Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ điện tử: Thiết kế và điều khiển hệ thống chổi bên xe quét đường

Trên các SKѭѫQJWLӋQJLDRWK{QJÿLӇn hình là WURQJOƭQKYӵF{W{FKX\rQGQJQKѭ[HTXpWÿѭӡng , xe ép chӣ rác, xe bӱQJQkQJ«.KӕLOѭӧng vӅ tӵ ÿӝQJYjÿLӅu khiӇQÿѭӧc ӭng dөng trên các sҧn phҭPWUrQFjQJQJj\Fj

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

73+Ӗ&+ËMINH, tháng 08 QăP

&{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉ+4*-HCM

Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS.TS NguyӉn Tҩn TiӃn

Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS TS Ngô Quang HiӃu

3 Phҧn biӋn 1: PGS TS Ngô Quang HiӃu

4 Phҧn biӋn 2: TS NguyӉn HӳX&ѭӡng

5 Ӫy viên: TS Lê Thanh Hҧi

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM CӜNG HÒA XÃ HӜI CHӪ 1*+Ƭ$9,ӊT NAM

ThiӃt kӃ YjÿLӅu khiӇn hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng

II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG

- ThiӃt kӃ hӋ thӕQJFѫNKtYjP{KuQKKyDKӋ thӕng chәi bên cӫa [HTXpWÿѭӡng

- Xây dӵng hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn PID chәLErQ[HTXpWÿѭӡng bҵng mô phӓng và thӵc nghiӋm

- Sӱ dөQJFѫFҩXÿjQKӗi tuyӃQWtQK6($ ÿӇ ÿLӅu khiӇn lӵFÿqFKәLFNJQJQKѭÿLӅu khiӇQÿӝ thâm nhұp cӫa hӋ thӕng chәi bên

- KiӇm nghiӋm hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn bҵng chҥy mô phӓng và thӵc nghiӋm

III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 21/09/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 13/6/2021

LӠI CҦ0Ѫ1

Ĉҫu tiên em xin gӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKYjVkXVҳc nhҩWÿӃn thҫy PGS.TS NguyӉn Tҩn TiӃnQJѭӡLÿmKѭӟng dүn, góp ý cho em nhӳng vҩQÿӅ cҫn phҧi giҧi quyӃt trong luұn

YăQ7Kҫ\OjQJѭӡLJySêKѭӟQJÿLGүn dҳt cho em cách giҧi quyӃt nhӳng vҩQÿӅ PuQKÿm

ÿһt ra Cùng vӟLÿyHP[LQÿѭӧc gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn thҫy TS TrҫQĈăQJ/RQJÿmKӛ trӧ,

góp ý cho em rҩt nhiӅu trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQ

(P[LQÿѭӧc cҧPѫQÿӃn quý Thҫ\&{WURQJ.KRD&ѫ.Ktÿһc biӋt là Bӝ P{Q&ѫĈLӋn Tӱ và Bӝ môn Kӻ Thuұt Ô tô ± Mi\ÿӝng lӵc, Khoa Kӻ thuұW*LDR7K{QJFNJQJQKѭtoàn thӇ Thҫy Cô ӣ 7UѭӡQJĈҥi Hӑc Bách Khoa ±Ĉ+4*73+&0ÿmWUDQJEӏ cho em nhӳng

kiӃn thӭc quý báu lүn trong hӑc tұp và trong cuӝc sӕQJ&NJQJ[LQÿѭӧc cҧPѫQHP7UѭѫQJ KiQKĈҥt và anh Hӗ Nam Hoa ÿmKӛ trӧ trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQ

Bên cҥQKÿyHP[LQÿѭӧc gӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKÿӃn Công ty CP - VT - TM -

XD - &1Ĉӭc Longÿһc biӋt là các Thҫ\WURQJ%DQ*LiPĈӕc, các anh chӏ trong phòng

Kӻ thuұWÿmJL~Sÿӥ em rҩt nhiӅu trong công viӋc, trang bӏ cho em thêm kiӃn thӭc trong quá trình làm luұQYăQYjUҩt tҥRÿLӅu kiӋn cho em vӯDÿLOjPYӯa hӑc tұp tҥLWUѭӡng

Sau cùng con xin cҧPѫQVkXVҳc và sӵ tôn trӑQJÿӃn Cha và Mҽ OjÿLӇm tӵa vӳng chҳc vӅ tinh thҫn lүn vұt chҩt cho con, là nhӳQJQJѭӡi luôn dành nhӳQJÿLӅu tӕt nhҩt dành FKRFRQOX{Qÿӝng viên mӛi khi con gһSNKyNKăQOjQJXӗQÿӝng lӵc to lӟQÿӇ FRQEѭӟc tiӃp nhӳng chһQJÿѭӡng mӟi trong hӑc tұp lүn trong công viӋc

Tp H͛ &Kt0LQKQJj\WKiQJQăP

THÁI THANH HIӊP

TÓM TҲT LUҰ19Ă17+ҤC SӺ

Tӵ ÿӝQJKyDYjÿLӅu khiӇn trong công nghiӋp không ngӯng phát triӇn trong nhiӅu thұp

kӹ qua, góp phҫn nâng cao nâng suҩt làm viӋc và cҧi thiӋn chҩWOѭӧng sҧn phҭm Trên các SKѭѫQJWLӋQJLDRWK{QJÿLӇn hình là WURQJOƭQKYӵF{W{FKX\rQGQJQKѭ[HTXpWÿѭӡng ,

xe ép chӣ rác, xe bӱQJQkQJ«.KӕLOѭӧng vӅ tӵ ÿӝQJYjÿLӅu khiӇQÿѭӧc ӭng dөng trên các sҧn phҭPWUrQFjQJQJj\FjQJJLDWăQJÿӇ ÿiSӭng nhu cҫu cӫa xã hӝL7URQJÿӅ tài luұn YăQQj\W{LQJKLrQFӭu thiӃt kӃ YjÿLӅu khiӇn hӋ thӕng chәi bên cӫD[HTXpWÿѭӡng nhҵm cҧi thiӋn hiӋu suҩt làm viӋFWăQJNKҧ QăQJOjPVҥch cӫa các loҥL[HTXpWÿѭӡng có hӋ thӕng chәi bên LuұQYăQJӗPFKѭѫQJQKѭVDX

