Đồ Án tốt nghiệp mô phỏng và Đánh giá các tính năng hệ thống phanh ( abs,tcs,vsc)

Đồ án của chúng em là nghiên cứu đánh giá và mô phỏng các tính năng đó trên ứng dụng Carsim giữa xe có và không có các tính năng an toàn, sau đó xuất các biểu đồ mà Carsim tínhtoán được

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNgành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC TÍNH NĂNG HỆ

THỐNG PHANH ( ABS,TCS,VSC)

GVHD: TS HUỲNH PHƯỚC SƠN

SVTH: NGUYỄN ĐOÀN TẤN KHA

MSSV: 20145525

SVTH: NGÔ GIA KHẢI

MSSV: 20145527

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2025

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNgành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC TÍNH NĂNG HỆ

THỐNG PHANH ( ABS,TCS,VSC)

GVHD: TS HUỲNH PHƯỚC SƠN

SVTH: NGUYỄN ĐOÀN TẤN KHA

MSSV: 20145525

SVTH: NGÔ GIA KHẢI

MSSV: 20145527

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn KHUNG GẦM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lâp – Tự do – Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2025

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đoàn Tấn

Kha

MSSV: 20145525

Họ và tên sinh viên: Ngô Gia Khải MSSV: 20145527

Tên đề tài: Mô phỏng và đánh giá các tính năng của hệ thống

phanh ( abs,tcs,vsc) Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng

dẫn:

TS Huỳnh Phước Sơn

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)

2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2.Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3.Kết quả đạt được

2.4.Những tồn tại (nếu có)

3 Đánh giá:

T

Điểm tối đa

Điểm đạt được

1 Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung

Mục tiêu, nhiệm vụ tổng quan đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành

phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với

những rang buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn KHUNG GẦM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lâp – Tự do – Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2025

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đoàn Tấn

Kha

MSSV: 20145525

Họ và tên sinh viên: Ngô Gia Khải MSSV: 20145527

Tên đề tài: Mô phỏng và đánh giá các tính năng của hệ thống

phanh ( abs,tcs,vsc) Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng

dẫn:

TS Huỳnh Phước Sơn

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Kết cấu, hình thức trình bày ĐATN

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

6 Đánh giá:

T

Điểm tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung

Mục tiêu, nhiệm vụ tổng quan đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành

phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với

những rang buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm

Nhóm sinh viên

Nguyễn Đoàn Tấn Kha Ngô Gia Khải

LỜI CẢM ƠN

Trong những năm học tập tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố

Hồ Chí Minh, nhóm chúng em đã được tiếp thu các kiến thức căn bản đến kiếnthức chuyên ngành qua sự hướng dẫn của quý thầy cô giáo của trường Ở giai đoạnhiện tại, nhóm em đang thực hiện đồ án tốt nghiệp – một cột mốc quan trọng trongviệc vận dụng các kiến thức đã tích lũy được để áp dụng vào một vấn đề thực tế.Chúng em chân thành cảm ơn sự tận tâm hướng dẫn và giảng dạy đến thầy cô.Lời tri ân chân thành nhất được gửi đến thầy TS Huỳnh Phước Sơn, ngườithầy đã dành toàn bộ tâm quyết hướng dẫn nhóm chúng em trong quá trình thựchiện đồ án này Thầy không chỉ là người hướng dẫn mà còn là người đồng hànhvới chúng em từ thời gian đầu nhận đồ án đến khi bảo vệ trước hội đồng Đồ án

“Mô phỏng và đánh giá các tính năng của hệ thống phanh ( abs,tcs,vsc)” đạt đượcthành công một phần nhờ vào sự hướng dẫn và góp ý tận tình của thầy Nhómchúng em trân trọng những gì mà thầy đã hỗ trợ cho chúng em

Hơn thế nữa, nhóm chúng cũng bày tỏ lòng biết ơn đến quý thầy cô trongKhoa Cơ khí Động Lực đã truyền đạt các kiến thức và hỗ trợ tận tình trong quátrình nhóm em thực hiện đồ án này

