Lý thuyết cơ sở và phần mềm ứng dụng để mô phỏng ô tô cung cấp các kiến thức và công cụ cần thiết để tạo ra các mô hình ảo của các phương tiện di chuyển và mô phỏng các tình huống giao thông. Các yếu tố chính bao gồm;

Câu 1: Trình bày cơ sở lý thuyết về lập trình mô phỏng phần mềm máy tính. Lý thuyết cơ sở và phần mềm ứng dụng để mô phỏng ô tô cung cấp các kiến thức và công cụ cần thiết để tạo ra các mô hình ảo của các phương tiện di chuyển và mô phỏng các tình huống giao thông. Các yếu tố chính bao gồm; 1. Lý thuyết cơ sở: Bao gồm động lực học và cơ học, hệ thống điều khiển, các yếu tố an toàn và quy định, và các chiến lược lái xe. Đây là nền tảng lý thuyết cần thiết để hiểu và mô hình hoá các phương tiện và môi trường giao thông. 2. Phần mềm ứng dụng: Các phần mềm như Matlab Simulink, CarSim, và Vissim được sử dụng để phát triển và thực hiện mô hình mô phỏng ô tô. Các công cụ này cung cấp các khung như mô hình hoá, mô phỏng, và kiểm tra để tạo ra một môi trường mô phỏng chính xác và đa dạng. CẤU TRÚC BÀI TIỂU LUẬN 1. Giới thiệu: Tóm tắt vấn đề và mục tiêu của bài viết 2. Lý thuyết cơ sở: Trình bày các khái niệm và nguyên lý lý thuyết cơ bản liên quan đến động lực học và cơ học, hệ thống điều khiển, an toàn giao thông, và chiến lược lái xe. 3. Phần mềm ứng dụng: Đanhs giá các phần mềm mô phỏng ô tô phổ biến như Matlab simulink, Carsim, Vissim, bao gồm các tính năng, ưu điểm và hạn chế của mỗi phần mềm. 4. Ứng dụng trong thực tế: Mô tả các ứng dụng của mô phỏng ô tô trong việc phát triển và kiểm tra hệ thống điều khiển, chiến lược lái xe tự động, an Toàn giao thông và các lĩnh vực khác. 5. Kết luận: Tóm tắt những điểm chính và nhấn mạnh về tầm quan trọng của mô phỏng oto trong ngành công nghiệp oto và công nghệ thông tin. Đánh giá tiềm năng phát triển của mô phỏng ô tô trong tương lai và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN

1 Thông tin

:2

Mã nhóm lớp học phần: 232_71ABTE40532_02

Hình thức thi: Tiểu luận Thời gian làm bài: 2 Ngày

LỜI MỞ ĐẦU

Lập trình mô phỏng ô tô là một lĩnh vực hứa hẹn với sự phát triển đang diễn ra nhanh chóng trong ngành công nghiệp ô tô và công nghệ Việc sử dụng phần mềm để mô phỏng hành vi của các phương tiện giao thông không chỉ mang lại những cơ hội mới cho việc thiết kế và kiểm tra ô tô, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giải pháp an toàn và thông minh cho giao thông đường bộ

Trong suốt quá trình học tập và tìm hiểu môn Mô phỏng oto, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Văn Kiên Thầy đã giúp em

có thêm kiến thức và tích luỹ để có thể hoàn thành được bài tiểu luận này

Câu 1: Trình bày cơ sở lý thuyết về lập trình mô phỏng phần mềm máy tính.

Lý thuyết cơ sở và phần mềm ứng dụng để mô phỏng ô tô cung cấp các kiến thức và công cụ cần thiết để tạo ra các mô hình ảo của các phương tiện di chuyển và mô

phỏng các tình huống giao thông Các yếu tố chính bao gồm;

1 Lý thuyết cơ sở: Bao gồm động lực học và cơ học, hệ thống điều khiển, các yếu

tố an toàn và quy định, và các chiến lược lái xe Đây là nền tảng lý thuyết cần thiết

