nghiên cứu chế tạo, lắp ráp mô hình hệ thống điều khiển ga tự động trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, LẮP RÁP MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ S K C 0 9 MÃ SỐ: T21 - 2008 S KC 0 2 5 Tp Hồ Chí Minh, 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, LẮP RÁP MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô-TÔ MÃ SỐ: T21-2008/KHCN-GV THUỘC NHÓM NGÀNH : NGƯỜI CHỦ TRÌ : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGUYỄN VĂN THÌNH NGƯỜI THAM GIA : ĐƠN VỊ : KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP HỒ CHÍ MINH – 12/2008 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động MỤC LỤC NộI DUNG TRANG MỤC LỤC CHƢƠNG I : DẪN NHẬP 1-2 1.1 -: Đặt vấn đề 1.2 -: Tầm quan trọng vấn đề 1.3 -: Giới hạn đề tài 1.4 -: Mục đích nghiên cứu 1.5 -: Kế hoạch nghiên cứu 1.6 -: Đối tượng nghiên cứu 1.7 -: Phương pháp phương tiện nghiên cứu CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I - 28 KHÁI QUÁT VỀ CCS II CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CCS SƠ ĐỒ MẠCH VÀ SƠ ĐỒ KHỐI 2.CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 3.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS - Chức phục hồi CCS Chức điều khiển giới hạn tốc độ thấp Chức giới hạn tốc độ cao Chức huỷ không tự động Chức huỷ tự động Chức điều khiển A/T Chức điều khiển chấp hành Chức điều khiển bơm chân không Chức điều khiển ly hợp từ an toàn Chức điều khiển hạ thấp tốc độ Chức điều khiển nâng cao tốc độ Chức chẩn đoán BỘ CHẤP HÀNH Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động 1) LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG CHÂN KHÔNG 2) LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG MÔTƠ CHẨN ĐOÁN VÀ KIỂM TRA Các cải tiến cruise control Chƣơng III- CÁC THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN CCS 32 - 34 Sơ đồ nguyên lý: Các thuật toán điều khiển: Điều khiển tƣơng xứng(Proportional Control) Điều khiển đạo hàm: Điều khiển tích phân: CHƢƠNG IV: TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 35 1.8 -: Tóm tắt – Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Khắc Trai Cấu tạo gầm xe Nhà xuất giao thông vận tải, 1996 [2] Nguyễn Khắc Trai Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ôtô NXB Năm 1997 [3] Tài liệu tra cứu ôtô Mitchell On Demand – 2007 [4] Các tài liệu đào tạo công ty Toyota , Ford, Hyundai Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động CHƯƠNG : DẪN NHẬP 1.1 -: Đặt vấn đề Trong năm gần đây, ngành công nghiệp ôtô có bước phát triển vượt bậc kỹ thuật công nghệ Hầu hết xe ôtô ngày trang bị hệ thống điều khiển đại, tính tự điều khiển cao, chủ yếu để nâng cao tính an toàn xe tạo tiện nghi, thoải mái cho người lái xe Một hệ thống quan trọng hệ thống điều khiển ga tự động Do người điều khiển xe phải tập trung xử lý tình xe thông qua hệ thống lái, hệ thống phanh, ly hợp, tay số bàn đạp chân ga …, Vì thế, để tạo cảm giác thoải mái dễ dàng cho người lái số xe sản xuất sau việc cải thiện , phát triển hệ thống ô-tô thiết kế cho tốc độ ô-tô đường ấn