Mô phỏng động lực học phanh ô tô khách county tanda k29a khi có abs luận văn thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật cơ khí động lực

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VĂN NHẤT MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC PHANH Ô TÔ KHÁCH COUNTY TANDA K29A KHI CĨ ABS Ngành: Khai thác bảo trì tơ-máy kéo Mã số: 60.52.01.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THIẾT LẬP HÀ NỘI – 2015 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các phần nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2015 Học viên thực Nguyễn Văn Nhất iii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực nghiên cứu, luận văn “Mô động lực học phanh ô tô khách county tanda k29a có ABS” hồn thành Ngồi nỗ lực làm việc thân, học viên cịn nhận giúp đỡ nhiệt tình từ gia đình, thầy tập thể bạn bè trình nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: + Các quý thầy cô Bộ mơn khí tơ tạo điều kiện học viên hồn thành khóa học + Thầy TS Nguyễn Thiết Lập hướng dẫn suốt trình thực đề tài + Thầy ThS Nguyễn Hữu Mạnh tận tình giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hoàn thiện đề tài Qua tháng thực đề tài học viên cố gắng thực để đạt kết tốt cho luận văn, đạt thành định chắn cịn nhiều thiếu sót Vì học viên mong nhận góp ý quý thầy cô bạn bè để luận văn hoàn thiện Trân trọng cám ơn! iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN III MỤC LỤC IV DANH MỤC HÌNH VẼ: VI PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ABS ô tô 1.1.1 Lịch sử đời phát triển hệ thống ABS 1.1.2 Cấu tạo nguyên lý hệ thống ABS 1.2 Các nghiên cứu ngồi nước có liên quan 1.2.1 Các nghiên cứu phát triển hệ thống chống bó cứng bánh xe giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe Việt Nam 1.3 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 1.3.4 Phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG PHANH XE COUNTY TANDA K29A CÓ ABS 2.1 Kết cấu hệ thống phanh xe County Tanda K29A có ABS 2.1.1 Thông số kỹ thuật xe ô tô County Tanda K29A 2.1.2 Đặc điểm thông số kỹ thuật hệ thống phanh 2.1.3 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS xe 10 2.1.4 Kết cấu hệ thống phanh 11 2.1.5 Phanh ABS 13 v 2.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng mơ hình 20 2.2.1 Lực mô men tác động lên xe trong mặt phẳng dọc 20 2.2.2 Các tiêu đánh giá chất lượng trình phanh 24 2.2.3 Cơ sở lí thuyết chống bó cứng bánh xe phanh 28 2.2.4 Hiện tượng trượt lết bánh xe phanh 37 2.2.5 Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS 40 2.2.6 Hệ thống điều khiển phanh ABS điện tử 55 2.3 Mơ hình khảo sát hệ thống phanh 61 2.3.1 Mơ hình động lực học 61 2.3.2 Sơ đồ lực mô men tác động lên ô tô chuyển động 62 2.3.3 Phương trình chuyển động tô 63 2.3.4 Động lực học bánh xe 64 2.3.5 Tính tốn trị số lực dọc lực ngang 65 2.3.6 Tính tốn tải trọng tác dụng lên tơ q trình chuyển động 67 2.3.7 Tính tốn độ trượt góc lệch bên bánh xe 68 CHƢƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH Ơ TƠ KHÁCH COUNTY TANDA K29A KHI CĨ ABS 71 3.1 Lựa chọn chế độ khảo sát 71 3.1.1 Chế độ khảo sát hệ thống phanh 71 3.1.2 Giới thiệu công