để hiểu và mô hình hoá các phương tiện và môi trường giao thông

2 Phần mềm ứng dụng: Các phần mềm như Matlab Simulink, CarSim, và Vissim

được sử dụng để phát triển và thực hiện mô hình mô phỏng ô tô Các công cụ này cung cấp các khung như mô hình hoá, mô phỏng, và kiểm tra để tạo ra một môi trường mô phỏng chính xác và đa dạng

CẤU TRÚC BÀI TIỂU LUẬN

1 Giới thiệu: Tóm tắt vấn đề và mục tiêu của bài viết

2 Lý thuyết cơ sở: Trình bày các khái niệm và nguyên lý lý thuyết cơ bản liên quan

đến động lực học và cơ học, hệ thống điều khiển, an toàn giao thông, và chiến lược lái xe

3 Phần mềm ứng dụng: Đanhs giá các phần mềm mô phỏng ô tô phổ biến như

Matlab simulink, Carsim, Vissim, bao gồm các tính năng, ưu điểm và hạn chế của mỗi phần mềm

4 Ứng dụng trong thực tế: Mô tả các ứng dụng của mô phỏng ô tô trong việc

phát triển và kiểm tra hệ thống điều khiển, chiến lược lái xe tự động, an Toàn giao thông và các lĩnh vực khác

5 Kết luận: Tóm tắt những điểm chính và nhấn mạnh về tầm quan trọng của

mô phỏng oto trong ngành công nghiệp oto và công nghệ thông tin

Đánh giá tiềm năng phát triển của mô phỏng ô tô trong tương lai và đề xuất

hướng nghiên cứu tiếp theo

TRÌNH BÀY

I Trình bày cơ sở lý thuyết về lập trình mô phỏng ô tô

Lập trình ô tô là một lĩnh vực ngày càng phát triển trong ngành công nghiệp ô

tô, nơi mà các kỹ sư và nhà phát triển sử dụng phần mềm và công nghệ để thiết

kế, phát triển, và điều khiển các hệ thống trên xe hơi Dưới đây là một số cơ sở lý

thuyết quan trọng trong lập trình ô tô:

1 Kiến thức về điện tử ô tô: Lập trình ô tô yêu cầu hiểu biết sâu sắc về các thành phần điện tử trên xe, bao gồm hệ thống điều khiển động cơ, hệ thống đèn, hệ thống phanh ABS, hệ thống an toàn như cảm biến va chạm và hệ thống túi khí, và nhiều

hệ thống khác

2 Kiến thức về các giao thức mạng trên ô tô: Xe hơi ngày nay thường có các mạng nội bộ như CAN bus, LIN bus, FlexRay, Ethernet, và nhiều hơn nữa Hiểu biết

về cách hoạt động của các giao thức này là cần thiết để lập trình và kết nối các hệ thống trên xe

3 Kiến thức về lập trình nhúng (embedded programming): Hầu hết các hệ thống điện

tử trên ô tô đều được điều khiển bởi các vi xử lý nhúng Lập trình nhúng yêu cầu

kỹ năng viết mã và điều khiển phần cứng một cách hiệu quả, đồng thời phải xử lý các vấn đề như tiêu thụ năng lượng và bảo mật

4 An toàn và bảo mật ô tô (Automotive Security): Với việc ô tô ngày càng trở nên kết nối và tự động hóa cao hơn, an toàn và bảo mật trở thành một phần quan trọng của lập trình ô tô Phải có kiến thức vững về các lỗ hổng bảo mật có thể tồn tại trong các hệ thống điện tử trên xe và cách ngăn chặn chúng

5 Các ngôn ngữ lập trình và công cụ phát triển: Lập trình ô tô có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ khác nhau như C/C++, Python, MATLAB/Simulink, và các công cụ phát triển như CANoe, Vector, hoặc AUTOSAR

6 Kiến thức về điều khiển tự động (Autonomous Control): Với sự phát triển của xe

tự lái, kiến thức về điều khiển tự động trở nên quan trọng hơn Điều này bao gồm

cả lý thuyết về bộ điều khiển PID, bộ lọc Kalman, và các thuật toán học máy

7 Quy trình phát triển phần mềm ô tô (Automotive Software Development Process): Làm việc trong ngành ô tô yêu cầu tuân thủ các quy trình phát triển phần mềm như