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em không thể tránh khỏicác sai sót và hạn chế trong bài làm Nhóm chúng em mong nhận được sự góp ýcủa thầy cô để bài làm có thể hoàn thiện hơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Hệ thống phanh là hệ thống cần thiết phải có trên xe ô tô từ lúc nó mới đượcsản xuất Ngày nay nhờ vào sự phát triển của công nghệ hiện đại, các tính năng antoàn như ABS,TCS,VSC được tích hợp vào hệ thống phanh nhằm nâng cao khảnăng đảm bảo an toàn trên xe ô tô Các nghiên cứu chỉ ra rằng nhờ vào các tínhnăng trên mà tình trạng tai nạn giao thông được giảm đáng kể Đồ án của chúng em

là nghiên cứu đánh giá và mô phỏng các tính năng đó trên ứng dụng Carsim giữa

xe có và không có các tính năng an toàn, sau đó xuất các biểu đồ mà Carsim tínhtoán được để đánh giá kiểm nghiệm mức độ an toàn của hệ thống

Nội dung của đề tài này bao gồm:

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh kinh tế phát triển và sự hội nhập quốc tế, việc sử dụng ô

tô để di chuyển và vận chuyển hàng hóa ngày càng tăng, điều này đã thúc đẩythị trường ô tô phát triển mạnh mẽ Hiện nay, có hơn mười doanh nghiệp sảnxuất và lắp ráp ô tô lớn trong cả nước, tiêu biểu trong số đó có Thaco TrườngHải và Hyundai Thành Công Tại các thành phố lớn, số lượng ô tô ngày càngtăng do nhu cầu sử dụng của người dân khá cao Mặc dù có sự phát triển,nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong sản xuất và lắp ráp ô tô, đặc biệt là vềchất lượng và tiện ích dịch vụ, điều này đòi hỏi các công ty ô tô phải nghiêncứu và phát triển để cải thiện chất lượng sản phẩm, bao gồm cả các tính năng

an toàn của hệ thống phanh như ABS,TSC,VSc

Để hỗ trợ quá trình nghiên cứu, đánh giá đòi hỏi phải sử dụng các phầnmềm chuyên dụng để hỗ trợ cho việc tính toán, mô phỏng, Nhận thấy được

tính cấp thiết đó, nhóm đã chọn đề tài “Mô phỏng và đánh giá các tính năng của hệ thống phanh ( abs,tcs,vsc)” để khảo sát về khả năng đảm bảo an toàn

của các hệ thống, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện chất lượng sản phẩm vàđóng góp vào sự phát triển của ngành sản xuất ô tô trong nước

Nội dung nghiên cứu của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo học tập vànghiên cứu cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô về việc điều khiển

quá trình phanh ô tô sử dụng hệ thống ABS và hệ thống TCS.

Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống phanh trên xe Toyota bao gồm ( ABS,TCS,VSC)

Mô phỏng hệ thống trên phần mềm carsim

Các kết quả nghiên cứu

Thiết kế mô hình hệ thống ABS và hệ thống TCS trên

Matlab/Simulink và mô phỏng hệ thống ABS và hệ thống TCS trên phần mềm Carsim

So sánh hiệu quả phanh của xe khi phanh không có hệ thống ABS với xekhi phanh có hệ thống ABS

So sánh hiệu quả tăng tốc của xe khi tăng tốc mà không có hệ thống TCSvới xe khi tăng tốc có hệ thống TCS

Bố cục đồ án

Bố cục của đồ án được chia làm phần:

Chương 1: Tổng quan đề tài

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

Giới thiệu phần mềm mô phỏng

Phần mềm MATLAB/Simulink

MATLAB là phần mềm cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, do công ty MathWorks thiết kế MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng

và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều

mô hình trong thực tế và kỹ thuật.

Simulink là một môi trường lập trình đồ họa dựa trên MATLAB để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống động đa miền Giao diện chính của nó là một công cụ sơ đồ khối đồ họa và một bộ thư viện khối có thể tùy chỉnh Nó cung cấp tích hợp chặt chẽ với phần còn lại của môi trường MATLAB và có thể điều khiển MATLAB hoặc được tập lệnh từ nó Simulink được sử dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu kỹ thuật số để mô phỏng đa miền và thiết kế dựa trên mô hình.