cụ mô 71 3.2 Mô làm việc hệ thống phanh 73 3.2.1 Trường hợp vận tốc, hệ số bám khác 73 3.2.2 Trường hợp hệ số bám nhau, vận tốc khác 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79  Kết luận 79  Kiến nghị hướng phát triển đề tài 79 vi DANH MỤC HÌNH VẼ: Hình 1.1 Sơ đồ tổng qt hệ thống chống hãm cứng bánh xe Hình 2.1 Bố trí chung xe County Tanda K29A Hình 2.2 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS 10 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống phanh chưa có ABS 11 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống phanh có ABS 11 Hình 2.5 Bộ trợ lực phanh 12 Hình 2.6 Xi lanh phanh 12 Hình 2.7 Cơ cấu phanh sau 13 Hình 2.8 Cơ cấu phanh trước 13 Hình 2.9 Vị trí bố trí ABS xe thực tế 14 Hình 2.10 Sơ đồ mạch dầu hệ thống ABS 15 Hình 2.11 Sơ đồ mạch điện 16 Hình 2.12 Sơ đồ mạch điện 17 Hình 2.13 Sơ đồ mạch điện giản lược 18 Hình 2.14 Mơ đun điều khiển 19 Hình 2.15 Cảm biến tốc độ bánh xe 19 Hình 2.16 Sơ đồ lực mô men tác dụng lên bánh xe phanh 20 Hình 2.17 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô phanh 21 Hình 2.18 Đồ thị quãng đường phanh nhỏ theo tốc độ bắt đầu phanh v1 hệ số bám 27 Hình 2.19 Giản đồ phanh 30 Hình 2.20 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám 36 Hình 2.21 Hiện tượng trượt lết bánh xe phanh 37 Hình 2.22 Đặc tính trượt bánh xe phanh 38 Hình 2.23 Đặc tính trượt tương ứng với loại đường khác 39 Hình 2.24 Sự thay đổi mô men phanh, áp suất dẫn động phanh gia tốc bánh 41 Hình 2.25 Sự thay đổi tốc độ góc ωb bánh xe, vận tốc v, độ trượt λ theo thời gian t 42 Hình 2.26 Đặc tính trượt bánh xe phanh 44 Hình 2.27 Sự lệch hướng ô tô phanh 44 Hình 2.28 Phạm vi điều khiển hệ thống ABS 46 Hình 2.29 Phạm vi điều khiển ABS theo góc trượt bánh xe 47 vii Hình 2.30 Chu trình điều khiển ABS 48 Hình 2.31 Sơ đồ trạng thái không gian biểu diễn hoạt động cấu ABS 48 Hình 2.32 Sơ đồ vịng lặp ABS 49 Hình 2.33 Quá trình điều khiển ABS 51 Hình 2.34 Mơ quay ngang chênh lệch lực phanh hai bánh xe trước 53 Hình 2.35 Điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh 54 Hình 2.36 Sơ đồ mạch dầu 56 Hình 2.37 Sơ đồ điều khiển hệ thống 57 Hình 2.38 Chế độ phanh bình thường (ABS không hoạt động) 58 Hình 2.39 Chế độ tăng áp 59 Hình 2.40 Chế độ giữ áp 60 Hình 2.41 Chế độ giảm áp 61 Hình 2.42 Các lực mơ men tác dụng lên ô tô mặt phẳng ngang 62 Hình 2.43 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô theo mặt phẳng dọc 62 Hình 2.44 Trạng thái bánh xe 65 Hình 2.45 Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng bánh xe chạy đường vịng 68 Hình 2.46 Quan hệ động học mơ hình động học hai vết 69 Hình 3.1 Độ trượt tốc độ góc khơng có ABS 74 Hình 3.2 Độ trượt tốc độ góc có ABS 74 Hình 3.3 Đồ thị quãng đường phanh v = 80Km/h,  = 0,6 75 Hình 3.4 Đồ thị quãng đường phanh V=80km/h,  = 0,4 76 Hình 3.5 Đồ thị quãng đường phanh V=80km/h,  = 0,6 76 Hình 3.6 Đồ thị quảng đường phanh V=100km/h,  = 0,6 77 Hình 3.7 Đồ thị quảng đường phanh V=100km/h,  = 0,6 78 PHẦN MỞ ĐẦU Cùng với phát triển ngành công nghiệp ô tô kỹ thuật điện tử, điều chỉnh lực phanh hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh ABS (Anti-lock Braking System) ngày trở nên phổ biến có mặt hầu hết tô đời mới, đại ABS hệ thống an tồn chủ động tơ Ở Việt Nam, số lượng lớn xe khách nhỏ dạng County sử dụng để làm xe buýt nội thành, chở nhân viên cho công ty, dịch vụ chở khách du lịch, Vận tốc khai thác xe cao chạy nhiều địa hình khác Việc nghiên cứu lắp đặt ABS lên dòng xe mang ý nghĩa thực tiễn cao Để phục vụ cho việc lắp đặt ABS cho xe, đề tài tiến hành khảo sát, mô làm việc hệ thống phanh có ABS Kết cấu luận văn, phần mở đầu kết luận, gồm chương: Chương Tổng quan Chương Xây dựng mơ hình động lực học hệ thống phanh xe County Tanda K29A có ABS Chương Mơ hệ thống phanh xe County Tanda K29A có ABS Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ABS ô tô 1.1.1 Lịch sử đời phát triển hệ thống ABS Phanh ABS ban đầu được nghiên cứu phát triển để sử dụng máy bay tốc độ hạ cánh tăng đời cửa máy bay phản lực sau chiến II, hệ thống phanh thông thường không hiệu Với cơng nghệ thời đó, kết cấu cấu ABS cịn cồng kềnh, hoạt động khơng tin cậy khơng 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 tơ vào năm 1969, sau cấu ABS nhiều công 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 Ban đầu cấu ABS lắp ráp xe du lịch mới, đắt tiền, trang bị theo yêu cầu theo thị trường Dần dần cấu 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 Vấn đề an tồn giao thơng vận tải xem xét ABS tính an tồn quan trọng thiết bị an toàn chủ động, ABS áp dụng phát hành lực phanh lên đến 10 lần giây giúp lái xe tránh tai nạn Trong xe không trang bị ABS, phanh áp dụng cứng tình hình khẩn cấp, bánh xe "khóa cứng" lốp xe trượt, dẫn đến kiểm soát hướng Khi điều khiển hướng (lái) bị Đối với ABS cho phép bánh xe để tiếp tục xoay, trì lốp tiếp xúc với mặt đường bề mặt (lực kéo), cho phép kiểm soát tay lái 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 tốc 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 (ElectronicBreak 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 lực 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) tác dụng dừng xe, mà cịn can thiệp vào 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 thơng 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 công ty sản xuất tơ tồn giới 1.1.2 Cấu tạo nguyên lý hệ thống ABS Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe ABS thực chất điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược điều khiển điện tử bao gồm thành phần sơ đồ khối sau: 66 Sp = xk  k rk xk (2.67) khoảng tính tốn (0-1) có giá trị dương Với bánh xe chủ động : k rk > xk , xk > 0, bánh xe trượt quay Sd = xk  k rk k rk (2,68) khoảng tính tốn (0-1) có giá trị âm Trượt bên: sy = yk = tgβ xk (2.69) +Tính tốn lực dọc lực ngang: - Lực dọc, lực ngang tác dụng vết bánh xe bị phanh: + Nếu s Rp < 0,5: Fp =  Ls Zs p 1 sp ; S=  L Ztg 1 sp (2.70) + Nếu s Rp > 0,5: Fp =  Ls Zs p 1 sp Trong đó: + s Rp = p; S=  L Ztg p 1 sp (2.71) L2s s 2p  L2 tg 2 (2.72) 0 (1  s p )(1  k0 s 2p  tg 2 ) + Lα = lα1 + lα2.Z; Ls = ls1 + ls2.Z +p= ,25 (1 ) s Rp s Rp - Lực dọc, lực ngang tác dụng vết bánh xe chủ động: + Nếu s Rd < 0,5: Fd = -LsZsd; S = -L Z(1+sd)tgβ (2.73) + Nếu s Rd > 0,5: Fd = -LsZsdp; S = -L Z(1+sd)ptgβ Trong đó: + s Rd = + p= L2s s d2  L2 tg 2 (1  s d )  (1  k xk s d2  tg 2 ) s Rd (1 ,25 ) s Rd (2.74) 67 Theo phương trình để xác định lực dọc lực ngang tác dụng lên ô tô ta cần phải xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe, độ trượt góc lệch bên bánh xe 2.3.6 Tính tốn tải trọng tác dụng lên tơ trình chuyển động + Khi xe chuyển động thẳng tải trọng phân bố cầu trước cầu sau: b b Z T  G   mg  L L a a Z S  G   mg  L L + Trong trình phanh, có lực qn tính nên có tượng phân bố lại khối lượng cầu trước cầu sau Xét mặt phẳng dọc:  b j.hg Z T  G   L g.L   b j.h    mg  g    L g.L   a j.hg Z S  G   L g.L   a j.hg   mg    L g.L       + Khi xe chuyển động đường cong, phản lực thẳng đứng tức thời phân chia lại Do ảnh hưởng lực ly tâm PLT làm bánh xe phía ngồi bị tăng tải, bánh xe phía giảm tải PLT phụ thuộc vào trọng lượng ô tô G , vận tốc chuyển động v bán kính cong quỹ đạo chuyển động R Mặt khác PLT gây lên phản lực bên bánh xe ST , S P ảnh hưởng tới việc trì quỹ đạo chuyển động ô tô đường cong Ở cầu trước tải trọng thay đổi lượng Z t , bánh xe phía giảm Z t , bánh xe phía ngồi tăng lên Z t Tương tự cầu sau Z s (quay vòng đều) Khi ta xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe sau: Z1  1 b  Z t  Z t   m.g  Z   Z t 2 L  Z2  1 b  Z t  Z t   m.g  Z   Z t 2 L  Z3  1 a  Z s  Z s   m.g  Z   Z s 2 L  (2.75) (2.76) (2.77) 68 Z4  1 a  Z s  Z s   m.g  Z   Z s 2 L  (2.78) Như để xác định thay đổi tải trọng bánh xe (Z ) cần phải xét hệ treo cụ thể Sự chênh lệch tải trọng bánh trước bánh sau: Z  vcos   v( ) sin   m.h l (2.79) Sự chênh lệch tải trọng bánh xe phía trước: Z t   m.b.h  v.   tt  L  (2.80) Sự chênh lệch tải trọng bánh xe phía sau: Z s   m.a.h  v.   ts  L  (2.81) Hình 2.45 Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng bánh xe chạy đƣờng vịng 2.3.7 Tính tốn độ trƣợt góc lệch bên bánh xe Đối với bánh xe dẫn hướng, góc quay bánh xe dẫn hướng  t bao gồm: góc lệch bên  t , góc lệch thân xe  , góc quay vận tốc quay thân xe ε gây nên Do vậy: - Đối với bánh xe cầu trước: - Đối với bánh xe cầu sau ( S  0) : Trong đó: a'  t      t v  s    b'  v 69 + a ' , b ' khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm trục xoay đứng cầu trước cầu sau Trên sơ đồ quay vịng (Hình 2.45) ta có: + t   vl ir a'  a  ts ; b'  b2  ts với: i r tỷ số truyền cấu lái; βvl: góc quay vành lái Hình 2.46 Quan hệ động học mơ hình động học hai vết Để xác định thông số bánh xe cần xác định quan hệ động học góc lệch bên bánh xe  i vận tốc thành phần xi , yi độ trượt bánh xe Sai lệch bánh xe: x1  v cos   TO1  cos  t y1  v.sin   TO1 .sin  t (2.82) x2  v cos   TO2  cos  t y2  v.sin   TO2 .sin  t (2.83) x3  v cos   TO3  cos  s y3  v.sin   TO3 .sin  s (2.84) x4  v cos   TO4  cos  s y4  v.sin   TO4 .sin  s (2.85) Góc lệch hình học xét đến trượt:  i  arctg yi dy   i  arctg i   i xi dxi (2.86) với i   ; 1   ;     Độ trượt bánh xe tính theo cơng thức: Với bánh xe chủ động: Soi  xi cos  i  yi sin  i x x  i ri 1  i 1  i i ri i ri i ri (2,87) 70 Với bánh xe bị phanh: Soi   i ri xi cos  i  yi sin  i  1 i ri xi  xi  i ri xi (2.88) Sau xây dựng mơ hình nghiên cứu động lực học xe Trên sở phân tích lực mơ men tác động lên tơ q trình chuyển động Cơ sở nghiên cứu mơ hình lý thuyết, thơng qua việc giải hệ phương trình vi phân để xác định thơng số động lực học mơ hình Từ thông số đầu vào (vận tốc xe chuyển động, thơng số hình học xe, hệ số bám, thông số đặc trưng lốp), thông qua mơ hình khảo sát thơng số đặc trưng cho chuyển động ô tô Mô hình khảo sát thơng số đặc trưng cho chuyển động hệ thống phanh có ABS Qua đánh giá ưu điểm hệ thống phanh so với hệ thống phanh thông thường 71 Chƣơng MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH Ô TƠ KHÁCH COUNTY TANDA K29A KHI CĨ ABS 3.1 Lựa chọn chế độ khảo sát 3.1.1 Chế độ khảo sát hệ thống phanh - Ta lựa chọn chế độ khảo sát mô hệ số bám  = 0,4; 0,6 0,8 - Vận tốc trước phanh 60 (km/h), 80 (km/h) 100 (km/h) - Thông số đầu vào ô tô bảng sau: Bảng thông số đầu vào Đặc điểm kỹ thuật Tên thơng sơ Bán kính bánh xe ( rbx ) 381 (mm) Chiều dài sở L 4085 (mm) Khoảng cách từ trọng tâm đến trục trước a = 1585 (mm) (a) trục sau (b) b = 2500 (mm) Tải trọng tồn tham gia giao thơng G = 6355 (kg) Tải trọng phân bố trục trước G1 = 2465 Tải trọng phân bố trục trước G2 = 3890 (kg) 3.1.2 Giới thiệu công cụ mô 3.1.2.1 Matlab Simulink Simulink phần mềm đồ hoạ, định hướng sơ đồ khối dùng để mô hệ động lực Đây sản phẩm nằm bên Matlab sử dụng nhiều hàm Matlab trao đổi qua lại với môi trường Matlab để tăng thêm khả mềm dẻo Với Simulink xây dựng mơ hình mơ hệ thống giống ta vẽ sơ đồ khối Simulink có khối thư viện với nhiều chức khác Để xây dựng mơ hình ta khởi động Matlab khởi tạo Simulink, mở thư viện khối Simulink sau chọn nhóm thích hợp Thư viện Simulink thường có nhóm: 72 - Nhóm Continuous Discrete: chứa khối để xử lý tín hiệu liên tục rời rạc; - Nhóm Function & table: chứa khối thực việc gọi hàm từ Matlab, khối nội suy khối hàm truyền; - Nhóm Math: chứa khối thực thi hàm tốn học; - Khối Monlinear: chứa khối phi tuyến; - Nhóm Sinks & Systems: chứa khối cơng cụ xử lý tín hiệu; - Nhóm Sinks: chứa khối thực chức xuất kết quả; - Nhóm Source: chứa khối phát tín hiệu Để copy khối từ thư viện vào cửa sổ mơ hình, chọn khối, rê chuột để kéo khối chọn thả vào cửa sổ mơ hình Trong cửa sổ mơ hình, muốn copy khối, ấn phím Ctrl rê chuột sang vị trí đặt copy; muốn xố chọn ấn phím Delete Để thực q trình mơ ta tiến hành bước: xây dựng mơ hình mơ phỏng; xác lập giá trị thơng số mơ hình; xác lập điều kiện đầu; lựa chọn cách thức xuất kết quả; điều khiển việc thực thi q trình mơ 3.1.2.2 Matlab – State flow Khái niệm Stateflow: thực chức cấu máy hữu hạn trạng thái mơ hình mơ Simulink Một mơ hình mơ bao gồm khối Simulink, khối Toolbox khối Stateflow Một sơ đồ Stateflow tập hợp đối tượng đồ hoạ đối tượng phi đồ hoạ Trạng thái (State): mô tả phương thức hệ thống điều khiển kiện, tình trạng làm việc hay không làm việc trạng thái thay đổi theo điều kiện kiện Có hai loại trạng thái trạng thái loại trừ (OR) mô tả phương thức loại trừ lẫn nhau, trạng thái ngang hàng (AND) Chuyển đổi (Transitions): Hành động chuyển đổi từ trạng thái sang trạng thái khác hệ thống thông qua đối tượng gọi “chuyển đổi” Đó đối