định trước thông qua phận vi điều khiển mà nhờ người lái giảm bớt căng thẵng, chi phối … phải điều khiển bàn đạp ga… Hệ thống điều khiển ga tự động phát triển qua nhiều đời xe, nhiều quốc gia khác Tuy nhiên, điều kiện lưu thông, đường sá Việt Nam chưa tốt nên hệ thống ga tự động chưa thật phát triển Tuy nhiên, hệ thống sử dụng phổ biến quốc gia phát triển, nên việc cập nhật kiến thức cho sinh viên cần thiết Vì thế, để đáp ứng nhu cầu thị trường, tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận hệ thống mới, nhóm nghiên cứu bắt tay vào thực đề tài “Nghiên cứu, chế tạo, mô hình hệ thống điều khiển ga tự động ô-tô” với mong muốn tạo sản phẩm áp dụng việc giảng dạy trường Đại học ngành Cơ Khí Động Lực trường Cao Đẳng …., đồng thời tạo sản phẩm ứng dụng vào thực tiễn 1.2 -: Tầm quan trọng vấn đề Đây nghiên cứu ứng dụng tạo mô hình dùng để giảng dạy trường Đại học ứng dụng kỹ thuật Vi điều khiển để giải toán thực tế Việc chế tạo thành công hệ thống điều khiển ga tự động ô-tô mang lại hiệu kinh tế lớn nhờ giá thành thấp, thay điều chỉnh họat động cho phù hợp, đồng thời giúp sinh viên hiểu rõ ràng trực quan chức hoạt đông hệ thống điều khiển ga tự động ô-tô 1.3 -: Giới hạn đề tài Để ứng dụng thành công kỹ thuật lập trình vi điều khiển vào thực tế để chế tạo sản phẩm hoạt động tốt thông số nhà chế tạo điều đơn giản Do thời gian có hạn, đề tài dừng lại mức độ:  Chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động ô-tô điều khiển cánh bươm ga motor điện  Chế tạo mạch điều khiển có chức điều khiển ga tự động hoạt động thực tế  Tuy nhiên mô hình chưa thể giả lập hết tất chế độ hoạt động xe chạy đường Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động 1.4 -: Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài tạo mô hình giả lập trạng thái khác hoạt động lái xe để sinh viên xem đánh giá hệ thống điều khiển ga tự động, tạo mô hình dùng giảng dạy Đồng thời tạo sản phẩm ứng dụng vào thực tiễn để thay , lắp đặt hộp điều khiển ga tự động xe Sản phẩm đề tài ứng dụng sở sửa chữa ôtô trung tâm, trường học có nghiên cứu hệ thống điều khiển ga tự động 1.5 -: Kế hoạch nghiên cứu  Nghiên cứu hoạt động hệ thống điều khiển ga tự động Phân tích dạng tín hiệu từ cảm biến, tìm hiểu cấu chấp hành hệ thống điều khiển ga tự động => đưa sơ đồ khối thiết kế sơ đồ mạch  Cơ sở thiết kế:  Giới thiệu: ATMEGA8, OPTO số linh kiện phụ khác  Giới thiệu ngôn ngữ lập trình  Xây dựng phương án thiết kế  Thử nghiệm mạch  Thi công 1.6 -: Đối tượng nghiên cứu Để chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động, người nghiên cứu tìm hiểu hệ thống đời xe khác nhau, hộp ECU điều khiển Các thiết bị điện tử linh kiện , vi mạch, vi điều khiển 1.7 -: Phương pháp phương tiện nghiên cứu 1.7.1 -: Phương pháp nghiên cứu:  Tham khảo tài liệu: đọc nhiều tài liệu hệ thống điều khiển ga tự động, loại ECU điều khiển, sơ đồ mạch kết nối ECU Các tài liệu kỹ thuật điện tử, vi mạch Các tài liệu mạng, sách báo… Ngoài ra, để thực có hiệu quả, người thực trao đổi với bạn bè, đồng nghiệp, người trước  Quan sát: cảm biến, cấu chấp hành điều khiển cánh bướm ga  Thực nghiệm: lắp đặt board viết chương trình thử nghiệm 1.7.2 -: Phương tiện nghiên cứu:  Phương tiện sử dụng để thu thập tài liệu: sách giáo khoa, giáo trình thực tập, mạng Internet, máy tính PC, …  Phương tiện phục vụ thí nghiệm: máy tính PC, cáp kết nối nạp Vi điều khiển số linh kiện khác Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I KHÁI QUÁT VỀ CCS MƠ TẢ Trong suốt q trình lái xe, người lái thường dễ bị mệt mỏi căng thẳng Đôi lúc tập trung lái xe đoạn đường dài với yếu tố khác tác động đến người lái Hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise Control System) đời trang bị tiện lợi an tồn ơtơ để hỗ trợ cho người lái Vai trị hệ thống điều khiển ga tự động(CCS):  Hệ thống điều khiển ga tự động(CCS) trì xe chạy tốc độ lái xe đặt trước cách điều chỉnh tự động góc mở bướm ga  CCS đặc biệt có ích lái xe liên tục không nghỉ nhiều đ đường cao tốc hay đường vắng người Lái xe thả bàn đạp ga xe chạy với tốc độ không đổi chọn trước dù xe lên hay xuống dốc  CCS góp phần giảm suất tiêu hao nhiên liệu cách hạn chế độ lệch bướm ga Lịch sử phát triển hệ thống CCS: Từ năm 1910, điều khiển tốc độ cấu ly tâm sớm sử dụng ôtô Peerless khẳng định hệ thống họ trì vận tốc xe lên dốc hay xuống dốc Kỹ thuật phát minh James Watt Matthew Boulton vào năm 1788 để sử dụng cho đầu máy xe lửa Nó sử dụng lực ly tâm để điều chỉnh vị trí cánh bướm ga tốc độ động tự thay đổi với tải khác ví dụ xe lên xuống dốc… Hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise Control System) đại phát minh vào năm 1945 kỹ sư Ralph Teetor Xe ôtô trang bị hệ thống Teetor xe Chrysler Corporation Imperial vào năm 1958 Hệ thống nhận tín hiệu vào, tính tốn để làm ổn định vận tốc gốc trục khuỷu sử dụng solenoid để làm thay đổi vị trí cánh bướm ga cần thiết Hiện nay, hãng xe Toyota, Mitsubishi, Jeep, Volkswagen, Mercedes-Benz, General Motors… trang bị hệ thống xe 3.Sơ đồ bố trí chung CCS xe: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Cách sử dụng CCS: Trong tất trường hợp,cơng tắt điều khiển có chế độ hoạt động: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Đặt (SET),chạy (COAST), phục hồi (RESUME), tăng tốc (ACCEL), hủy bỏ (CANCEL) 1.Đặt tốc độ CCS:  Ấn nhả công tắt chính(nằm phía đầu cần điều khiển),đèn báo sáng lên  Đạp chân ga để đạt tốc độ mong muốn (giữa 40 200 km/h)  Ấn cần điều khiển xuống nhả ra, thao tác bật công tắc điều khiển SET/COAST 2.Tăng tốc cần điều khiển: Đặt lại tốc độ xe cao hơn: Có phương pháp:dùng công tắc điều khiển dùng bàn đạp ga Dùng công tắt điều khiển: Nhấc công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc độ mong muốn Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động BỘ CHẤP HÀNH Điều kiện CÔNG VAN ĐIỀU KHIỂN VAN XẢ TẮC Dòng điện Dòng điện CHÍNH CCS tắt Tắt Chưa đặt tốc độ Bật Đặt tốc độ Bật Chạy tốc độ với chế độ CCS Bật Van không chân Van khí Van Tắt Đóng Tắt Mở Tắt Đóng Mở Tắt Mở Mở Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Đóng Mở  Đóng Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Đóng