tơ để đưa giải pháp ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô cách thay đổi tỷ số truyền hệ thống lái - Đã thiết kế, chế tạo điều khiển thay đổi tỷ số truyền hệ thống lái tích cực  Ý nghĩa thực tiễn luận án: - Kết nghiên cứu luận án giúp làm chủ cơng nghệ q trình thiết kế, cải tạo khai thác sử dụng ô tô sử dụng hệ thống lái tích cực - Luận án tài liệu tham khảo trình đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan ổn định quỹ đạo chuyển động ô tơ 1.1.1 Khái qt an tồn chuyển động An toàn chuyển động giải pháp kỹ thuật đảm bảo an tồn cho người tơ trình chuyển động vấn đề nhiều nhà khoa học quan tâm An toàn chuyển động chia thành hai loại an toàn thụ động chủ động An toàn thụ động biện pháp kỹ thuật cần thiết để giảm thiệt hại người phương tiện xảy tai nạn dây an toàn, túi khí (SRS)… An tồn chủ động giải pháp kỹ thuật thiết kế chế tạo ô tô để ngăn chặn tránh tai nạn giao thơng, tính ổn định quỹ đạo để hỗ trợ người lái hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (ABS), hệ thống kiểm soát lực kéo (TRC), hệ thống kiểm sốt hoạt động trượt (ESP)… giúp cho tơ ln đảm bảo quỹ đạo chuyển động mong muốn Trong xu tác giả nghiên cứu điều khiển hệ thống lái tích cực tơ (AFS) 1.1.2 Ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô Khi ô tô chuyển động đường, quỹ đạo chuyển động phức tạp Do tác động lực bên biến dạng lốp…nên quỹ đạo chuyển động ô tô không mong muốn đặc biệt tốc độ cao Các tượng làm cho ô tơ chuyển động ổn định dẫn tới tai nạn Trong năm gần nhà khoa học đưa nhiều nghiên cứu nhằm ổn định chuyển động ô tô Các hướng nghiên cứu tập trung vào điều chỉnh mô men quay thân xe trực tiếp hệ thống phanh hệ thống lái để ổn định quỹ đạo chuyển động Sự ổn định hướng chuyển động tơ xảy trường hợp điển sau: a Mất ổn định hướng quay vịng Khi tơ quay vòng, ảnh hưởng biến dạng bên lốp nên bán kính quay vịng thực tế khác với bán kính quay vòng mong muốn, gây ổn định chuyển động ô tô Trong trường hợp lốp xe không biến dạng (ơ tơ quay vịng với tốc độ thấp, khơng chịu ảnh hưởng lực quán tính ly tâm), bán kính quay vịng thực tế tơ trùng với bán kính quay vịng lý thuyết R xác định gần theo góc quay bánh xe dẫn hướng δ chiều dài sở L ô tô theo công thức, (Hình 1.1a): Rt  R  L L  tan   1.1 Trong trường hợp này, trạng thái quay vịng tơ gọi quay vòng Tuy nhiên thực tế, đặc tính đàn hồi lốp nên phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe tơ quay vịng Fyf, Fyr khiến bánh xe cầu trước bánh xe cầu sau lăn lệch khỏi phương chuyển động ban đầu góc lệch bên αf αr (Hình 1.1b): f  Fyf C f r  , Fyr 1.2  C r Trong Cαf Cαr độ cứng bên tổng cộng bánh xe cầu trước cầu sau Với góc quay nhỏ δ, αf, αr R: quay vòng thiếu (under steering) Hiện tượng quay vòng thừa xảy bán kính quay vịng thực tế xe nhỏ bán kính quay vịng mong muốn tính theo góc quay vành tay lái Rt < R Trong trường