tượng đồ hoạ (đối tượng nguồn) nối với đối tượng khác (đối tượng đích), đường cong có mũi tên Đối tượng nguồn nơi chuyển đổi bắt đầu, đối tượng đích nơi chuyển đổi kết thúc Điểm phân chia chuyển đổi thành đoạn (hay nhánh) gọi điểm nút Chuyển đổi mặc định loại chuyển đổi đặc biệt, có đối tượng đích, khơng có đối tượng nguồn; chuyển đổi mặc định để báo cho Stateflow biết trạng thái hoạt động sau trạng thái mẹ kích hoạt Nhãn 73 chuyển đổi xác định chuyển đổi đó; nhãn chứa kiện, điều kiện, hoạt động có điều kiện hoạt động chuyển đổi Sự kiện (Events): kiện đối tượng đồ hoạ nên trực tiếp sơ đồ Stateflow làm cho sơ đồ hoạt động Khi kiện bắt đầu xảy ra, trạng thái sơ đồ Stateflow đánh giá Sự truyền kiện kích hoạt chuyển đổi kích hoạt hoạt động Dữ liệu (Data): chúng đối tượng phi đồ hoạ, dùng để lưu giữ giá trị số sơ đồ Stateflow Điều kiện (Condition): mệnh đề logic, có giá trị sai dùng để xác định chuyển đổi xảy mệnh đề Hành động (Acstions): hành động xảy khởi động mơ hình Stateflow, hành động chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác hành động trạng thái Các trạng thái có hành động vào, trong, hành động nương theo kiện Matlab – Simulink Matlab - Stateflow công cụ hữu hiệu để mô hệ thống (hybrid systems) có bao hàm q trình động lực liên tục gián đoạn ứng xử logic phức hợp Với Stateflow thực hệ thống điều khiển có giám sát trạng thái ln tự thay đổi để phù hợp với đối tượng điều khiển Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có ABS mơ cơng cụ Matlab– Simulink; điều khiển trung tâm mơ hình mô tổng hợp công cụ Matlab – Stateflow 3.2 Mô làm việc hệ thống phanh 3.2.1 Trƣờng hợp vận tốc, hệ số bám khác 3.2.1.1 Trƣờng hợp xe toàn tải, phanh vận tốc v=80km/h  = 0,6 Phần tiến hành khảo sát chế độ tốc độ vận tốc v = 80 (km/h) hệ số bám  = 0,6 hệ thống phanh có ABS so sánh với hệ thống phanh khơng có ABS 74 a) Tốc độ góc độ trượt Hình 3.1 Độ trƣợt tốc độ góc khơng có ABS Hình 3.2 Độ trƣợt tốc độ góc có ABS 75 b) Quảng đường phanh có ABS khơng có ABS Hình 3.3 Đồ thị qng đƣờng phanh v = 80Km/h,  = 0,6 - Nhận xét: Khi phanh đột ngột có ABS làm việc quảng đường phanh tốc độ v = 80 km/h hệ số bám đường  = 0,6 quảng đường phanh Sphanh = 34m, thời gian phanh t = 5.8 s Khi phanh đột ngột vận tốc hệ sô bám quảng đường phanh, thời gian phanh lớn nhiều Sphanh =46m, t = 6.5 s Từ ta thấy phanh đột ngột có ABS quảng đường thời gian phanh giảm 76 3.2.1.2 Trƣờng hợp phanh gấp xe chạy vận tốc V=80km/h đƣờng trơn trƣợt  = 0,4 Hình 3.4 Đồ thị quãng đƣờng phanh V=80km/h,  = 0,4 Nhận xét: Khi xe phanh gấp đường trơn trượt hệ số bám thấp vận tốc quảng đường thời gian phanh tăng có ABS khơng có ABS ABS điều chỉnh bắt đầu phanh 3.2.1.3 Trƣờng hợp phanh gấp xe chạy vận tốc V=80km/h đƣờng tốt,  = 0,8 Hình 3.5 Đồ thị quãng đƣờng phanh V=80km/h,  = 0,6 77 Nhận xét: Khi phanh gấp đường có hệ số bám lớn vận tốc nhận thấy ABS gần không làm việc Đến giai đoạn xe gần dừng lại xuất hiện tượng bó cứng bánh xe lúc ABS bắt đầu làm việc điều chỉnh áp suất phanh để tránh tượng bó cứng bánh xe 3.2.2 Trƣờng hợp hệ số bám nhƣ nhau, vận tốc khác 3.2.2.1 Trƣờng hợp phanh gấp xe chạy vận