&KѭѫQJ7ӘNG QUAN

&KѭѫQJ/ӴA CHӐ13+ѬѪ1*È17+,ӂT Kӂ

&KѭѫQJ MÔ HÌNH HÓA VÀ XÂY DӴNG Hӊ THӔ1*Ĉ,ӄU KHIӆN CHӘI BÊN

;(48e7ĈѬӠNG

&KѭѫQJ.ӂT QUҦ MÔ PHӒNG, THӴC NGHIӊ09¬ĈÈ1+*,È

&KѭѫQJ.ӂT LUҰ19¬Ĉӎ1++ѬӞNG PHÁT TRIӆN

ABSTRACT

Automation and control in industry has been constantly evolving over the past decades, contributing to improving productivity and improving product quality On vehicles, typically in the field of specialized cars such as road sweepers, garbage trucks, forklifts, etc The volume of automatic and controllable applications on the above products is increasing day by day increased to meet the needs of society In this thesis, I study the design and control of the side brush system of the road sweeper to improve the working efficiency and increase the cleaning ability of the road sweeper with the side brush system The thesis consits of 5 chapters:

Chapter 1 OVERVIEW

Chapter 2 CHOICE OF DESIGN OPTIONS

Chapter 3 MODELING AND BUILDING THE SIDE BRUSH CONTROL SYSTEM

OF THE ROAD SWEEPER

Chapter 4 SIMULATION, EXPERIMENT AND EVALUATION RESULTS

Chapter 5 CONCLUSION AND DEVELOPMENT ORIENTATION

LӠ,&$0Ĉ2$1

LuұQYăQQj\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭu cӫDFiQKkQW{Lÿѭӧc thӵc hiӋQGѭӟi sӵ Kѭӟng

dүn cӫa PGS TS NguyӉn Tҩn TiӃn Các sӕ liӋu, các kӃt quҧ trình trình trong luұQYăQOj

hoàn toàn trung thӵc, không sao chép Hӑc viên có tham khҧo các tài liӋu liên quan nhҵm khҷQJÿӏnh thêm sӵ tin cұy