Mở  Đóng Tăng tốc với công Bật tắc điều khiển Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Đóng Giảm tốc với công Bật tắc điều khiển Tắt Tạm thời tăng tốc Bật bàn đạp ga Tắt Tốc độ xe cao Bật tốc độ đặt trước Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Đóng Tốc độ xe thấp Bật tốc độ đặt trước Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Đóng 10 Hùy Bật 11.Phục hồi tốc độ xe công tắc điều Bật khiển Đóng Đóng Mở  Đóng Tắt Mở Mở Tắt Mở Mở  Đóng Mở  Đóng Tắt Đóng khí Mở Tắt Mở Mở Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Đóng Mở  Đóng Sơ đồ phối hợp tốc độ xe với trạng thái van điều khiển van xả Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 23 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động HỦY TỐC ĐỘ XE VAN ĐK PHỤC HỒI ON OFF VAN XẢ ON OFF 2) LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG MÔTƠ SƠ ĐỒ Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 24 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Khóa điện ST Công tắc phanh tay IG Cảm biến tốc độ Ắc quy SPD Đèn phanh Công tắc ly hợp (M/T) STP (A/T) ECU điều khiển chạy tự động Công tắc khởi động trung gian M (A/T) Máy khởi động MAIN CMS L Công tắc đèn phanh Bộ chấp hành Ly hợp từ MO CCS M RESUM/ ACCEL MO R1 SET/ COAST T CANCEL R2 GND Biến trở Cơng tắc điều khiển CẤU TẠO Bộ chấp hành gồm mô tơ, ly hợp từ biến trở, thực nhiệm vụ truyền tác động điều khiển từ ECU đến bướm ga tương tự chấp hành dẫn động chân không Bộ chấp hành tháo rời,nếu hư hỏng trục trặc phải thay cụm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 25 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Môtơ công tắt giới hạn: Môtơ quay thuận chiều hay ngược chiều làm thay đổi góc mở bướm ga Môtơ bị hỏng tiếp tục chạy sau bướm ga đóng hay mở hoàn toàn,vì để tránh tượng này,môtơ trang bị hai công tắt giới hạn Tiếp điểm đóng khoảng thời gian bướm ga mở đóng hoàn toàn.Khi bướm ga mở hết sau nhận tín hiệu tăng tốc từ ECU điều khiển chạy tự động,công tắt giới hạn số mở,tắt môtơ.Khi bướm ga đóng hoàn toàn(giảm tốc),công tắt giới hạn số mở,tắt môtơ Giảm tốc ECU điều khiển chạy tự động Cơng tắt giới hạn No.1 M Tăng tốc Công tắt giới hạn No.2  Ly hợp từ Ly hợp từ nối ngắt môtơ cáp bướm ga theo tín hiệu từ ECU điều khiển chạy tự động.Khi lái xe kích hoạt công tắt hủy CCS hoạt động ,ECU nhận tín hiệu nhả ly hợp từ Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 26 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Ắc quy ECU điều khiển chạy tự động Đèn phanh Ly hợp từ  Biến trở Biến trở chuyển góc mở bướm ga thành tín hiệu điện gửi tín hiệu đến ECU điều khiển chạy tự động ECU lưu liệu nhớ nó.Nếu có chênh lệch tốc độ đặt trước tốc độ xe thực tế,ECU điều khiển chạy tự động xác định cần phải thay đổi góc mở bướm ga để đạt tốc độ đặt trước ECU điều khiển chạy tự động Biến trở HOẠT ĐỘNG Khi tốc độ xe không đổi,tăng hay giảm,môtơ chấp hành hoạt động để điều khiển tốc độ xe.Môtơ quay ngược chiều hay thuận chiều kim đồng hồ tương ứng với tín hiệu tăng tốc hay giảm tốc từ ECU điều