- Hiệu suất sử dụng năng lượng cao, không gây ô nhiễm môi trường: Điện năng có thể được thu hồi trong quá trình hãm của xe, đồng thời xe điện hồn tồn khơng phát sinh các khí thải trong q
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG Ô TÔ ĐIỆN: CẢI THIỆN ĐỘ BÁM ĐƯỜNG DÙNG LÝ THUYẾT MỜ NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HỐ MÃ SỐ: HỒNG KIM NGA Người hướng dẫn khoa học: TS TẠ CAO MINH HÀ NỘI - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205233421000000 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Điều khiển chuyển động ô tô điện: cải thiện độ bám đường dùng lý thuyết mờ” tự thiết kế hướng dẫn Thầy giáo TS Tạ Cao Minh Để hoàn thành luận văn này, sử dụng tài liệu ghi bảng tài liệu tham khảo mà không sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2008 Người thực Hoàng Kim Nga MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN 1.1 Giới thiệu xe điện ………………………………………… 1.1.1 Lịch sử phát triển xe điện ………………………… 1.1.2 Ưu điểm vấn đề tồn xe điện …… 1.1.3 Cấu trúc ô tô điện ………………………………… 1.1.4 Nguyên lý hoạt động ô tô điện …………… 1.1.5 Các loại động dùng cho ô tô điện ………………… 1.2 Giới thiệu đề tài …………………………………………… 11 Chương MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ ĐIỆN 13 2.1 Hiện tượng trượt ô tô điện …………………………… 13 2.2 Xây dựng mơ hình động lực học tơ điện …………… 15 2.2.1 Mơ hình động tơ điện ………………………… 19 2.2.2 Mơ hình điều khiển hệ thống ……………………… 21 2.2.3 Mô hệ thống điều khiển ô tô điện môi trường Matlab - Simulink ……………………………………… 26 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ BÁM ĐƯỜNG 30 3.1 Phương pháp điều khiển theo mơ hình mẫu (MFC) ……… 31 3.1.1 Ngun lý điều khiển theo mơ hình mẫu ……………… 31 3.1.2 Điều khiển theo phương mơ hình mẫu ………………… 33 3.2 Phương pháp điều khiển tối ưu tỷ số trượt ………………… 36 3.2.1 Nguyên tắc điều khiển tối ưu tỷ số trượt ……………… 37 3.2.2 Mơ hình tơ điện phương pháp điều khiển tối ưu tỷ số trượt …………………………………………………………… 39 3.2.3 Ước lượng điều kiện mặt đường điều khiển tối ưu tỷ số trượt …………………………………………………………… 3.2.4 Thiết kế điều khiển tỷ số trượt …………………… 41 44 3.2.5 Mô phương pháp điều khiển tối ưu tỷ số trượt môi trường Matlab - Simulink ………………………………… 46 Chương ƯỚC LƯỢNG CHẤT LƯỢNG ĐƯỜNG DÙNG LÔGIC MỜ 52 4.1 Đặt vấn đề ………………………………………………… 52 4.2 Tổng quan lý thuyết mờ 53 4.2.1 Sơ đồ chức điều khiển mờ 53 4.2.2 Mơ hình mờ MAMDANI 55 4.3 Thuật tốn điều khiển độ bám đưịng cho tơ điện 61 Chương MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIÈU KHIỂN Ô TÔ ĐIỆN 64 5.1 Mô hệ thống ………………………………………… 64 5.2 Đánh giá kết mô ……………………………… 72 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Tham số µ = f(λ) 23 Bảng 2.2 Các thông số sử dụng để mô 26 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình vẽ 1.1 Cấu trúc ô tô điện Hình vẽ 2.1 Đặc tính lực truyền động lực bên 13 Hình vẽ 2.2 Mơ hình tổng qt truyền động cho xe điện 15 Hình vẽ 2.3 Phân tích động lực học xe điện 16 Hình vẽ 2.4 Đặc tính µ - λ 17 Hình vẽ 2.5 Mơ hình động tơ 21 Hình vẽ 2.6 Khối tính tốn tỷ số trượt 21 Hình vẽ 2.7 Xây dựng đặc tính µ = f(λ) dựa bảng tính Lookup Table 22 Hình 2.8 Dạng đường cong lực cản khơng khí 23 Hình 2.9 Sơ đồ tính tốn lực cản khơng khí Fa = F a(v) 24 Hình 2.10 Mơ hình điều khiển hệ thống 25 Hìng 2.11 Sơ đồ mơ mơ hình tơ điện 27 Hình 2.12 Tốc độ bánh xe tốc độ xe 28 Hình 2.13 Đáp ứng tỷ số trượt 28 Hình 2.14 Đáp ứng mome ……………………………………… 29 Hình 3.1 Nguyên tắc lý thuyết điều khiển theo mơ hình mẫu 31 Hình 3.2 Dạng tín hiệu hệ xác 33 Hình 3.3 Sơ đồ khối P2 điều khiển theo mơ hình mẫu 34 Hình 3.4 Sơ đồ tổng quát