Tôi xin hoàn toàn chӏu trách nhiӋm vӅ lӡLFDPÿRDQQj\

Hӑc viên,

Thái Thanh HiӋp

MӨC LӨC

&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN 1

1.1 Giӟi thiӋXFKXQJYjÿһt vҩQÿӅ 1

1.2 Tình hình nghiên cӭXWURQJQѭӟc 3

1.2.1 Mӝt sӕ loҥL[HTXpWÿѭӡQJÿLӇn hình chӃ tҥo ӣ ViӋt Nam 3

1.2.2 Tình hình nghiên cӭu ӣ WURQJQѭӟc 6

1.3 Tình hình nghiên cӭXQJRjLQѭӟc 7

1.3.1 Mӝt sӕ loҥL[HTXpWÿѭӡQJÿLӇn hình trên thӃ giӟi 7

1.3.2 Tình hình nghiên cӭu trên thӃ giӟi 8

a Mô hình chәi quét cӫa University of Survey 8

b Các chӃ ÿӝ cӫa chәi quét (Contact modes) 14

F6ѫÿӗ thӱ nghiӋm cӫa University of Surrey 15

GĈRÿӝ thâm nhұp chәi (Measuring Brush Penetration) 16

3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu cӫDÿӅ tài 17

1.4.1 Các tiêu chí cӫa hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 17

1.4.2 Xây dӵng mô hình toán hӑc 17

1.4.3 ThiӃt kӃ hӋ thӕQJFѫNKtYjEӝ ÿLӅu khiӇn 17

&KѭѫQJ/ӴA CHӐ13+ѬѪ1*È17+,ӂT Kӂ 19

2.1 Giӟi thiӋu chung vӅ SKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn lӵc 19

3KѭѫQJiQÿLӅu khiӇn lӵc tác dөng cӫa chәi quét 19

0{KuQKÿLӅu khiӇQWK{QJTXD'&P{WѫÿӇ ÿLӅu chӍnh vít me 19

0{KuQKÿLӅu khiӇQWK{QJTXDFѫFҩXÿjQKӗi tuyӃn tính (SEA) 20

3KѭѫQJiQYӅ thiӃt kӃ FѫFҩu SEA 22

2.3.1 Khái niӋm vӅ FѫFҩXÿjQKӗi tuyӃn tính (SEA) 22

2.3.2 CҩXKuQKFѫFҩu SEA 23

2.3.3 Nguyên lý hoҥWÿӝng cӫDFѫFҩu SEA 23

2.3.4 So sánh giӳa UT-SEA và YOBOTICS SEA (IHMC SEA) 24

2.3.5 Thông sӕ kӻ thuұt cӫDFѫFҩX6($ÿѭӧc phát triӇn bӣi DCSE Lab 25

6RViQKѭXQKѭӧFÿLӇm và chӑQSKѭѫQJiQWKLӃt kӃ FѫFҩu chәi bên 26

&KѭѫQJ0Ð+Î1++Ï$9¬;Æ<'ӴNG Hӊ THӔ1*Ĉ,ӄU KHIӆN CHӘI BÊN XE 48e7ĈѬӠNG 28

3.1 Mô hình hóa hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 28

3.1.1 Tính toán khӕLOѭӧQJWѭѫQJÿѭѫQJWUӑng tâm và moment quán tính cӫa hӋ thӕng chәi

bên [HTXpWÿѭӡng 28

3.1.2 Phân tích các thông sӕ hình hӑc cӫa hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 29

0{KuQKWѭѫQJÿѭѫQJÿѫQJLҧn hóa cӫa hӋ thӕng chәi bên 30

3.1.4 Tính toán các thông sӕ ÿӝng hӑFYjÿӝng lӵc hӑc cӫDFѫKӋ 30

3.1.5 Tính toán truyӅQÿӝng tӯ mô WѫVDQJWUөc vít 32

3.1.6 ThiӃt lұp hàm truyӅn hӋ thӕng 35

3.2 Xây dӵng phҫn cӭng hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn ӣ mô hình thӵc nghiӋm 39

3.2.1 Cҧm biӃn 39

'ULYHUÿӝQJFѫ 40

9LÿLӅu khiӇn 40

3.3 Xây dӵng giҧi thuұt hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn chәi bên 41

3.3.1 Phân tích các loҥi bӝ ÿLӅu khiӇn 41

3.3.2 Lӵa chӑn bӝ ÿLӅu khiӇn cho hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 42

/ѭXÿӗ giҧi thuұt hӋ thӕng ÿLӅu khiӇn 43

&KѭѫQJ.ӂT QUҦ MÔ PHӒNG, THӴC NGHIӊ09¬ĈÈ1+*,È 45

0{KuQKÿLӅu khiӇn lӵc cӫa hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 45

4.2 KӃt cҩu hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng trong thӵc nghiӋm 48

4.3 Giӟi thiӋu vӅ hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn mô hình truyӅQÿӝng chәi bên cӫa [HTXpWÿѭӡng sӱ dөng trong thӵc nghiӋm 49

4.3.1 Tәng quan vӅ các thiӃt bӏ phҫn cӭng 49

4.3.2 Giӟi thiӋXFѫFҩu SEA thӵc nghiӋPYjSKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn 50

&DOLEFѫFҩXÿjQKӗi tuyӃn tính (SEA) khi ӣ trҥng thái không tҧi 51

4.4 KӃt quҧ mô phӓng và thӵc nghiӋm thӕQJÿLӅu khiӇn chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 51

7Uѭӡng hӧp không có ngoҥi lӵFWiFÿӝng tӯ mһWÿѭӡng 51

7Uѭӡng hӧp có ngoҥi lӵFWiFÿӝng tӯ mһWÿѭӡng D(s) 53

4.5 KӃt luұn vӅ kӃt quҧ mô phӓng và thӵc nghiӋm 54

&KѭѫQJ.ӂT LUҰ19¬Ĉӎ1++ѬӞNG PHÁT TRIӆN 55

5.1 KӃt luұn 55

5.2 +ѭӟng phát triӇn 55

DANH MӨC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HӐC 56

TÀI LIӊU THAM KHҦO 57

DANH MӨC BҦNG

Bҧng 2.1 Thông sӕ cӫDFѫFҩu SEA [12] 26

Bҧng 4.1 Bҧng tóm tҳt các công thӭc 47 Bҧng 4.2 Thông sӕ kӻ thuұt cӫD'&P{WѫYjFѫKӋ 47

DANH MӨC HÌNH

Hình 1.1 BiӇXÿӗ tӹ trӑng cӫa các loҥL[HTXpWÿѭӡng [10] 1

Hình 1.2 Tӹ lӋ WăQJWUѭӣng và giá trӏ FѫKӝi cӫa thӏ WUѭӡQJ[HTXpWÿѭӡng 2019-2027 [10] 2

Hình 1.3 Tәng thӇ [HTXpWÿѭӡQJĈӭc Long Auto 3

+uQK6ѫÿӗ QJX\rQOê[HTXpWÿѭӡQJĈӭc Long Auto dҥQJEăQJWҧi 4

Hình 1.5 Tәng thӇ [HTXpWÿѭӡng hút bөLĈӭc Long Auto [8] 5

+uQK6ѫÿӗ QJX\rQOê[HTXpWÿѭӡnJĈӭc Long Auto dҥng hút chân không 6

Hình 1.7 Tәng thӇ [HTXpWÿѭӡng Dulevo 7500 [9] 7

Hình 1.8 Giàn thӱ nghiӋPTXpWÿѭӧc phát triӇn bӣi nhóm MSRR [2] 8

Hình 1.9 Cҩu trúc chәi cӫa xe cӫD[HTXpWÿѭӡng[2] 9

Hình 1.10 Mô hình nguyên lý cӫa chәi quét (Channel brush schematic )[2] 10

Hình 1.11 Tóm tҳt các biӃn (System variables summary) [2] 10

Hình 1.12 Tҧi trӑng bӓ qua ma sát và xoay chәi 11

+uQK%ѭӟc thӡi gian (Time stepping) [2] 12

+uQKĈӏnh QJKƭDYӅ sӵ thâm nhұp cӫa chәi 13

Hình 1.15 ChӃ ÿӝ thâm nhұp cӫa chәi quét (Brushing modes) [2] 14

Hình 1.16 Mô hình thӱ nghiӋm chính (Main test rig column) [2] 15

+uQKĈRÿӝ thâm nhұp cӫa chәi trên cӝt trung tâm 16

Hình 2.1 Mô hình tәng thӇ hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn lӵc tác dөng lên chәi quét bҵng vít me [2] 20

