NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN XUÂN TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN XUÂN TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Xuân Trình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1986 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 780/35A, Đường Bình Giã, P11, TP Vũng Tàu Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0903258177 Fax: E-mail: tranxuantrinh86@Gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 08/2008 đến 01/2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Hoàn chỉnh mô hình hệ thống nhiên liệu Commonrail Hice soạn giảng thực hành Nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Người hướng dẫn: KS Bùi Quang Dũng III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan công trình nghiên cứu tác giả Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2012 Học viên thực Trần Xuân Trình LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập làm luận văn giúp em học hỏi thêm nhiều nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô, bạn bè Những kiến thức giúp em vững vàng chuyên môn nghiệp vụ sau Có kết ngày hôm nay, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Bá Hải, Thầy cho em kiến thức, tận tình hướng dẫn, giúp em xác định hướng để em hoàn thành luận văn Cùng bạn phòng nghiên cứu HỌC ĐỂ LÀM giúp đỡ nhiều nơi làm việc hỗ trợ trang thiết bị trình thực đề tài Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy cô khoa Cơ khí Động Lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập trình làm luận văn Một lần xin chân thành cảm ơn với tất lòng Tp.Hồ Chí Minh, 10/2012 Học viên thực Trần Xuân Trình Tóm tắt Trong đề tài “Nghiên cứu phát triến hệ thống điều khiển ga phục vụ điều khiển ô tô từ xa” người thực thực công viêc sau: Đo đạc độ trễ tín hiệu truyền qua mạng thông qua mạng 3G, đo độ đáp ứng tăng tốc xe truyền qua mạng, so sánh độ đáp ứng viêc điều khiển trực tiếp điều khiển từ xa qua Do tốc độ truyền liệu qua mạng có độ trễ định nên cấu điều khiển có độ trễ định so với thực tế ảnh hưỡng tới chất lượng điều khiển hệ thống ga Một động chiều 12V thiết kế bên cấu điều khiển ga để thực việc điều khiển bướm ga nhằm trì vị trí mà tài xế điều khiển Hệ thông giữ kết cấu khí Cơ cấu ga điều khiển gián tiếp gắn song song với hệ thống khí nên xe hoạt động chế độ điều khiển trực tiếp điều khiển từ xa Abstract In the project “A study on Throttle -by-wire” is studied vehicle teleoperation We carried out the as follows: Measure the delay of the signals when transmitted over the network 3G, the response of the acceleration of the car, and the comparison of responses between the direct control and teleoperated control A 12V DC motor is built in the control structure of the terminal to make the throttle control to maintain the position that the driver controls Basically the proposed Throttle-by-wire system remains original mechanism.The structure of indirect control throttle is mounted parallelly to the original system As the result the car can be still operated by two control modes direct control or teleoperation Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỤC LỤC HÌNH MỤC LỤC BẢNG 14 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 15 1.1 Tổng quan lí chọn đề tài 15 1.2 Các kết nghiên cứu nƣớc 16 1.2.2 Các kết nghiên cứu nước 17 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 19 1.3.1 Mục đích nghiên cứu 19 1.3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 20 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu 20 1.5 Điểm đề tài 20 1.6 Giới hạn đề tài 21 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu kế hoạch thực 21 1.7.1 Phương pháp nghiên cứu 21 1.7.2 Kế hoạch thực 22 Chƣơng 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1 