khiển chạy tự động,do thay đổi góc mở bướm ga.Việc CCS hoạt động hay hủy điều khiển cách đóng hay ngắt ly hợp từ Khi xe hoạt động tốc độ không thay đổi, tăng hay giảm tốc van điều khiển van xả chấp hành hoạt động để điều khiển tố độ xe.Hoạt động liên hệ van ứng với điều kiện lái xe tổng kết bảng sau: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 27 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động HOẠT ĐỘNG CỦA MÔTƠ VÀ LY HP TỪ Trạng thái CÔNG TẮC CHÍNH CCS tắt Tắt Chưa đặt tốc độ Bật Đặt tốc độ Bật Chạy tốc độ không đổi vớichế độ CCS Bật Tăng tốc công tắc điều khiển Bật Giảm tốc công tắc điều khiển Tạm thời tăng tốc bàn đạp ga Tốc độ xe cao tốc độ đặt trước Tốc độ xe thấp tốc độ đặt trước BỘ CHẤP HÀNH MÔTƠ Dòng điện Tăng tốc Giảm tốc Tắt Tắt Điều khiển xung Tăng tốc Điều khiển xung Điều khiển xung Tăng tốc Tắt Bật Bật Bật Bật 10 Hủy Bật 11.Phục hồi tốc độ xe công tắc điều khiển Bật - - Giảm tốc Tắt Điều khiển xung Giảm tốc Điều khiển xung Tăng tốc Tắt Giảm tốc Điều khiển xung Tăng tốc - KHỚP TỪ Dòng điện Nhả Ăn khớp Tắt Nhả Tắt Nhả Bật Ăn khớp Bật Ăn khớp Bật Ăn khớp Tắt Ăn khớp Tắt Nhả Bật Ăn khớp Bật Ăn khớp Tắt Nhả Bật Ăn khớp CHẨN ĐOÁN VÀ KIỂM TRA 1.MỤC ĐÍCH: Học quy trình phát mã chẩn đoán,cách đọc mã quy trình xoá mã chẩn đoán Học quy trình kiểm tra công tắt ly hợp,công tắt đèn phanh,công tắt chân không,công tắt phanh tay,công tắt khởi động trung gian,cảm biến tốc độ,bộ chấp hành bơm chân không Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 28 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Các cải tiến cruise control Nếu có xe di đường phía trước, điều xảy kế tiếp? Các ơtơ đại có trang bị hệ thống kiểm sốt hành trình hay hệ thống điều khiển chạy thích ứng Adaptive Cruise Control(ACC).Hệ thống có tên gọi khác Active Cruise Control(ACC), Autonomous Cruise Control (ACC) hay Intelligent Cruise Control(ICC).Chúng sử dụng radar tia laser phép xe giữ khoảng cách với xe phía trước, chạy chậm lại có dấu hiệu vượt tiến gần xe phía trước gia tốc để trì khoảng cách tốc độ giới hạn điều kiện giao thông cho phép Một vài hệ thống cảnh báo va chạm với vật phía trước, với cảnh báo cho người tài xế phía trước có xe gửi tốc độ xe gần phía trước (xác định sơ quán tính chuyển động quãng đường phanh).Công nghệ ACC xem thành phần quan trọng hệ tương lai xe thông minh hình thức trí thơng minh nhân tạo,có thể sử dụng trợ thủ đắc lực cho người lái xem làlựa chọn đắt giá cho dòng xe sang trọng Mercedes,Lexus (LS 430),Cadillac Infiniti ACC cịn có khả tự động điều chỉnh tốc độ cài đặt xe mà không cần người lái phải lệnh.Hơn nữa,hệ thống ACC tiết kiệm nhiên liệu,giảm ô nhiễm,có tác dụng bảo vệ hành khách xe.Nếu trường hợp bị tắt đường, xe cần thiết thay đổi làn, hệ thống thực việc gia tốc sau xe trở lại tốc độ cài đặt gốc Bởi sư tiện lợi độc đáo ACC, hệ thống trở thành thiết bị tiêu chuẩn hầu hết loại xe năm tới đây,khơng khác cửa kính điều khiển điện hay gương chiếu hậu điều khiển điện ngày Hệ thống sử dụng cảm biến sóng radar tia,được lắp phía sau cánh tản nhiệt để