nguyên lý điều khiển tối ưu tỷ số trượt 37 Hình 3.5 Cấu trúc điều khiển tỷ số trượt 39 Hình 3.6 Mơ hình xe điện 39 Hình 3.7 Ước lượng mặt đường khác 42 Hình 3.8 Ước lượng đương cong µ - λ cho đường nhựa khơ 43 Hình 3.9 Ước lượng đương cong µ - λ cho kim loại ướt điều khiển tỷ số trượt 43 Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển tỷ số trượt 45 Hình 3.11 Tỷ số trượt tối ưu thường xác định α = 45 Hình 3.12 Sơ đồ khối Slip ratio control 46 Hình 3.13 Sơ đồ khâu tạo tỷ số trượt tối ưu 46 Hình 3.14 Sơ đồ mô P2 điều khiển tối ưu tỷ số trượt 48 Hình 3.15 Đồ thị tốc độ ô tô tốc độ bánh xe λopt = 0.15 49 Hình 3.16 Đồ thị tỷ số trượt λopt = 0.15 49 Hình 3.17 Đồ thị momen λ opt = 0.15 50 Hình 4.1 Sơ đồ khối chức điều khiển mờ 54 Hình 4.2 Mơ hình mờ MAMDANI 55 Hình 4.3 Hàm liên thuộc kiểu tam giác 56 Hình 4.4 Hệ mờ với nhiều đầu vào đầu 57 Hình 4.5 µB’ xác định theo nguyên tắc hợp thành MIN 59 Hình 4.5 µB’ xác định theo nguyên tắc hợp thành PROD 59 Hình 4.7 Giá trị đầu vào rõ giá trị đầu vào mờ 60 Hình 5.1 Hệ mờ MISO tính ước lượng độ bám đường ……… 64 Hình 5.2 Biến ngơn ngữ đầu vào Slip-ratio …………………… 65 Hình 5.3 Biến ngơn ngữ đầu vào Friction-Co ………………… 65 Hình 5.4 Biến ngơn ngữ đầu Water ………………………… 66 Hình 5.5 Biến ngơn ngữ đầu Concrete ……………………… 66 Hình 5.6 Biến ngơn ngữ đầu Gravel ……………………… 67 Hình 5.7 Biến ngơn ngữ đầu Asphalt ……………………… 67 Hình 5.8 Đặc tính quan hệ vào hệ mờ MISO ……………… 68 Hình 5.9 Các luật suy luận mờ ………………………………… 68 Hình 5.10 Kết mô xác định ước lượng độ bám đường 69 Hình 5.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ô tô điện sử dụng ước lượng điều kiện mặt đường ……………………………………… 70 Hình 5.12 Sơ đồ khối ước lượng độ trượt tối ưu …………… 71 Hình 5.13 Sơ đồ điều khiển tỷ số trượt tối ưu ……………… 71 Hình 5.14 Tốc độ bánh xe tốc độ tơ ……………………… 72 Hình 5.15 Đáp ứng tỷ số trượt …………………………… 72 Hình 5.16 Momen ……………………………………………… 73 Hình 5.17 Sơ đồ khối mơ trường hợp đưa độ trượt tối ưu vào hệ thống …………………………………………………… Hình 5.18 Tốc độ tơ tốc độ bánh xe ……………………… 74 75 Hình 5.19 Đáp ứng tỷ sổ trượt ………………………………… 75 Hình 5.20 Momen ……………………………………………… 76 MỞ ĐẦU Ô tô loại phương tiện giao thông có từ lâu ngày trở nên khơng thể thiếu đời sống người Ơ tơ sử dụng đa phần chạy xăng dầu - nguyên nhân vấn đề cạn kiệt nguồn lượng, vấn đề ô nhiễm môi trường thành phố, hiệu ứng nhà kính dẫn tới nóng lên trái đất Để khắc phục nhược điểm trên, ô tô điện đời với tính trội như: thân thiện với mơi trường, tiết kiệm nguồn lượng dầu, độ an toàn xác cao Với tính ưu việt đó, tương lai không xa ô tô điện dần thay ô tô chạy động đốt chiếm lĩnh vị trí quan trọng ngành công nghiệp ô tô Tuy nhiên, ô tô điện gặp phải khó khăn làm để điều khiển ô tô điện đoạn đường trơn ướt mà đảm bảo khơng trượt an tồn Để giải vấn đề này, người ta đề xuất phương pháp cải thiện độ bám đường dùng lý thuyết mờ Vì vậy, tơi giao đề tài tốt nghiệp “Điều khiển chuyển động ô tô điện: cải thiện độ bám đường dùng lý thuyết mờ” Nội dung đề tài chia thành chương: - Chương 1: Tổng quan ô tô điện - Chương 2: Mơ hình động lực học tơ điện - Chương 3: Các phương pháp điều khiển để nâng cao độ bám đường - Chương 4: Ước lượng chất lượng đường lý thuyết mờ - Chương 5: Mô điều khiển mờ cải thiện độ bám đường ô tơ điện Bản luận văn hồn thành hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Tạ Cao Minh Tuy nhiên, thời gian trình độ thân cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu xót, kính mong nhận đóng góp ý kiến tận tình thầy bạn để luận văn hoàn thiện Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2008 Hoàng Kim Nga