Chức bƣớm ga 23 1.1 Hệ thống ga trực tiếp 23 2.1.2 Hệ thống điều khiển ga gián tiếp 29 2.1.2.1 Mô đun chân bàn đạp ga điện tử 31 GVHD: TS Nguyễn Bá Hải -1- HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học 2.1.2.2 ECU điều khiển 33 2.1.2.3 Ưu nhược điểm 38 2.1.3 Hệ thống ga gián tiếp từ xa 39 2.1.4 Các hệ thống ga so sánh qua bảng sau 40 2.1.6 Tình hình hãng đầu tư nghiên cứu hệ thống ga gián tiếp 42 2.1.7 Các vấn đề khó khăn đặt thiết kế hệ thống ga gian tiếp 45 2.2 Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics) 46 2.2.1 Ứng dụng công nghệ Haptics 47 2.2.1.1 Ứng ô tô 47 2.2.1.2 Ứng dụng haptic robot giống người 49 2.2.1.3 Ứng dụng haptic y tế 50 2.2.1.4 Haptic cho người mù 52 2.2.1.5 Ứng dụng haptic công nghệ thông tin 53 2.3 Giới thiệu phần mềm LabVIEW 54 2.3.1 LabVIEW 54 2.3.2 Ứng dụng LabVIEW thực tế 55 2.3.2 Lập trình với LabVIEW 57 2.4 Thuật toán PID ứng dụng vào điều khiển động DC 59 2.4.1 Khái niệm thuật toán PID 59 2.4.2 Điều khiển vị trí động thuật toán PID 60 2.5 Lí thuyết điều khiển từ xa 61 2.5.1 Giới thiệu mạng không dây 61 2.5.2 Tiêu chuẩn mạng không dây 63 2.5.3 Kỹ thuật truyền tín hiệu mạng không dây 63 2.5.3.1 DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum 64 2.5.3.2 CSMA/CA 65 2.5.3.3 RTS/CTS 66 GVHD: TS Nguyễn Bá Hải -2- HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học 2.5.4 Truyền liệu qua sóng vô tuyến mạng 3G 67 2.5.4.1 Khái niệm mạng 3G 68 2.5.4.3 Các thiết bị cần thiết để kết nối 3G 69 2.6 Thuật toán điều khiển từ xa qua mạng 3G 70 2.6.1 Chương trình truyền liệu từ máy Server 70 2.6.2 Chương trình nhận liệu từ máy Client 71 Chƣơng 3: THIẾT KẾ PHẦN CÚNG VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA GIÁN TIẾP TỪ XA 73 3.1 Thiết kế phần cứng 73 3.1.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 73 3.1.2 Chế tạo phần khí mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa 74 3.1.3 Chế tạo khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 75 3.1.4 Bộ cảm biến đo tốc độ Encoder 76 3.2 Xây dựng phần mềm hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 77 3.2.1 Giới thiệu chung phận hệ thống ga gián tiếp từ xa 77 3.2.1.1 Bàn đạp ga 77 3.2.1.2 Laptop dùng cho server Client 77 3.2.1.3 Giới thiệu card USB HDL 9090 78 3.2.1.4 Chọn động điện chiều điều khiển hệ thống ga 80 3.2.2 Thiết kế phần điện mô hình 81 3.2.2.1 Mạch điện thiết kế điều khiển nhà 81 3.2.2.2 Mạch điện điều khiển ga điều khiển gián tiếp 82 3.3 Thuật toán lập trình hệ thống điều khiển ga 84 3.3.1 Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 84 3.3.2 Thiết kế phần mềm 85 GVHD: TS Nguyễn Bá Hải -3- HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Chƣơng 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 100 4.1 Kịch thử nghiệm kết thử 100 4.1.1 Kịch thực nghiệm 100 4.1.2 Kết thực nghiệm 101 4.1.3 Đường đặc tuyến ga đo thời gian trễ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa qua đường đặc tuyến 103 4.2 Đo thời gian trễ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa thuật toán 107 4.2.1 Thuật toán tính thời gian trễ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 107 4.2.2 Thuật toán đo thời gian trễ 108 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 109 5.1 Kết luận 109 5.2 Hạn chế 109 5.3 Hƣớng nghiên cƣ́u 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC 112 Phụ lục A: Một số khối (hàm thức) phổ biến LabVIEW 112 A1 Cấu trúc số vòng lặp 112 A2 Một số hàm Delay thời gian 114 A3 Cách lấy hàm tính toán so sánh 116 Phụ lục B: Thuật toán PID ứng dụng vào điều khiển động DC 117 B1 Khái niệm thuật toán PID 117 B2 Các lưu ý thiết kế điều khiển PID 118 B3 Điều khiển vị trí động thuật toán PID 119 GVHD: TS Nguyễn Bá Hải -4- HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học PHỤ LỤC Phụ lục A: Một số khối (hàm thức) phổ biến LabVIEW A1 Cấu trúc số vòng lặp Để lấy vòng lặp thời gian vào Program > structures >… Hình A1.1 : Lấy vòng lặp Khối While loop: khối dùng để lặp lại liên tục chương trình chứa trong khoảng thời gian tùy ý GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 112 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình A1.2: Khối While Loop Như hình 2.14, nút “stop” dùng để dừng vòng lặp, khối “i” cho biết có vòng lặp lặp Khối Case Structure: tương đương hàm điều kiện (IF), trường hợp miền True xảy giả thiết đầu vào True, trường hợp miền False xảy giả thiết đầu vào False Hình A1.3: Khối Case Structure Khối Flat Sequence: cho phép thực nhiệm vụ Nhiệm vụ bên trái thực trước, sau khoảng thời gian định nhiệm vụ bên phải thực hiện, đến nhiệm vụ cuối Hình A1.4: Khối Flat Sequence GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 113 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Khối While Loop: cho phép thực số lần vòng lặp xác định Như ví dụ: vong lặp dừng lại thực 15 vòng lặp Hình A1.5: Khối While Loop A2 Một số hàm Delay thời gian Lấy hàm delay thời giant ta nhấp chuột phải vào BlockDiagram > Programing > Timing > … Hình A2.1: Cách lấy hàm delay thời gian GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 114 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hàm Time Delay: Hàm cho phép cài đặt thời gian trễ sau vòng lặp While Loop, hình 2.17 vòng lặp While loop có thời gian trễ giây Hình A2.2: Khối Flat Sequence Hàm While Until Next ms Multiple: Hàm cho phép cài đặt thời gian làm việc cho vòng lặp While Loop, hình 2.18 vòng lặp While loop diễn 50(ms) Hình A2.3: Hàm While Until Next ms Multiple GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 115 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học A3 Cách lấy hàm tính toán so sánh Các hàm tính toán: Chuột phải vào Block Diagram > Programing > Numberic > … Hình A3.1: Các hàm tính toán LabVIEW Các hàm so sánh: Chuột phải vào Block Diagram > Programing > comparision > … Hình A3.2: Các hàm so sánh LabVIEW GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 116 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Phụ lục B: Thuật toán PID ứng dụng vào điều khiển động DC B1 Khái niệm thuật toán PID Có thể nói điều khiển PID (viết tắt của: Proportional–Integral–Derivative Controller) điều khiển phổ biến quan trọng thiết bị hệ thống công nghiệp từ đĩa CD tới vận tốc xe ô tô thực thuật toán PID Tài liệu dùng điều khiển hệ thống vật lý động DC, hệ thống lái tự động robot, ô tô, lò nhiệt, vv Hình B1.1: Sơ đồ điều khiển động DC theo thuật toán PID Điều khiển PID gì? Bộ điều khiển PID (Proportional–Integral–Derivative Controller) hiệu chỉnh có phản hồi nhằm làm giá trị sai lệch tín hiệu điều khiển không Bộ PID có ba thành phần: proportional - tỷ lệ, integral - tích phân, derivative - đạo hàm), ba thành phần có vai trò đưa sai lệch không Tính chất tác động thành phần có đặc điểm riêng khảo sát chi tiết phần sau Tín hiệu phản hồi (feedback signal) thường tín hiệu thực đo cảm biến Giá trị sai lệch hiệu tín hiệu đặt (setpoint) trừ cho tín hiệu phản hồi PID điều khiển thông dụng công nghiệp tính dễ áp dụng, mang lại chất lượng điều khiển ổn định cho hệ thống Cụ thể, điều khiển PID GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 117 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học thường sử dụng điều khiển động DC, robot, hệ thống ô tô, điều khiển áp xuất, băng truyền v.v Ví dụ: Bài điều khiển động hình 2.40 giả sử dùng để điều khiển vị trí đầu gắn kim loại trượt không ma sát bề mặt để di chuyển từ A đến B hình 2.41 Hình B1.2: Cơ cấu cần điều khiển vị trí Thước chuẩn Bánh dẫn động Thanh bị động