hợp người lái phải kịp thời đánh trả tay lái để đưa ô tô trở quỹ đạo chuyển động mong muốn, thao tác chậm trễ làm tăng đột biến giá trị lực quán tính ly tâm Do di chuyển tải trọng bánh xe phía ngồi tâm quay vịng, phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe phía giảm, làm giảm khả bám ngang ô tô khiến ô tô bị trượt khỏi quỹ đạo chuyển động ban đầu Nếu mặt đường có hệ số bám lớn tơ bị lật quanh vết tiếp xúc bánh xe phía ngồi với mặt đường Trái với quay vịng thừa, tượng quay vòng thiếu xảy bán kính quay vịng thực tế xe lớn bán kính quay vịng mong muốn tính theo góc quay vành tay lái Rt > R Khi quay vòng thiếu, phản lực bên tác dụng lên bánh xe sau có xu hướng làm cho phần xe lệch phía Để ô tô chuyển động quỹ đạo mong muốn, người lái phải đánh thêm tay lái góc quay phù hợp Từ phương trình cân mơ men với trọng tâm C, Hình 1.1b, phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau xác định gần theo công thức: Fyf  Flt a2 mv a2 a   ma y L Rt L L  L  a2   mv2 a1 a1 1.4  L Rt L L với m khối lượng ô tô ay gia tốc hướng tâm xuất tơ quay vịng Từ Fyr  Flt  ma y phương trình (1.2) (1.4), ta có:  f  r   a1  ma y  C r a2  C f a1  mv  a2       Rt L  C f C r  L  C rC f  1.5 Như trạng thái quay vịng tơ phụ thuộc vào độ cứng bên lốp vị trí tọa độ trọng tâm theo biểu thức  C r a2  C f a1  Hình 1.2 thể ảnh hưởng vị trí tọa độ trọng tâm độ cứng bên lốp đến trạng thái quay vịng tơ quay vịng với bán kính khơng đổi δ δ Cαf L1 < L2: Quay vòng thiếu < Cαr: quay vòng thiếu thie7steering L1 = L2: Quay vòng Cαf = Cαr: Quay vòng L/R L/R L1 > L2: Quay vòng thừa Cαf > Cαr: Quay vòng thừa a) af = ar; R = const b) Cαf = Cαr , R = const ay ay Hình 1.2 Quan hệ trạng thái quay vòng với độ cứng bên của lốp tọa độ trọng tâm tơ Từ phương trình (1.3), quan hệ góc quay lý thuyết δ0 (không kể đến biến dạng bên lốp, Ackermann steering angle) góc quay thực tế δ (có kể đến biến dạng bên lốp) bánh xe dẫn hướng với góc lệch bên lốp biểu diễn sau:     L   f  r  0   f  r R           f   r 1.6 Từ phương trình (1.5) (1.6), ta có:  m1 m   C f C r         ay  Ks ay ,   1.7    ,  rad/m/s    1.8 đó: Ks  a m  a2    L  C f C r Ks gọi hệ số quay vòng [16], giá trị Ks xác định trạng thái quay vịng tơ, m1 m2 khối lượng phân bố lên cầu trước cầu sau Hình 1.3 biểu diễn ảnh hưởng hệ số quay vòng Ks đến mối quan hệ góc quay thực tế bánh xe dẫn hướng δ gia tốc hướng tâm ay ô tơ quay vịng với bán kính khơng đổi δ Ks > 0: Quay vòng thiếu 2δ0 Ks = 0: Quay vòng δ0 = L/R0 Ks < 0: Quay vòng thừa -L/ L/ (KsR0) a y = v / R0 Hình 1.3 Ảnh hưởng của Ks đến quan hệ góc quay thực tế gia tớc hướng tâm với bán kính quay vịng R = const - Khi Ks = 0: δ = δ0 , tơ quay vịng đúng, góc quay thực tế bánh xe dẫn hướng ln cân với góc quay vịng Ackermann khơng thay đổi theo tăng gia tốc hướng tâm hay tốc độ chuyển động ô tô, đảm bảo ô tô chuyển động