Hình 2.2 Chәi bên cӫD[HTXpWÿѭӡng trong thӵc tӃ 21

+uQK0{KuQKÿӅ xuҩWÿLӅu khiӇn lӵFWK{QJTXDFѫFҩu SEA 21

+uQK0{KuQKÿѫQJLҧn cӫa FSEA và RFSEA [11] 23

Hình 2.5 HoҥWÿӝng cӫa UT-SEA vӟi khoҧng dӏch chuyӇn cӕ ÿӏnh [11] 24

Hình 2.6 Mô hình IHMC SEA [13] 24

Hình 2.7 So sánh giӳDKDLÿҥi diӋn cӫa RFSEA (UT-SEA) và FSEA (IHMC SEA) [13] 25

+uQK6ѫÿӗ nguyên lý cӫDFѫFҩu SEA thӵc nghiӋm [12] 25

+uQK6ѫÿӗ tính toán khӕLOѭӧQJYjWD\ÿzQWѭѫQJÿѭѫQJFӫDFѫKӋ 28

Hình 3.2 Tính toán trӑng tâm và moment quán tính cӫDFѫKӋ 29

+uQK0{KuQKFѫNKtKӋ thӕng truyӅQÿӝng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng theo SKѭѫQJWKҷQJÿӭng 29

+uQK0{KuQKÿѫQJLҧQKyDWѭѫQJÿѭѫQJFӫDFѫKӋ 30

+uQK6ѫÿӗ phân tích lӵc tác dөng lên hӋ thӕng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 31

Hình 3.6 GiҧQÿӗ mô-men quán tính cӫDFѫFҩu chәi 34

+uQK6ѫÿӗ bӝ ÿLӅu khiӇQ3,'FѫFҩu chәi bên 37

Hình 3.8&ҧPELӃQ6RIWSRW0HPEUDQ 39

Hình 3.9 Cҧm biӃQYjÿһc tuyӃn RDC1014 39

Hình 3.10 Driver BTS 7960 40

Hình 3.11 Mҥch Arduino UNO R3 40

Hình 3.12 Phân tích các bӝ ÿLӅu khiӇn 41

Hình 3.13 Phân tích bӝ ÿLӅu khiӇn cho hӋ thӕng 42

+uQK6ѫÿӗ khӕi giҧi thuұWÿLӅu khiӇn chính 43

+uQK6ѫÿӗ khӕi bӝ ÿLӅu khiӇn PID 44

Hình 4.1 6ѫÿӗ khӕi hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn PID chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 45

+uQK6ѫÿӗ hàm truyӅQWѭѫQJÿѭѫQJFӫDFѫFҩu chәi bên 45

+uQK6ѫÿӗ hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn PID cӫa chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 46

Hình 4.4 Tәng thӇ hӋ thӕng truyӅQÿӝng chәLErQ[HTXpWÿѭӡng 49

Hình 4.5 Phҫn cӭQJYjVѫÿӗ nguyên lý cӫa hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn 50

+uQK&ѫFҩXÿjQKӗi tuyӃn tính (SEA) [12] 50

+uQK&DOLEFѫFҩXÿjQKӗi tuyӃn tính khi ӣ trҥng thái không tҧi 51

Hình 4.8ĈiSӭng cӫa hӋ thӕng khi không có ngoҥi lӵFWiFÿӝng, D(s)= 0 52

Hình 4.9ĈiSӭng cӫa hӋ thӕng mô phӓng khi có ngoҥi lӵFWiFÿӝng D(s) 54

&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN 1.1 Giӟi thiӋXFKXQJYjÿһt vҩQÿӅ

Nhu cҫu cao vӅ vӋ VLQKP{LWUѭӡng ӣ các khu vӵc thành thӏ ÿDQJWҥRUDÿӝng lӵFÿiQJ

kӇ cho công tác phòng chӕng dӏch bӋnh Các bӋnh truyӅn nhiӉPQKѭWҧ, sӕt xuҩt huyӃt và sӕt rét, v.v có thӇ Ok\ODQQKDQKFKyQJGRP{LWUѭӡng xung quanh không sҥch sӁ 'Rÿycác tұSÿRjQӣ các thành phӕ ÿDQJÿҫXWѭPӝt phҫQÿiQJNӇ doanh thu cӫa hӑ vào viӋc quҧn

lý chҩt thҧLÿӇ giҧm thiӇu sӵ lây lan cӫa các bӋnh do vi rút truyӅn nhiӉm ;HTXpWÿѭӡng sӱ dөng chәi và công nghӋ FѫNKtKRһFK~WFKkQNK{QJÿӇ nhһt rác tҥLFiFNKXÿ{WKӏ 7UrQFѫ

sӣ ÿyWKӏ WUѭӡQJ[HTXpWÿѭӡng toàn cҫXÿѭӧc dӵ ÿRiQVӁ tҥRUDFѫKӝi trӏ JLiKѫQWӹ USD 1yÿѭӧc dӵ ÿRiQVӁ có giá trӏ KѫQtӹ ÿ{OD0ӻ vào cuӕLJLDLÿRҥn (2019 - 2027),

dӵ ÿRiQFӫa nghiên cӭXEiRFiRÿѭӧc công bӕ gҫQÿk\Eӣi Fact.MR

Hình 1.1 Bi͋Xÿ͛ tͽ tr͕ng cͯa các lo̩L[HTXpWÿ˱ͥng [10]