xác nhận tốc độ xe khoảng cách xe chạy trước Con mắt radar hệ thống ACC nhận chuyển động xe phía trước cách 150m,dùng tia radar phản chiếu với Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 29 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động lúc.Con mắt điện tử kiểm soát quãng đường phía trước xe.Khi có xe xuất đường phía trước,hệ thống tính tốn vị trí,sự di chuyển tốc độ tương ứng nó,hệ thống nhận có xe phía trước hay khơng.Ngay xe phía trước thay đổi đường,tốc độ xe phục hồi,tăng đến giá trị không đổi trước Nếu phát có xe phía trước,hệ thống ACC điều chỉnh tốc độ xe cách giảm tốc độ động hay rà phanh nhẹ nhàng,và sau giữ khoảng cách thích hợp.Người lái chọn lựa chế độ khác khoảng cách không đổi so với xe phía trước Sơ đồ khối điều khiển hệ thống ACC  ACC khơng phải hồn tồn giới hạn nhận liệu từ cảm biến radar,các cảm biến khác hệ thống điều khiển khung gầm-như ABS, ASC+T hay DSC liên tục gửi liệu số vòng quay bánh xe,mức quỹ đạo xe lực ly tâm đến vi xử lý trung tâm.Dựa sở hướng xe liệu vào,bộ xử lý dự báo đường vịng phía trước.Bộ xử lý sau so sánh đoạn đường xe chạy với vị trí xe chạy phía trước xác định có đường cong phía trước ảnh hưởng đến hướng xe hay không.Trong trường hợp này,ACC giảm tốc độ phù hợp Hệ thống kiểm sốt hành trình ACC kiểm tra đoạn đường phía trước khoảng cách 150 m giảm dần tốc độ tiến lại gần xe chạy trước Ngồi ra, cịn có tác dụng cảnh báo có xe lại gần, nhờ vậy, làm giảm thiểu cú húc từ phía sau.ACC cịn tránh người nhờ vào thiết bị bao gồm máy phát tín hiệu tầm ngắn xung quanh xe, đồng thời cịn kiểm sốt để xe khơng chệch khỏi đường quy định Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 30 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Các xe SUV Infiniti đời 2006 trang bị hệ thống cảnh báo Lane Departure Warning (LDW), sử dụng camera nhỏ gắn kính chiếu hậu Camera đo khoảng cách xe với vạch sơn hai bên xe chạy Một vi xử lý tốc độ cao so sánh tín hiệu nhận với chương trình lập sẵn xác định xem xe có đường hay khơng ACC thực chức thích hợp điều kiện thời tiết khắc nghiệt,như mưa hay tuyết nhẹ nhờ hệ thống sưởi gắn liền cảm biến radar.Trong điều kiện tầm nhìn bị hạn chế,như mưa lớn hay sương mù,hay trường hợp đường trơn trượt,hệ thống ngưng hoạt động.Trong trường hợp vậy,người lái nhận biết xác xử lý cách phù hợp Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 31 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động CÁC THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN CCS Sơ đồ nguyên lý: Hệ thống CCS hoạt động theo nguyên lý điều khiển hồi tiếp (Close-loop control), sơ đồ nguyên lý thể sau: Tín hiệu Xử lý tín hiệu vào Cơ cấu dẫn động Bộ chấp hành Vị trí bướm ga Cảm biến tốc độ xe đặt trước Tín hiệu đầu vào yếu tốc độ theo ý muốn người lái tốc độ thực xe.Các tín hiệu quan trọng khác điều chỉnh người lái từ cơng tắt điều khiển,công tắc phanh tín hiệu điều khiển động cơ.Tín hiệu đầu chủ yếu trị số trợ lực điều khiển bướm ga, đèn báo ON CCS, báo phục vụ bảo dưỡng thông tin gửi lưu trữ phục vụ chẩn đoán hư hỏng