theo quỹ đạo mong muốn; - Khi Ks > 0: δ > δ0, tơ quay vịng thiếu, góc quay thực tế bánh xe dẫn hướng tăng theo tăng gia tốc hướng tâm hay tốc độ chuyển động tơ khiến tơ chuyển động ngồi quỹ đạo mong muốn; - Khi Ks < 0: δ < δ0, tơ quay vịng thừa, góc quay thực tế bánh xe dẫn hướng giảm gia tốc hướng tâm hay tốc độ chuyển động ô tô tăng, khiến tơ chuyển động vào phía quỹ đạo mong muốn b Mất ổn định hướng tác dụng gió ngang Khi tơ chuyển động thẳng, giá trị lực gió ngang lớn làm lốp xe bị biến dạng bên lăn lệch khỏi hướng chuyển động thẳng Tùy theo giá trị độ lớn góc lệch bên bánh xe cầu trước cầu sau xảy tình sau: αf αf vf vf v β β Flt v Fw Fw αr αr vr Flt vr a) αf > αr: Flt ↑↓ Fw b) αf < αr: Flt ↑↑ Fw Hình 1.4 Ảnh hưởng của gió ngang biến dạng của lốp đến ổn định hướng chuyển động - Khi αf > αr xuất lực quán tính ly tâm Flt ngược chiều với lực gió ngang Fw có xu hướng ổn định quỹ đạo chuyển động ban đầu tơ (Hình 1.4a) - Nếu αf < αr lực quán tính ly tâm Flt chiều với Fw làm tăng giá trị lực ngang gây ổn định quỹ đạo chuyển động (Hình 1.4b) Khi tơ chuyển động thẳng, giá trị lực gió ngang lớn làm lốp xe bị biến dạng bên lăn lệch khỏi hướng chuyển động thẳng Tùy theo giá trị độ lớn góc lệch bên bánh xe cầu trước cầu sau xảy tình sau: - Nếu lực quán tính ly tâm Flt ngược chiều với lực gió ngang Fw tơ có xu hướng ổn định quỹ đạo chuyển động ban đầu - Nếu lực quán tính ly tâm Flt chiều với Fw làm tăng giá trị lực ngang gây ổn định quỹ đạo chuyển động c Mất ổn định hướng phanh Hiện tượng ổn định quỹ đạo chuyển động cịn xảy ô tô phanh gấp đường có hệ số bám không hai bên bánh xe bánh xe cầu bị bó cứng khơng đồng thời Khi tổng lực phanh bánh xe bên phải bên trái khác (do khe hở má phanh trống phanh, chất lượng bề mặt ma sát, giá trị giới hạn bám không ngoại lực khác), ô tô chịu tác dụng mô men xoay thân xe 10 quanh trục thẳng đứng qua trọng tâm Mz, làm ô tô chuyển động lệch khỏi quỹ đạo ban đầu góc β (Hình 1.6) Fx2 Fx1 Mz v β Fx4 Fx3 Hình 1.5 Mất ởn định hướng lực phanh khơng đều 1.1.3 Bánh xe dẫn hướng Việc bố trí bánh xe dẫn hướng liên quan trực tiếp tới tính điều khiển, ổn định chuyển động tơ Các u cầu góc đặt bánh xe dẫn hướng điều khiển chuyển động nhẹ nhàng, xác, đảm bảo ổn định thẳng quay vòng Trong thực tế, bánh xe dẫn hướng bố trí với góc đặt bánh xe bao gồm: góc nghiêng ngang bánh xe (camber), góc nghiêng dọc trụ đứng (caster), góc nghiêng ngang trụ đứng (kingpin) (Hình 1.6) Góc nghiêng ngang bánh xe (camber) có tác dụng giảm nhẹ lực tác dụng lên vành lái, tăng khả bám bánh xe với mặt đường Góc nghiêng dọc trụ đứng (caster) giúp xe chạy ổn định đường thẳng ổn định xe quay vịng Góc nghiêng trụ đứng mặt phẳng dọc xe (kingpin) có tác dụng giúp bánh xe trở quỹ đạo chuyển động thẳng sau quay vịng Hình 1.6 Các góc đặt bánh xe [46] 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