TӕFÿӝ ÿ{WKӏ hóa cao và tӕFÿӝ công nghiӋp hóa nhanh chóng ӣ các khu vӵc phát triӇQQKѭ&KkXÆXYj%ҳc Mӻ ÿmWҥo ra nhu cҫXÿiQJNӇ FKR[HTXpWÿѭӡQJWURQJQăPTXDYjÿLӅXQj\ÿѭӧc kǤ vӑng sӁ tҥRUDFѫKӝi tӕLÿDWUrQWKӏ WUѭӡQJ[HTXpWÿѭӡng toàn cҫu Các tұSÿRjQWKjQKSKӕ ӣ nhӳng khu vӵc này chi mӝt sӕ tiӅQÿing kӇ vào viӋc làm sҥch thành phӕ và quҧn lý chҩt thҧi Ví dөYjRQăP7ұSÿRjQWKjQKSKӕ 6DQ)UDQFLVFRÿmcông bӕ ngân sách 65 triӋXÿ{OD0ӻ cho viӋc dӑn dҽSÿѭӡng phӕ+ѫQQӳa, ӣ các khu vӵc ÿDQJSKiWWULӇQQKѭFKkXÈQKXFҫu vӅ [HTXpWÿѭӡQJÿDQJJLDWăQJGRFiF\rXFҫu cӫa chính phӫ trong viӋc quҧn lý chҩt thҧi

Hình 1.2 Tͽ l͏ WăQJWU˱ͧng và giá tr͓ F˯K͡i cͯa th͓ WU˱ͥQJ[HTXpWÿ˱ͥng 2019-2027 [10]

VӋ VLQKÿѭӡng phӕ là mӝt yêu cҫu cҫn thiӃt cӫa cuӝc sӕQJÿ{WKӏ Ӣ ViӋt nam hiӋn nay, công viӋc vҩt vҧ nһng nhӑc này chӫ yӃu vүn do công nhân vӋ sinh thӵc hiӋn Mӝt vài

F{QJW\ÿmÿѭDUDSKѭѫQJiQWӵ ÿӝQJKyDWUrQ[HTXpWÿѭӡng, tuy nhiên vүn còn nhiӅu vҩn

ÿӅ kӻ thuұt cҫn giҧi quyӃt Trong luұQYăQÿӅ xuҩt mӝt giҧLSKiSÿiӅu khiӇn chәi bên xe TXpWÿѭӡng, sӱ dөQJFѫFҩXÿjQKӗi nӕi tiӃS6($ ÿҧm bҧo әQÿӏnh lӵFpSOrQÿѭӡng thích ӭng vӟLWKD\ÿәi mһWÿѭӡng thӵc tӃ Mô hình hóa hӋ thӕQJÿѭӧc thӵc hiӋQOjPFѫVӣ cho viӋc thiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn KӃt quҧ mô phӓng và thӵc nghiӋm chӭng minh tính khҧ thi cӫa giҧLSKiSÿӅ nghӏ

Mөc tiêu cӫa luұQYăQOjWKLӃt kӃ YjÿLӅu khiӇn hӋ thӕng chәi bên cӫD[HTXpWÿѭӡng nhҵm cҧi thiӋn hiӋu suҩt làm viӋFWăQJNKҧ QăQJOjPVҥFKWăQJWXәi thӑ cӫa chәi quét

1.2 Tình hình nghiên cӭu trong nѭӟc

1.2.1 M͡t s͙ lo̩L[HTXpWÿ˱ͥQJÿL͋n hình ch͇ t̩o ͧ Vi͏t Nam

x ;HTXpWÿѭӡQJĈӭc Long Auto ( Mechanical Sweeper)

Hình 1.3 T͝ng th͋ [HTXpWÿ˱ͥQJĈͱc Long Auto

Hãng s̫n xṷt: Công ty CP-VT-TM-XD- &1Ĉӭc Long

Xṷt xͱ: ViӋt Nam

Lo̩i hình: Sҧn xuҩt và chӃ tҥRWURQJQѭӟF7UrQFѫVӣ ô tô sҳt xi có buӗQJOiLEăQJ

tҧi và chәi quét chính nhұp khҭu tӯ MӻWKQJFKtQKYjFѫFҩu chәLErQFѫFҩu nâng hҥ WKQJÿѭӧc chӃ tҥo tҥi ViӋt Nam)

Hình 1.46˯ÿ͛ QJX\rQOê[HTXpWÿ˱ͥQJĈͱc Long Auto d̩QJEăQJW̫i

H͏ th͙QJÿL͉u khi͋n: Dùng rӡ le

˰XÿL͋m: Dҧi quét rӝng, ít ӗQKѫQVRYӟi xe quét hút chân không, có thӇ TXpWÿѭӧc

rác lӟn, chӃ tҥRWURQJQѭӟc nên bҧo trì bҧRGѭӥng dӉ dàng, giá thành hҥ

1K˱ͫF ÿL͋m: HiӋu suҩt làm sҥFK NpP KѫQ [H TXpW K~W FKkQ NK{QJ WtQK WKҭm mӻ

không cao bҵng các xe nhұp khҭu nguyên chiӃc

x ;HTXpWÿѭӡng hút bөLĈӭc Long Auto (Vacuum sweeper )

Hình 1.5 T͝ng th͋ [HTXpWÿ˱ͥng hút bͭLĈͱc Long Auto [8]

Hãng s̫n xṷt: Công ty CP-VT-TM-XD- &1Ĉӭc Long

Xṷt xͱ: ViӋt Nam

Lo̩i hình: Sҧn xuҩt và chӃ tҥRWURQJQѭӟF7UrQFѫVӣ ô tô sҳt xi có buӗng lái, thùng

chính và hӋ thӕng chәLÿѭӧc chӃ tҥo tҥi ViӋt Nam.)