ISO 26262, ASPICE, và các quy trình cụ thể của các nhà sản xuất ô tô

8 Kiến thức về kiểm thử và giả lập (Testing and Simulation): Trước khi triển khai các phần mềm vào sản phẩm thực tế, các nhà phát triển cần thực hiện kiểm thử và giả lập để đảm bảo tính đúng đắn và an toàn của hệ thống

Cơ sở lý thuyết này cung cấp nền tảng cho các nhà phát triển ô tô để thiết kế và triển khai các hệ thống điện tử và phần mềm trong xe hơi hiện đại

II Tổng quan về các phần mềm mô phỏng ô tô hiện nay

Hiện nay, có nhiều phần mềm mô phỏng ô tô được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô để phát triển, kiểm tra và đánh giá các hệ thống ô tô Dưới đây là một

số phần mềm mô phỏng ô tô phổ biến:

1 CARLA: CARLA là một nền tảng mô phỏng mã nguồn mở cho xe tự lái,

được phát triển bởi Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ và Hệ thống Thông tin của Đại học Quốc gia Ý CARLA cung cấp một môi trường phong phú và linh hoạt cho phát triển và kiểm tra các thuật toán điều khiển và các hệ thống xe tự lái

2 SimulationX: SimulationX là một phần mềm mô phỏng đa mục tiêu cho

các hệ thống điện tử, cơ học, và điện của ô tô Nó cho phép mô phỏng toàn diện của các hệ thống trên xe từ các thành phần cụ thể đến toàn bộ hệ thống

3 IPG CarMaker: IPG CarMaker là một công cụ mô phỏng tích hợp để phát

triển và kiểm tra hệ thống lái và hệ thống chạy trên đường của các phương tiện cơ giới Nó cung cấp một môi trường mô phỏng chân thực cho việc phát triển các chức năng lái và kiểm tra tích hợp của các hệ thống ô tô

4 ADAS Workbench: ADAS Workbench là một nền tảng mô phỏng dành

cho phát triển và kiểm tra các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) Nó cung cấp một môi trường mô phỏng linh hoạt để thử nghiệm các chức năng

ADAS như cảnh báo va chạm, kiểm soát hành vi lái và tự lái

5 MATLAB/Simulink: MATLAB/Simulink là một công cụ phổ biến trong

ngành công nghiệp ô tô để phát triển và kiểm tra các hệ thống điều khiển

và phần mềm trên ô tô Nó cung cấp các khả năng mô phỏng mạnh mẽ và tích hợp với nhiều công cụ khác nhau trong quy trình phát triển ô tô

6 rFpro: rFpro là một phần mềm mô phỏng đặc biệt cho việc phát triển và

kiểm tra hệ thống lái tự động và ADAS Nó cung cấp một môi trường mô phỏng chân thực với dữ liệu địa hình và điều kiện đường phố thực tế Các phần mềm mô phỏng này đều có những ưu điểm và tính năng riêng, nhưng chung lại đều hỗ trợ các nhà phát triển ô tô trong việc phát triển và kiểm tra các

hệ thống ô tô một cách hiệu quả và an toàn

III Tổng quan về phần mềm Matlab Simulink và ứng dụng trong mô phỏng ô tô

MATLAB và Simulink là hai phần mềm quan trọng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô để phát triển và kiểm tra các hệ thống điện tử và điều khiển trên ô tô Dưới đây là một tổng quan về các phần mềm này và ứng dụng của chúng trong mô phỏng

ô tô:

1 MATLAB

• MATLAB là một môi trường tính toán và lập trình số phổ biến, được sử dụng để thực

hiện các phép toán số học, phân tích dữ liệu, và viết mã

• MATLAB cung cấp một loạt các công cụ và hàm tích hợp để xử

lý và phân tích dữ liệu, vẽ đồ thị, và thực hiện các tính toán phức tạp

• Trong ngành ô tô, MATLAB thường được sử dụng cho việc xử lý

và phân tích dữ liệu từ các cảm biến trên xe, thiết kế và kiểm tra các thuật toán điều khiển, và phát triển mô hình toán học của các hệ thống trên xe

2 Simulink

• Simulink là một công cụ mô phỏng và mô hình hóa hệ thống động,

được tích hợp chặt chẽ với MATLAB

• Simulink cung cấp một giao diện đồ họa để xây dựng mô hình các hệ thống điều khiển và phân tích hành vi của chúng thông qua các khối và dây nối