theo phương X Thước chuẩn Giắc điện B2 Các lƣu ý thiết kế điều khiển PID - Khi thiết kế PID nên theo bước sau để có kết mong muốn:  Xác định thông số cần cải thiện  Thêm thành phần Kp để cải thiện thời gian tăng trưởng Tức tăng Kp thời gian đáp ứng nhanh, có nhược điểm bị không ổn định quanh vị trí người nghiên cứu mong muốn Và động dao động quanh vị trí đặt  Thêm thành phần Ki để triệt sai số xác lập Khi thêm Ki động tiến gần đến giá trị mong muốn chuyển động chậm lại để tránh tượng vượt giá trị đặt  Thêm thành phần Kd để giảm độ vọt lố Và động chạy ổn định Và vẽ đồ thấy độ bám tốt GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 118 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học  Điều chỉnh Kp, Ki, Kd đáp ứng thông số yêu cầu  Đừng thêm vào thành phần Kp, Ki, Kd vào hệ thống không cần thiết Ví dụ, P tốt không cần thêm khâu ID, P không tốt ta thêm khâu I vào để cải thiện yêu cầu PI tốt không cần thêm vào thành phần vi phân Kd, điều khiển đơn giản tốt B3 Điều khiển vị trí động thuật toán PID Thuật toán PID ứng dụng vào LabVIEW dùng để điều khiển động DC theo sơ đồ sau: Giá trị đặt (mong muốn) e + + - u(t)2 u(t)1 Bộ điều khiển PID Bộ vào/ra (I/O) Giá trị thực (đạt được) U(t) Bộ khuếch đại Đối tượng Điều khiển Cảm biến đo giá trị thực (Tín hiệu phản Hình B3.1: Thuật toán điều khiển hồi) động DC theo vị trí PID Đầu tiên ta có tín hiệu đặt hay giá trị đặt Giá trị đưa vào điều khiển PID Tín hiệu giá trị thấp 5V tín hiệu xung Tín hiệu điều khiển Driver công suất đưa điện vào motor motor quay Khi motor quay kéo theo trục encoder va tín hiệu chỉnh tăng hay giảm xung cấp cho PID Quá trình tiếp tục sai số Bộ xử lý lập trình để so sánh tín hiệu đặt trước tín hiệu encoder đo xử lý điều chỉnh cho giá trị đặt trước trừ giá trị encoder nhận tiến dừng lại Trong set giá trị nhập trước, e sai số giá trị đặt trước giá trị encoder, e mang giá trị âm mang giá trị dương tùy thuộc GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 119 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học vào giá trị đặt lớn hay giá trị encoder lớn Đối với trường hợp ta sử dụng motor Nếu e mang giá trị dương motor quay chiều kim đồng hồ, e mang giá trị âm motor quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ Thuật toán lập trình LabVIEW sau: t u  K p e(t )  Ki  e(t )d (t )  K d de(t ) (1) dt Trong đó: U : hiệu điện Kp : đô ̣ lơ ̣i tỉ lê ̣, thông số điề u chin ̉ h Ki : đô ̣ lơ ̣i tích phân Kd : độ lợi vi phân e : sai số t : thời gian hay thời gian tức thời (hiê ̣n ta ̣i) Công thức công thức tổng quát cho tất động sử dụng LabVIEW để điều khiển Tùy vào động mà ta sử dụng khâu cho hợp lý B3.1 Điều khiển vị trí động DC khâu P Khâu tỉ lệ (độ lợi tỉ lệ) ra, tỉ lệ với giá trị sai số Đáp ứng tỉ lệ điều chỉnh cách nhân sai số với số Kp, gọi độ lợi tỉ lệ Khâu tỉ lê ̣ đươ ̣c cho bởi: Pout = Kp*e(t) (2) Trong đó: Pout : thừa số tỉ lê ̣ của đầ u Kp : đô ̣ lơ ̣i tỉ lê ̣, thông số điề u chỉnh e : sai số t : thời gian hay thời gian tức thời (hiê ̣n ta ̣i) GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 120 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Khâu tỉ lệ lớn thay đổi lớn độ lợi tỉ lệ sai số lớn Nếu độ lợi (Kp) khâu tỉ lệ cao, hệ thống không ổn định gia tốc lớn đến giá trị đặt vận tốc quán tính nên chuyển động theo quán tính Ngược lại độ lợi nhỏ làm cho điều khiển nhạy động đáp ứng chậm Nên việc chọn khâu Kp phù hợp cho động công việc tốn nhiều thời gian cần phải thực nghiệm nhiều lần Sau chương trình điều khiển mô sử dụng khâu Kp vào LabVIEW Hình B3.2: Kết lập trình P control cho động DC Sơ đồ khối chương trình điều khiển P control Nguyên lý hoạt động sau: Khi khởi động chương trình giá trị đặt (ThetaS) so sánh với giá trị thực (ThetaM) Sai số (e) trị tuyệt