Ͱng dͭng'QJÿӇ TXpWÿѭӡng quӕc lӝÿ{WKӏ«

H͏ th͙QJÿL͉u khi͋n: Dùng rӡ le hoһc PLC

˰XÿL͋m: HiӋu suҩt làm sҥch cao, chӃ tҥo WURQJQѭӟc nên bҧo trì bҧRGѭӥng dӉ dàng,

giá thành hҥ

1K˱ͫFÿL͋m: DӉ kҽt hӑng hút do bөi bám, tiӃng ӗn lӟn cӫa quҥt hút, chӍ TXpWÿѭӧc

UiFFyNtFKWKѭӟc vӯa và nhӓ, tính thҭm mӻ không bҵng các xe nhұp khҭu

6˯ÿ͛ nguyên lý:

3420 720

&KәLErQSKҧL

&KәLErQWUiL

+ӑQJK~W

Hình 1.66˯ÿ͛ QJX\rQOê[HTXpWÿ˱ͥQJĈͱc Long Auto d̩ng hút chân không

1.2.2 Tình hình nghiên cͱu ͧ WURQJQ˱ͣc

VӅ [HTXpWÿѭӡng nói chung, tình hình hình nghiên cӭu ӣ ViӋt Nam còn hҥn chӃ, có mӝt sӕ ÿѫQYӏ QKѭĈӭF/RQJ$XWRFNJQJtiӃn hành phát triӇQÿѭӧFÿӝLQJNJNӻ Vѭ9LӋt Nam

nghiên cӭu chӃ tҥRFNJQJÿmWKjQKF{QJӣ mӭFÿӝ nhҩWÿӏQKYjÿmWҥRUDÿѭӧc sҧn phҭm nӝi ÿӏDKyD1KѭQJFNJQJFzQQKLӅu bҩt cұSQKѭKLӋu suҩt làm sҥch, mӭFÿӝ thҭm mӻ FKѭDFDR«

1.3 Tình hình nghiên cӭu ngoài Qѭӟc

1.3.1 M͡t s͙ lo̩L[HTXpWÿ˱ͥQJÿL͋n hình trên th͇ giͣi

x ;HTXpWÿѭӡng Dulevo ('XOHYR'XOHYR'XOHYR«

Hình 1.7 T͝ng th͋ [HTXpWÿ˱ͥng Dulevo 7500 [9]

Hãng s̫n xṷt:Dulevo International S.p.A

Xṷt sͱ: Italia

Lo̩i hình: Nhұp khҭu nguyên chiӃc

Ͱng dͭng: 'QJÿӇ vӋ VLQKÿѭӡng phӕ, khu công nghiӋSQKѭQKjPi\[LPăQJF{QJ

WUѭӡng xây dӵng, cҧQJVkQED\«ÿһc biӋt có thӇ GQJÿӇ vӋ VLQKWUrQÿѭӡng cao tӕc

H͏ th͙QJÿL͉u khi͋n: Dùng rӡ le hoһc PLC

˰XÿL͋m: HiӋu suҩt làm sҥFKYjFyÿӝ thҭm mӻ cao

1K˱ͫFÿL͋m: DӉ kҽt hӑng hút do bөi bám, tiӃng ӗn lӟn cӫa quҥt hút, chӍ TXpWÿѭӧc

UiFFyNtFKWKѭӟc vӯa và nhӓ, bҧo trì bҧRGѭӥQJNKyNKăQGRPXӕn thay thӃ sӱa chӳa phҧi nhұp vұWWѭFӫDQѭӟc ngoài, giá thành cao

1.3.2 Tình hình nghiên cͱu trên th͇ giͣi

a Mô hình chәi quét cӫa University of Survey

Hình 1.8 Giàn th͵ nghi͏PTXpWÿ˱ͫc phát tri͋n bͧi nhóm MSRR [2]

Giàn thӱ TXpWÿѭӧc phát triӇn bӣi nhóm MSRR là mӝWFѫFҩu rҩt phӭc tҥp, nó cho phép chәi chҥy vӟi 5 DOF bao gӗm xoay, nghiêng, thâm nhұp thҷQJÿӭng, chuyӇQÿӝng theo 2 SKѭѫQJQJDQJ9LӋc chuyӇQÿӝQJWKHRSKѭѫQJÿӭQJÿѭӧc dùng bҵng cách sӱ dөng DC P{WѫYjWUөFYtWPHWURQJÿyYLӋc chuyӇQÿӝQJWKHRSKѭѫQJQJDQJÿѭӧc dүQÿӝng bӣi 2

AC mô WѫWUrQJLjQWKӱĈӇ WKD\ÿәi góc nghiêng cӫa chәLTXpWEDQÿҫu mӝWFѫFҩu truyӅn ÿӝng tuyӃQWtQKÿѭӧc sӱ dөng Tuy nhiên trong thӵc tӃ sau này bӝ truyӅQÿӝng tuyӃn tính không chӏXÿѭӧc mômen nghiêng cӫa chәLGRÿyPӝWWKDQKWKpSÿmÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ÿLӅu chӍnh góc nghiêng bҵng cách thӫ công.

™ Thông s͙ hình h͕c ch͝i quét( Geometric parameters)

ݖ ݕ

a Ch͝i d̩ng c̷t b Ch͝i d̩ng búng Hình 1.9 C̭u trúc ch͝i cͯa xe cͯD[HTXpWÿ˱ͥng[2]

Theo các nghiên cӭu ( e.g Gareth Peel, 2002) có 2 cҩu hình chәi quét là chәi quét dҥng cҳt &XWWLQJEUXVK QKѭ+uQKDYjFKәi quét dҥQJE~QJ)OLFNLQJEUXVK QKѭ+uQKE7URQJÿyVӵ khác biӋt duy nhҩt giӳa 2 cҩu hình chәLTXpWOjJyFÿӏQKKѭӟng cӫa sӧi chәi