tốc V=100 km/h,  = 0,6 Hình 3.6 Đồ thị quảng đƣờng phanh V=100km/h,  = 0,6 Nhận xét: Khi xe chạy loại đường tốc độ cao v = 100 km/h hệ sơ bám tương đối tốt sau khoảng thời gian phanh t  3s ABS bắt đầu làm việc điều chỉnh áp suất phanh để chống bó cứng bánh xe xe dừng hoàn toàn 78 3.2.2.2 Trƣờng hợp phanh gấp xe chạy với tốc độ 60 km/h,  = 0,6 Hình 3.7 Đồ thị quảng đƣờng phanh V=100km/h,  = 0,6 Nhận xét: ABS tác dụng thời điểm xe gần dừng lại hồn tồn bánh xe có tượng trượt lết Thời gian quãng đường phanh có ABS nhỏ nhiều sơ với phanh thông thường ABS 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Đề tài đạt mục tiêu cụ thể qua nội dung sau: - Đã nghiên cứu lý thuyết q trình phanh tô; lý thuyết chế độ điều khiển hệ thống ABS sở tài liệu hệ thống thực tế xe; - Phân tích chất vật lý bản, công thức ứng dụng phần mềm Matlab Simulink để diễn tả, mô trạng thái làm việc hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS Q trình mơ hồn thành nội dung: + Xây dựng mơ hình động lực học ô tô mô hình mô phỏng; + Xác định giá trị thơng số mơ hình mơ phỏng; + Xác định thơng số (điều kiện, tín hiệu) đầu vào, đầu ra, thông số nhập ECU + Xác định kết xuất ra: vận tốc góc bánh xe, độ trượt bánh xe, quãng đường phanh vận tốc hệ số bám khác phanh có ABS so với hệ thống phanh thơng thường + Xác định đánh giá kết (dưới dạng đồ thị) trường hợp hệ số bám lốp xe với mặt đường không đổi vận tốc thay đổi vận tốc không đổi hệ số bám bánh xe mặt đường thay đổi Tuy nhiên, đề tài cịn có hạn chế sau đây: - Chưa tiến hành thực nghiệm để kiểm nghiệm kết quả, dừng lại nghiên cứu lý thuyết - Mới xét ô tô chuyển động phanh đường thẳng, đường chưa xét tới ô tô phanh gấp đường vòng đường dốc  Kiến nghị hƣớng phát triển đề tài - Xét thêm ảnh hưởng yếu tố trường hợp ô tô phanh đường vòng đường dốc, biến thiên phản lực đường tác dụng lên bánh xe - Hồn thiện ECU để tơ đáp ứng điều khiển tốt điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Ngyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng (1998), “ Lý thuyết ô tô máy kéo” NXB khoa học kỹ thuật Ngô khắc Hùng (2008), “ Kết cấu tính tốn tơ”, NXB Giao thơng vận tải Nguyễn Hồng Việt (2003), “Bộ điều chỉnh lực phanh-Hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh ABS”, Đại học Đà Nẵng Nguyễn Khắc Trai (2007), “Cấu tạo gầm ô tô tải, ô tô buýt”, NXB Giao thông vận tải Nguyễn Khắc Trai(1997), “ Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô”, NXB giao thông vận tải Tiếng Anh Asami, K Nomura, Y and Naganawa, T.(1989), Traction Control (TRC) System for 1987 Toyota Crown, SAE Technical Paper 890833 Choi, S H and Cho, D W (1998), Nonlinear Sliding mode controller with pulse width modulation for vehicular slip ratio control, Vehicle System Dynamics, 36(1), pp 57-72 Ise K., Fujita K., Inous Y and Masutomi S (1990), The „Lexus‟ Traction Control (TRAC) System, SAE Technical Paper 900212 Kawabe T., Nakazawa M., Notsu I and Watanabe Y., (1997), A Sliding Mode Controller for Wheel Slip Ratio Control System, Vehicl Systems Dynamics, Vol 27, pp 393-408 10 Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm matlab simulink 2009