đối nhân với hệ số đáp ứng Kp kết đưa chân PMW IO Hocdelam USB 9090 (điều khiển tốc độ Motor) Nếu giá trị e > = (OK) giá trị đảo chiều motor Dir = Nếu giá trị e > = sai (NO) giá trị đảo chiều Dir = Kết thúc vòng lặp GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 121 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình B3.3: Sơ đồ khối chương trình điều khiển P control Hình B3.4: Giao diện người dùng điều khiển P cho động DC Đáp ứng vị trí động DC theo thuật toán P tốt Thời gian đáp ứng 0.2 giây với Kp=0.562 Sai lệch tiến tới không sau 0.5 giây Xem hình 2.30 Đường màu trắng giá trị đặt, đường màu đỏ giá trị đáp ứng (giá trị đo từ Encoder), màu vàng sai lệch GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 122 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình B3.5: Đáp ứng vị trí động DC Trên hình vẽ ta thấy giá trị đặt (xung) người điều khiển đặt trừ giá trị incoder cảm biến nhận qua chân incoder card học để làm 9001 Hai giá trị trừ ta sai số e(t) Ta lấy e(t) nhân với số Kp mà ta người nghiên cứu hiệu chỉnh ta giá trị Giá trị lấy trị tuyệt đối đưa chân ADC1 để cấp xung cho hai động chạy Nhìn chương trình ta thấy e(t) lớn động đảo chiều lại B3.2 Điều khiển vị trí động DC khâu PI Tổ ng sai số tức thời theo thời gian (tích phân sai số ) cho ta tích luỹ bù đã đươ ̣c hiê ̣u chin̉ h trước đó Tích luỹ sai số sau đ ó nhân với độ lợi tích phân (Ki) cộng với tín hiê ̣u đầ u của bô ̣ điề u khiể n khâu Ki Thừa số tić h phân đươ ̣c cho bởi: I out  Ki  e(d (3) Trong đó: Iout : thừa số tích phân của đầ u Ki : đô ̣ lơ ̣i tić h phân e : sai số τ : thời gian hoă ̣c thời gian tức thời (hiê ̣n ta ̣i) GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 123 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Khâu tích phân cô ̣ng thêm khâu tỉ lê ̣ sẽ tăng tố c chuyể n đô ̣ng của quá trình tới điểm đặt khử số dư sai số ổn định với tỉ lệ phụ thuộc o bô ̣ điề u khiể n Tuy nhiên, khâu tích phân đáp ứng sai số tích luỹ khứ , có thể khiế n giá tri ̣hiê ̣n ta ̣i vo ̣t lố giá tri ̣đă ̣t Nhưng bị phanh lại đặc trưng khâu Ki Tức cho khâu Ki vào làm cho giá trị đáp ứng vượt giá trị đặt bị phanh lại Đây là chương trình điề u khiể n và mô phỏng sử du ̣ng khâu Kp và Ki LabVIEW Ta lấy giá trị sai số e(t) sau giá trị đặt trừ giá trị đáp ứng Khi ta nhân với dt Trong LabVIEW dt tính sau ta lấy hàm chia Số bị chia khoảng 20 chia cho số chia 1000 Đơn vị mili giây Sai số e(t) nhân dt ta giá trị Sau ta đưa vào hàm cộng dồn Tức cộng nhiều lần với cho số tích phân Cuối ta nhân độ lợi tích phân Do điều khiển hiểu tín hiệu số số dương nên ta dùng hàm giá trị tuyệt đối để tín hiệu luôn dương Hình B3.6: Điều khiển khâu PI vị trí động DC GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 124 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học B3.3 Điều khiển vị trí động DC khâu PID Khi điều khiển khâu PI thêm thành phần khâu D để giảm độ vọt lố Và động chạy ổn định Ta có khâu D sau: u (t )  K d de(t ) (4) dt Ban đầu ta lấy e(t) sau trừ e(t) trước sau chia cho d(t) ( phần tính d(t) nói trên) sau ta nhân với hệ số Kd Hình B3.7: Điều khiển khâu PID vị trí động DC GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 125 - HVTH: Trần Xuân Trình [...]... khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp - Thiết kế mạch điện trên hệ thống điều khiển ga gián tiếp của xe - Vận dụng lý thuyết điều khiển động cơ DC, sử dụng card Hocdelam USB HDL-9090 và Driver Motor - Tìm hiểu phần mềm LabVIEW để lập trình điều khiển - Nghiên cứu thuật toán PID điều khiển động cơ DC - Xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống ga trên xe - Khảo sát và thực nghiệm hệ thống điều khiển ga gián. .. ga gián tiếp đưa ra kết quả so sánh giữa hệ thống ga trực tiếp và hệ thống ga điều khiển gián tiếp từ xa 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu - Hệ thống ga điện tử gián tiếp - Phần mềm LabVIEW - Card USB HDL 9090 - Các thiết bị thu nhận tín hiệu, các cảm biến - Giao tiếp qua mạng thông qua chuẩn TCP/IP - Phương pháp làm thí nghiệm 1.5 Điểm mới của đề tài Chế tạo và thực nghiệm cơ cấu điều khiển ga gián tiếp trên... của hệ thống ga điện tử gián tiếp 30 Hình 2.12: Các khối cơ bản của thiết bị điều khiển 6 bướm ga điện tử 31 Hình 2.13: Bàn đạp chân ga và giá đỡ 31 3 4 Hình 2.14: Hình dáng và cấu trúc các mô đun chân ga điện tử bố trí trên ô tô 33 Hình 2.15: ECU điều khiển 34 Hình 2.16: Sơ đồ điều khiển ga từ xa 39 Hình 2.17: Đồ thị đường đặc tính phản hồi lực của bàn đạp ga. .. bướm ga 6 Cổ họng gió 7 2 7 Các tín hiệu khác Hình 2.11: Sơ đồ khối của hệ thống ga điện tử gián tiếp Một hệ thống bao gồm bàn đạp ga, ECU điều khiển, cụm điều khiển bướm ga Một cảm biến bàn đạp ga điện tử sẽ nhận biết góc đạp của bàn đạp ga và gửi tín hiệu này về cho hộp ECU dưới dạng điện áp ECU sẽ nhận tín hiệu này tính toán và đưa tín hiệu ra điều khiển cơ cấu điều khiển bướm ga Trục bướm ga sẽ... ô i hê ̣ thố ng đi ều khiển ga thường sang hê ̣ thố ng điề u khiể n ga gián ti ếp bằ ng motor thông qua mạng 3G 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện 1.7.1 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phác thảo mô hình trên giấy - Nghiên cứu tài liệu - Thiết kế và chế tạo cơ cấu điều khiển ga trên tô thật - Viết chương trình điều khiển qua mạng để điều khiển từ xa - Thử nghiệm và đánh giá tình trạng... ̣n đa ̣i trên ô tô ra đời Do nhu cầu về phương tiện điều khiển từ xa phục vụ cho quân sự, an ninh, giám sát…Ứng dụng công nghệ thông minh trên tô ngày càng tăng nên tính tiện nghi và an toàn chủ động trên xe ngày càng được cải thiện, hiện nay nhiều công trình nghiên cứu đã và đang được thực hiện Hệ thống ga đóng vai trò vô cùng quan trọng trong rất nhiều hệ thống chẳng hạn như hệ thống kiểm soát... định - Cơ cấu điều khiển ga phải gọn, bền chắc dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng, kiểm tra sửa chữa - Thiết kế được hệ thống điều khiển ga từ xa qua mạng 3G GVHD: TS Nguyễn Bá Hải - 19 - HVTH: Trần Xuân Trình Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học - Đánh giá được hiệu quả hệ thống ga gián tiếp thông qua thời gian tăng tốc, và độ trễ của hệ thống điều khiển ga 1.3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế... thực tế Hệ thống điều khiển ga thu thập tín hiệu và được điều khiển qua máy tính thông qua phần mềm LabVIEW Xe mang tính chất thí nghiệm nên chưa thể chạy ra đường mà chỉ được thử nghiệm trong khuôn viên trường 1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc Cùng với sự phát triển công nghệ ô tô trên thế giới nghành công nghệ ô tô trong nước cũng có những bước tiến nhất định với khởi đầu là những công trình... trong cơ cấu điều khiển ga Động cơ điều khiển vị trí của bướm ga, nhằm duy trì vị trí mà tài xế điều khiển Hệ thông cơ bản vẫn giữu được kết cấu ban đầu Cơ cấu ga điều khiển gián tiếp được gắn song song với hệ thống cơ khí nên xe vẫn có thể hoạt động được 2 chế độ điều khiển trực tiếp hoặc điều khiển từ xa Do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng có một độ trễ nhất định nên cơ cấu được điều khiển sẽ có một... trễ, khả năng linh hoạt cao, mở rộng hệ thống một cách dễ dàng, sử dụng băng thông rộng và chi phí cho hệ thống thấp (Byteflight 2009) - Nghiên cứu tiếp theo được yêu cầu xác định tất cả các giao thức phù hợp cho những hệ thống X-by-wire 1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 1.3.1 Mục đích nghiên cứu - Thiết kế và chế tạo phần cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp điện tử trên xe quân sự hoạt động êm dịu