Biểu tượng phần mềm MATLAB/Simulink

Phần mềm Carsim

CarSim là phần mềm được xây dựng và phát triển bởi công ty Mechanical Simulation Corp., có trụ sở tại Ann Arbor, Michigan, chuyên cung cấp các ứng

dụng để mô phỏng và tương tác 3D Ra mắt từ năm 1996, đến nay CarSim cùng với các phần mềm tính toán khác như TruckSim, BikeSim đã cung cấp cho hơn 30 nhà sản xuất, 150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới CarSim mô phỏng các chuyển động của xe đua, xe khách, xe tải nhẹ và các loại xe tiện ích Được dùng để thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên ô tô, CarSim cho phép người dùng có thể thay đổi các thông số, lựa chọn và phân tích tối

ưu về khí động học, kiểm nghiệm khung sườn và những ảnh hưởng của hệ thống treo, lái, phanh… đến ô tô CarSim phân tích hiệu suất của ô tô ứng với sự thay đổi của các hệ thống truyền lực và điều khiển trên xe trong một môi trường nhất định thông qua các chuyển động, lực và moment tác động lên quá trình tăng tốc, ổn định hoặc phanh xe.

Và CarSim là phần mềm mô phỏng có hình ảnh sống động, với hơn 800 phương trình phân tích, tính toán và có khả năng xuất file dưới các định dạng của MATLAB, Excel… Bằng giao diện hiện đại, người dùng có thể sử dụng CarSim để

mô phỏng hoặc đồ thị các kết quả nhanh chóng Các đồ thị và kết quả mô phỏng là những công cụ phân tích linh hoạt và mang tính tương tác cao, từ đó chúng ta có thể dễ dàng xuất và đưa vào các bản báo cáo và thuyết trình.

Những phép toán sử dụng trong CarSim được xây dựng từ cơ sở lý thuyết cũng như đã qua kiểm nghiệm thực tế chặt chẽ CarSim sử dụng chương trình VehicleSim Lisp để tổng hợp, phân tích các phương trình tính toán, cung cấp những phương trình phi tuyến chính xác để hỗ trợ các mô phỏng phức tạp, từ đó giúp cho việc tính toán được tối ưu Ngoài ra, MATLAB/Simulink được viết trên nền của Visual Basic, C++, cho nên chúng ta có thể tùy biến hoặc xây dựng những công cụ

hỗ trợ cho chúng một cách thuận tiện.

Biểu tượng phần mềm Carsim

Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô

Lý thuyết điều khiển tự động là một nhánh liên ngành của kỹ thuật và toán học, liên quan đến hành vi của các hệ thống động lực Đầu ra mong muốn của một

hệ thống được gọi là giá trị đặt trước Khi một hoặc nhiều biến đầu ra của hệ thống cần tuân theo một giá trị đặt trước theo thời gian, một bộ điều khiển điều khiển các đầu vào cho hệ thống để đạt được hiệu quả mong muốn trên đầu ra hệ thống.

Hệ thống điều khiển vòng kín (Closed – Loop Control System)

Hệ thống điều khiển vòng kín (Closed – Loop Control System) hay còngọi là hệ thống điều khiển hồi tiếp (feedback control system) là một kiểu điềukhiển của hệ thống điều khiển tự động trên ô tô bên cạnh hệ thống điều khiểnvòng hở (Open – Loop Control System)

Trong một hệ thống điều khiển vòng kín, một cảm biến giám sát đầu ra

và cung cấp dữ liệu đó về một máy tính để điều chỉnh một cách liên tục tínhiệu điều khiển đầu vào khi cần thiết để giữ cho sai số điều khiển trong mức

độ tối thiểu Tín hiệu phản hồi về hệ thống cho phép bộ điều khiển bù mộtcách linh động cho những thay đổi trong hệ thống Một hệ thống điều khiểnphản hồi lý tưởng loại bỏ tất cả những sai số, có tác dụng giảm thiểu tác độngcủa bất kỳ lực nào có thể hoặc không thể phát sinh trong suốt quá trình làmviệc và tạo ra một phản ứng trong hệ thống mà phù hợp hoàn hảo với mongmuốn của người dùng Trong thực tế, điều này không thể thực hiện được dosai số đo lường trong các cảm biến, độ trễ trong các bộ điều khiển, và sựkhông hoàn hảo trong điều khiển đầu vào