Các thuật toán điều khiển: Hầu hết nút điều khiển cần để vận hành hệ thống cruise control nằm vành tay lái cần điều khiển riêng dễ dàng nhìn thấy.Sử dụng logic điều khiển làm cho dãy tốc độ mịn xác nguyên lý điều khiển đương nhiên phức tạp Hiện nay, hầu hết hệ thống cruise control sử dụng lược đồ điều khiển gọi điều khiển đạo hàm - tích phân - tƣơng xứng(Proportional-Integral-Derivative Control) Hệ thống sử dụng thuật tốn tính tốn trường hợp riêng lẻ sau cộng kết lại để có vị trí cánh bướm ga  Tích phân tốc độ dùng tính tốn cự ly  Đạo hàm tốc độ dùng cho gia tốc  Tương xứng dùng để so sánh đối chiếu tình trạng tốc độ Hệ thống sử dụng thuật tốn tính tốn trường hợp riêng lẻ sau cộng kết lại để có vị trí cánh bướm ga Điều khiển tƣơng xứng(Proportional Control) Đây hệ thồng điều khiển tốc độ nhất.Trong hệ thống điều khiển tương xứng, cruise control điều chỉnh cánh bướm ga tương xứng với sai số tốc độ.Báo lỗi sai khác tốc độ thiết lập nhớ tốc độ thật xe.Nên, cruise control cài đặt 60 mph xe chạy với vận tốc 50 mph, vị trí cánh bướm ga mở rộng chút, q trình dị tìm lỗi tốc độ lập lại tiếp tục Đến xe có Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 32 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động tốc độ thiết lập, việc tiền hành tương đối chậm việc gia tốc trực tiếp tài xế Điều khiển đạo hàm:giúp CCS đáp ứng nhanh để thay đổi tốc độ kịp lúc.Khi phát tồc độ thực tế xe so với tồc độ thiết lập thay đổi nhiều (gặp chướng ngại bất ngờ) lệnh thực giúp xe gia tốc để khắc phục nhanh tốc độ Điều khiển tích phân:là sở việc tích phân thời gian lỗi tốc độ xe Trong trình chuyển động tịnh tiến xe, khác biệt quãng đường thật xe quãng đường mà phải bổ sung để xe đạt đến vận tốc thiết lập, tính tốn dựa việc cài đặt chu kỳ thời gian.Yếu tố giúp xe phân phối tốc độ gặp đường dốc giúp tìm gặp tốc độ giữ mức đó.Xe bắt đầu lên đồi giảm tốc, cấu điều khiển tương xứng tăng độ mở cánh bướm ga chút, xe lại chậm xuống.Ngay đó, điều khiển tích phân khởi động để tăng thêm độ mở cách bướm ga, việc mở cánh bướm ga tăng lên nhiều lần, xe trì tốc độ thấp tốc độ thiết lập lâu tức lỗi khoảng cách có so với tính tốn lớn nên việc tăng tốc thực thuật tốn tích phân tốc độ Sơ đồ khối hệ thống System on/off:Nếu on, cho biết hệ thống Cruise Control thực chức trì tốc độ xe Engine on/off:Nếu on, cho biết động xe làm việc; hệ thống cruise-control hoạt động động chạy Pulses from wheel:Xung gửi từ vận tốc quay bánh xe Accelerator: Indication of how far the accelerator has been pressed Brake: On bàn đạp phanh ấn; hệ thống CCS trở trạng thái bình thường xe phanh đạp Tăng/giảm tốc độ:Tăng giảm so với tốc độ trì,chỉ áp dụng hệ thống mở Resume: hồi phục lại tốc độ cài đặt gần nhất; áp dụng hệ thống mở Clock: định thời gian 1/1.000 giây Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 33 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động Các bước xử lý ECU điều khiển ga tự động có bước  Ghi nhớ tốc độ xe nhấn nút "set" lúc xe chạy tốc độ xác lập.Nó giữ giá trị nhớ động tắt nhận tín hiệu hủy  Nhận tín hiệu xung từ cảm biến tốc độ xe gửi so sánh với giá trị xung mà lưu nhớ,do cài đặt tốc độ bước ban đầu  Gửi tín hiệu xung đến màng điều khiển chân không kết nối với cần gia tốc.Các xung điều tiết lượng chân khơng mà màng nhận Tín hiệu xung nhiều độ chân khơng lớn.