NӃu ݔ௧, ݕ௧, ݖ௧ ÿҥi diӋn cho khung tӑDÿӝ trong sӧi chәLNKLÿyFKәi dҥng cҳt có ߮ ൌ Ͳ௢còn chәi dҥng búng có ߮ ൌ ͻͲ௢

tine mount points

Hình 1.10 Mô hình nguyên lý cͯa ch͝i quét (Channel brush schematic )[2]

ChәLTXpWErQÿѭӧFÿѭӧc chӃ tҥo bҵng cách gҳn các cөm lông chәi lên mӝt tҩPÿӃ WKѭӡng làm bҵng nhӵD QKѭ+uQK7URQJPӛi chәi, mӛLQKyPWKѭӡng chӭa cùng mӝWOѭӧng,

h, sӧi chәi (tine), nhѭQJWUrQPӝt bán kính gҳn kӃt nhҩWÿӏnh,ܴ௡௝, sӕ Oѭӧng cөm, p có thӇ

khác nhau phө thuӝc vào thiӃt kӃ cӫa chәi

™ Mô hình m̳u (Model Strategy)

F : Lӵc tác dөng lên mӛi sӧi chәi (the force acting on an individual tine)

h: Sӕ cөm trên mӛi bán kính (No of clusters per mount radius)

dF: Sӵ WKD\ÿәi góc trong 1 khoҧng thӡi gian (is the change in the tine mount angle)

dt : Khoҧng thӡLJLDQWKD\ÿәi (is the change in time)

Z : TӕFÿӝ quay cӫa chәi (is the brush rotational speed)

12

s

n dt

cӫa chәLÿѭӧc tính toán bҵng cách tәng hӧSFiFÿһFÿLӇm cӫa sӧi chәi lҥi vӟi nhau tҥLÿLӇm gҳn kӃWÿmELӃt

™ Phân tích thông s͙ hình h͕c ch͝i quét (Analysis of the Brush Contact Geometry)

L : ChiӅu dài lông chәi (is the tine length)

ܴ௥௝ : Bán kính gҳn ngoài cùng (is the outermost mount radius)

E : Góc nghiêng chәi quét (is the brush angle of attack)

I : Góc gҳn lông chәi (is the tine mount angle)

ο Ĉӝ thâm nhұp chәi (is the brush penetration)

Khi hҵng sӕ chәLTXpWÿmÿѭӧc thiӃt lұp chәi quét cҫQÿѭӧFSKkQWtFKWѭѫQJÿӕi so vӟi mһt ÿѭӡng BiӃn sӕ ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ [iFÿӏnh mӭFÿӝ tiӃp xúc cӫa chәi vӟi mӝt dҥng hình hӑc gҳn sӧi chәi nhҩWÿӏQKOjÿӝ thâm nhұp chәi ο

b Các chӃ ÿӝ cӫa chәi quét (Contact modes)

Hình 1.15 Ch͇ ÿ͡ thâm nh̵p cͯa ch͝i quét (Brushing modes) [2]

Mӣ rӝQJÿӏQKQJKƭDFѫ bҧn vӅ ÿӝ thâm nhұp cӫa chәi, có ba chӃ ÿӝ chәi cҫQÿѭӧc giҧi quyӃt (Hình 1.15) ChӃ ÿӝ chәLÿҫu tiên là khi chәLÿѭӧFQkQJOrQWUrQÿӇ không tiӃp xúc WUrQÿѭӡng (Hình 1.15.a) Vӟi chәi quét ӣ vӏ WUtQj\WUrQÿѭӡng nên không quét và không

có lӵc tiӃp xúc giӳa chәi và mһWÿѭӡQJQKѭQJFKәi có thӇ bӏ biӃn dҥng do lӵc ly tâm

Hình 1.15.b cho thҩy chӃ ÿӝ biӃn dҥng chәi thӭ hai Ӣ ÿyFiFVӧi chәi tiӃp xúc vӟi ÿѭӡng tҥi mӝt sӕ ÿLӇPQKѭQJNK{QJEӏ ҧQKKѭӣng bӣLÿѭӡng trong thӡi gian còn lҥi cӫa vòng quay cӫa chәL7URQJJLDLÿRҥn quay cӫa chәi quét khi các sӧi chәi tӵ do, có thӇ giҧ ÿӏnh rҵng chúng chӍ chӏu lӵFO\WkPWiFÿӝng lên chәi do chuyӇQÿӝng quay cӫa chәi Sau ÿyFiFOӵFQj\ÿѭӧc bә sung bӣi các lӵFÿLӇPWiFÿӝQJOrQÿҫu sӧi chәi khi bàn chҧi tiӃp xúc vӟLÿѭӡng, các lӵc này sӁ WKD\ÿәi theo vӏ trí cӫa chәi ChӃ ÿӝ chәi cuӕLFQJOjQѫLtҩt cҧ các sӧi chәi tiӃp xúc vӟi mһWÿѭӡng tҥi mӑi thӡLÿLӇP7URQJWUѭӡng hӧp này, các sӧi chәLWKD\ÿәi lӵc ly tâm và lӵFÿLӇm trong suӕt chuyӇQÿӝng quay cӫa chәi quét

F6ѫÿӗ thӱ nghiӋm cӫa University of Surrey

Brush unit vertical motion

Load cell measures vertical loads

Road

Motor

Main test rig supports

Load cell

Lead screw

Hình 1.16 Mô hình th͵ nghi͏m chính (Main test rig column) [2]