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng kín

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống ABS và hệ thống TCS là các

hệ thống điều khiển tự động trên ô tô sử dụng điều khiển hồi tiếp với bộ điềukhiển – Controller là bộ điều khiển On-Off và bộ điều khiển PID, cơ cấu chấphành – Actuator là cơ cấu phanh, sử dụng các cảm biến phản hồi – sensor làcác cảm biến vận tốc góc bánh xe, cảm biến gia tốc đo tốc độ của các bánh

xe, tốc độ chuyển động của ô tô, … tính toán và xử lý để đạt hiệu quả phanh

và hiệu quả tăng tốc của hệ thống ABS và hệ thống TCS

Bộ điều khiển On-Off

Trong lý thuyết điều khiển, điều khiển On-Off hay điều khiển đóng –

mở, cũng được gọi là điều khiển trễ, là một bộ điều khiển phản hồichuyển đột ngột giữa hai trạng thái Các bộ điều khiển này có thể được thựchiện trong điều kiện của bất kỳ yếu tố nào có độ trễ Hàm bước Heaviside ởdạng rời rạc là một ví dụ của một tín hiệu điều khiển bang-bang Do tín hiệuđiều khiển gián đoạn, các hệ thống bao gồm các bộ điều khiển bang-bang

là những hệ thống cấu trúc biến đổi, và các bộ điều khiển bang-bang do vậychính là các bộ điều khiển cấu trúc biến đổi

Bộ điều khiển On-Off trong Simulink

Bộ điều khiển PID

Một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ ( PID- Proportional IntegralDerivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển tổng quát được sử dụngrộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ điều khiển PID là bộđiều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Bộđiều khiển PID sẽ tính toán giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số

biến đổi và giá trị đặt mong muốn Bộ điều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai

số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Trong trường hợp không

có kiến thức cơ bản (mô hình toán học) về hệ thống điều khiển thì bộ điềukhiển PID là sẽ bộ điều khiển tốt nhất.[1] Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốtnhất, các thông số PID sử dụng trong tính toán phải điều chỉnh theo tính chấtcủa hệ thống-trong khi kiểu điều khiển là giống nhau, các thông số phải phụthuộc vào đặc thù của hệ thống

Giải thuật tính toán bộ điều khiển PID bao gồm 3 thông số riêng biệt, do

đó đôi khi nó còn được gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân vàđạo hàm, viết tắt là P,I và D Những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan hệthời gian: P phụ thuộc vào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai sốquá khứ và D dự đoán các sau số tương lai dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại

Sơ đồ khối bộ điều khiển PID

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG HỆ THỐNG

PHANH (ABS,TSC,VSC) Tổng quan về hệ thống chóng bó cứng phanh ABS:

Giới thiệu

Hệ thống phanh (Brake System) là hệ thống điều khiển tự động an toàn trên ô

tô, được dùng để giảm tốc độ hoặc dừng và đỗ ô tô trong những trường hợp cần thiết Nó là một trong những bộ phận chính và đóng vai trò quan trọng khi điều khiển ô tô trên đường Chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô được đánh giá thông qua hiệu quả phanh (quãng đường phanh, thời gian phanh và gia tốc phanh), đồng thời còn phải đảm bảo tính ổn định chuyển động của ô tô khi phanh.

Khi ô tô phanh đột ngột hoặc phanh trên các loại đường trơn, đường băng, đường tuyết sẽ dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe (hiện tượng bánh xe

bị trượt lết trên mặt đường khi phanh) Lúc này, quãng đường phanh sẽ dài hơn (hiệu quả phanh giảm) đồng thời dẫn đến tình trạng mất ổn định hướng lái và khả năng điều khiển của ô tô Nếu các bánh xe trước bị hãm cứng thì xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của người lái Nếu các bánh xe sau bị hãm cứng thì sự khác nhau giữa hệ số bám của bánh xe trái và phải với mặt đường sẽ làm cho đuôi xe bị đảo, lúc này xe bị trượt ngang Trong trường hợp xe phanh khi đang quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện tượng quay vòng thiếu hoặc thừa, từ đó làm mất tính ổn định chuyển động của ô tô.

Để giải quyết được vấn đề trên, đa phần các ô tô hiện đại ngày nay đều được

trang bị hệ thống chống bó cứng phanh, còn được gọi là hệ thống ABS – Anti-lock

Braking System Hệ thống này sẽ chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều khiển và thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh được đặt tại các bánh xe để ngăn không cho chúng bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn hoặc khi phanh đột ngột, đảm bảo hiệu quả phanh và tính ổn định chuyển động của ô tô