Độ chân khơng lớn lực tác dụng lên cần điều khiển gia tốc lớn.Hệ thống tiếp tục cung cấp lực chân không đến điểm cài đặt tốc độ trùng với tốc độ thực xe.Tại điểm hệ thống điều chỉnh lượng chân không mà màng nhận để trì số xung gửi đến từ cảm biến tốc độ Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 34 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động CHƢƠNG IV- TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1.8 -: Tóm tắt – Kết luận Qua năm nghiên cứu, khoảng thời gian dài người nghiên cứu thực chưa đủ để hoàn thiện cách tuyệt đối Ngoài ra, với lượng thông tin thu thập từ nguồn cung cấp chưa đầy đủ so với đa dạng chủng loại xe có thị trường; đó, đề tài hoàn thành mức độ tương đối Tuy nhiên, thành công mang lại hiệu tốt khoa học kinh tế, đưa ứng dụng việc sử dụng Vi điều khiển vào việc thiết kế modul điều khiển hệ thống GA TỰ ĐỘNG ôtô - Đề tài giới thiệu cách khái quát hệ thống điều khiển ga tự động, trường hợp hệ thống hoạt động thực tế, qua nhóm thực lập trình xử lý tình để có hệ thống điều khiển ga tự động an toàn tiện lợi - Bên cạnh nhóm thực giới thiệu tổng quan vi điều khiển ngôn ngữ lập trình Assembly, ứng dụng vi điều khiển việc hiển thị thông tin LED đoạn, mạch chuyển đổi tín hiệu mạch điều khiển, sở lựa chọn linh kiện điện tử thông dụng thị trường Việt Nam để thiết kế mạch điều khiển Đồng thời nhóm xây dựng sơ đồ khối điều khiển, lưu đồ thuật toán điều khiển, lập trình phần mềm nạp vào vi điều khiển chế tạo thành công mạch điều khiển ga tự động - Sau chế tạo, nhóm tiến hành thử nghiệm mô hình Tuy nhiên, hạn chế thời gian hệ thống xe có nên việc thử nghiệm thực tế chưa thực Mạch thiết kế thành công, ứng dụng thay cho số xe thực tế Mô hình điều khiển ga tự động đưa vào giảng dạy trường đại học cao đẳng 1.9 -: Một số đề nghị Chế tạo thành công mô hình điều khiển ga tự động, nhóm hy vọng mô hình sử dụng phục vụ cho công tác đào tạo trường cá c công ty Mạch điều khiển đầu tư để thiết kế đưa vào ứng dụng sửa chữa thay 1.10 -: Hướng phát triển đề tài Với mục đích chế tạo mạch điều khiển mô hình điều khiển ga tự động, hệ thống sử dụng loại xe Thực tế hãng xe, loại xe có cấu khác nên hướng phát triển nhóm là: - Thiết kế mô hình hệ thống khác để so sánh - Thiết kế mạch thay cho loại xe khác với chương trình điều khiển mềm dẻo thông minh Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 35 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Khắc Trai Cấu tạo gầm xe Nhà xuất giao thông vận tải, 1996 [2] Nguyễn Khắc Trai Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ôtô NXB Năm 1997 [3] Tài liệu tra cứu ôtô Mitchell On Demand – 2007 [4] Các tài liệu đào tạo công ty Toyota , Ford, Hyundai [5] Các trang web liên quan Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang: 36 S K L 0