Cөm phía trên cҧm biӃn lӵc gҳn trên trөFYtWÿѭӧc cӕ ÿӏnh giӳa các tҩPÿӥ chính DC P{WѫYà hӝp sӕ lҳSWUrQÿҫu cӫa giàn thӱ ÿѭӧc kӃt nӕi vӟi trөc vít dүn và tҥo ra chuyӇn ÿӝng tuyӃn tính cho cөm chәi quét NӃXÿmELӃWEѭӟc ren trөc vít, chuyӇQÿӝng quay cӫa vít me có mӕi quan hӋ tuyӃn tính vӟi chiӅu cao thҷQJÿӭng cӫa chәi quét, thêm vӟLÿyPӝt encoder trong hӝp sӕ FKRSKpSÿRFKtQK[iFYұn tӕc và vӏ trí cөm phía trên chәi quét

GĈRÿӝ thâm nhұp chәi (Measuring Brush Penetration)

Load cell

Zero brush penetration position

ȟ

ȟ

Lead screw

ȟ

Hình 1.17 ĈRÿ͡ thâm nh̵p cͯa ch͝i trên c͡t trung tâm (Measuring the brush penetration on the central column) [2]

3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu cӫDÿӅ tài

1.4.1 Các tiêu chí cӫa hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn chәLErQ[HTXpWÿѭӡng

Các tiêu chí chính cho mӝt hӋ thӕQJÿLӅu khiӇn chәi quét [2] :

- Duy trì hiӋu quҧ TXpWÿӇ loҥi bӓ các mҧnh vөQUiF WUrQÿѭӡng càng nhiӅu càng tӕt

mà không làm hӓng bӅ mһWÿѭӡng

- GiҧPÿӝ PjLPzQWăQJWXәi thӑ cӫa chәLTXpWGRÿyFҫn sӱ dөng lӵFÿqWӕi thiӇu

- ĈiSӭng cӫa hӋ thӕQJÿLӅu khiӇQÿӇ có thӇ WăQJÿѭӧc tӕFÿӝ cӫD[HNKLTXpWGRÿyWăQJQăQJVXҩt cӫD[HTXpWÿѭӡng

1.4.2 Xây dӵng mô hình toán hӑc

Xây dӵng mô hình toán hӑc trong hӋ thӕng bao gӗm:

-Ĉӝ thâm nhұp chәi (ο), và lӵFÿqFKәi theo thӡi gian

- Góc quay cӫD'&P{Wѫӭng vӟLÿӝ thâm nhұp chәi (ο WURQJWUѭӡng hӧp có và

không có ngoҥi lӵFWiFÿӝng D(s)

- Góc (Mk)OjJyFWKD\ÿәi góc cӫDWD\ÿzQ2%ӭng vӟi khoҧng cách dӏch chuyӇn ( )'

1.4.3 ThiӃt kӃ hӋ thӕQJFѫNKtYjEӝ ÿLӅu khiӇn

- Mô hình thӵc nghiӋPÿѭӧc thiӃt kӃ dӵa trên kӃt cҩu thӵc dùng trong thӵc tӃWUrQFѫ

sӣ FѫFҩXÿѭӧc lҳp trên ôtô sát xi tҧi HINO FC9JETC

- ĈӇ thuұn lӧi cho viӋFÿѭDJLiWUӏ các giá trӏ ÿҫu vào, phҫn kӃt cҩu chәLTXpWÿѭӧc thay thӃ bҵng bánh xe (phía trên bánh xe có gҳn lò xo)

- Bӝ ÿLӅu khiӇQÿѭDUDFҫn thӓa mãn :

ĈLӅu khiӇQFѫFҩu chәi bên xoay ra khi làm viӋc và xӃp vào khi không làm viӋc

ĈLӅu khiӇn theo chiӅu dӑc sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn vӏ trí hoһc lӵFÿӇ ÿҥt ÿѭӧFÿӝ thâm nhұp cӫa chәi (ο) mong muӕn hoһFÿӇ ÿҥWÿѭӧc lӵFÿqFKәi mong muӕn + Yêu cҫu chҩWOѭӧng cӫa hӋ thӕng

ThͥLJLDQTXiÿ͡: thӡi gian giӳa hai mүu cӫa quӻ ÿҥo cҫn bám theo là 4ݏ 'RÿyFKӑn ݐ௫௟ ൏ Ͷݏ

Ĉ͡ v͕t l͙: chӑn giá trӏ NK{QJYѭӧt quá ʹͲΨ giá trӏ xác lұp

ĈӇ ÿҥWÿѭӧc nhӳng yêu cҫu trên, ta thiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn PID ÿӇ ÿѭDJLiWUӏ lӵc tiӃn

vӅ giá trӏ mong muӕn Do ӭng vӟi mӛi giá trӏ lӵc sӁ FyWѭѫQJӭng vӟi mӝWÿӝ thâm nhұp chәi (οሻ nhҩWÿӏnh

Trong phҥm vi luұQYăQQJKLrQFӭu và thiӃt kӃ hӋ thӕQJÿLӅu khiӇQEiPÿӝ thâm nhұp cӫa chәi quét (οሻ WK{QJTXDÿLӅu khiӇn vӏ trí cӫa chәi quét (control position) so vӟi mһWÿѭӡng thông qua mô phӓng bҵng Matlab và mô hình thӵc nghiӋm

x Ĉӕi vӟi mô phӓng bҵng Matlab :

- DӵDWUrQFѫVӣ lý thuyӃWOjFiFSKѭѫQJWUuQKÿӝng lӵc hӑF ÿӇ ÿѭDEӝ ÿLӅu khiӇn PID YjRÿӇ ÿLӅu khiӇn lӵFÿqFKәi mong muӕQ&NJQJWѭѫQJӭng vӟi viӋFÿLӅu khiӇQÿӝ thâm nhұp chәi ሺοሻ theo mӝt giá trӏ FKRWUѭӟc

x Ĉӕi vӟi mô hình thӵc nghiӋm:

- Sӱ dөQJFѫFҩXÿjQKӗi tuyӃQWtQK6($