• Trong ngành ô tô, Simulink được sử dụng để mô phỏng và kiểm tra các

hệ thống điều khiển trên xe, bao gồm hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống động cơ, và các hệ thống hỗ trợ lái xe

Ứng dụng của MATLAB và Simulink trong mô phỏng ô tô bao gồm:

• Phát triển và kiểm tra thuật toán điều khiển: MATLAB và Simulink

cung cấp một môi trường phát triển và kiểm tra thuận tiện cho các nhà phát triển để thiết kế và đánh giá hiệu suất của các thuật toán điều khiển trên xe, bao gồm cả các hệ thống lái tự động và các hệ thống hỗ trợ lái xe

• Phát triển mô hình hệ thống ô tô: Cả MATLAB và Simulink đều hỗ

trợ việc xây dựng mô hình toán học của các hệ thống ô tô, từ hệ thống điều khiển đến hệ thống cơ học và điện tử trên xe

• Kiểm tra và đánh giá tích hợp hệ thống: MATLAB và Simulink cho

phép các nhà phát triển kiểm tra và đánh giá tích hợp của các hệ thống ô

tô, giúp đảm bảo tính đúng đắn và an toàn của các hệ thống trên xe

Với tính linh hoạt và khả năng tích hợp cao, MATLAB và Simulink đã trở thành các công cụ quan trọng trong quy trình phát triển ô tô hiện đại

Phần 2

Ví dụ 5 Mô phỏng tay máy một bậc tự do Đề:

Bước 1 Vào

MATLAB Vô phần

Simulink

Tạo trang Black Model

Chọn Library Browser

Vào Sources

Tìm Constant và cho số liệu bằng 24, đổi tên thành dien ap Sau đó vẫn vào library

Tìm Gain và thay điều kiện vào Km*r/Ra

Nếu nó ra màu đỏ như này thì vẫn chưa đủ điều kiện

Vào Math Operations

Chọn Subtract và nhấn vào ô 2 lần và điền

+ Sau đó vào Continuous

Tìm Intergrator và copy Intergrator cho nó thành 2 cái

Ta vào Sink

Chọn Scope

Thế cái số liệu đã có vào từng phần và nối với nhau ta sẽ được 1 nửa nhau sau

Cho tích phân đầu tiên q’ và tích phân thứ 2 là q

Tiếp theo, ta vẫn vào Library vào phần Math Operations chọn mục Product

Và đổi chiều cho thuận tiện nối với nhau ấn phim control i

Nối vào q’

Đầu còn lại nối vào hệ số của cột thứ 2

Ta copy phần Gain, đặt tên hệ số cần và đổi chiều thay đổi số liệu thành

(Km*Ke/Ra+b)*r^2 và nối Product

Sau đó nối Product vào dấu trừ với Suctract

Sau đó ta copy Product và Constant và đúp chuột vào Constant điền m*g*l, đặt tên mgl rồi nối vào với nhau

Ở đây đề cho mgl nhân với cos mà đang thiếu cos nên vào Library chọn mục Math Operations tìm Trigonometric Function

Ta control i sin và nháy đuột chuột 2 lần đổi thành cos

Và nối cos vào q

Sau khi xong hệ số 2 nó Product thứ 2 vào dấu trừ

Sau khi xong 2 hệ ta bước vào hệ cuối cùng

Vào Library ấn Math Operations tìm Divide và đổi thành chia nhân

Thay constant thành Jo+Jm*r^2

Sau đó nối chúng lại với phần add

Nối hết chúng lại với nhau ta sẽ được như sau

Kết quả thực hiện được

Vào Matlab và khai báo các giá trị của biến, sau đó nhấn F9 để gắn các giá trị vào hồ

sơ đồ khối

Tiếp tục copy Scope và đặt tên 2 cái là toc do quay và goc quay

Được 1 bài hoàn chỉnh như này

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Scope đầu tiên:

Scope thứ 2:

Tài liệu tham khảo

h 琀琀 ps://funix.edu.vn/chia-se-kien-thuc/lap-trinh-matlab-co-ban/