Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cung cấp nhiên liệu cho động cơ ô t

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN HƯNG THƯ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ Ô TÔ Chuyên ngành : Tự ñộng hóa Mã số: 60.52.60 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng – năm 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thành Bắc Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Tự ñộng hóa họp Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng 06 năm 2012 Có thể tìm hiều luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thiết kế hệ thống ñiều khiển tự ñộng cung cấp nhiên liệu cho ñộng ô tô nhằm mục ñích: - Loại bỏ tượng kẹt bó hay xảy với cấu bướm ga ñiều khiển khí lò xo bướm ga hồi Điều ngăn cản bướm ga ñóng lại (gây hiệu ứng chạy ñộng cơ) - Bướm ga ñiều khiển ñiện tử giúp giảm khí thải cải thiện mức ñộ tiêu hao nhiên liệu ñộng - Ưu ñiểm bướm ga ñiều khiển ñiện tử cho phép ñộng kết hợp ñiều khiển momen với ñiều khiển hành trình chạy xe, ñiều khiển lực kéo ñiều khiển ổn ñịnh ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu ñề tài ñiều khiển mô tơ ñiện chiều quay bướm ga ñộng xe Toyota ñời 5A-FE Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống ñiều khiển cấp nhiên liệu, ảnh hưởng thông số, góc mở bướm ga ñến hệ thống Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp ñiều khiển ñộng chiều thiết kế hệ thống ñiều khiển tự ñộng cung cấp nhiên liệu cho ñộng ô tô Thiết kế hệ thống ñiều khiển vị trí bướm ga mô kết phần mềm Matlab Sinmulink Footer Page of 126 Header Page of 126 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng quan hệ thống ñiều khiển bướm ga ñiện tử, hệ thống cấp nhiên liệu cho ñộng ô tô, cảm biến sử dụng ô tô khối cấp gió ñộng Nguyên cứu kỹ thuật ñiều khiển vị trí cho ñộng DC: ñiều khiển mờ, thích nghi, neural, PID lựa chọn phương án thiết kế hệ thống Mô hình hóa mô hệ thống ñiều khiển vị trí bướm ga dùng ñộng DC phần mềm Matlab Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI Tối ưu hóa trình cung cấp nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường vấn ñề khác liên quan ñến kỹ thuật ñiều khiển hệ thống tự ñộng Có thể kết hợp với số ñiều khiển khác tích hợp thêm số cảm biến ô tô nhằm tăng ñộ an toàn cho người ñiều khiển xe, mở phương pháp ñiều khiển tối ưu BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Chương 1: Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu ñiện tử ô tô Chương 2: Động ñiện chiều phương pháp ñiều khiển vị trí ñộng ñiện chiều Chương 3: Thiết kế hệ thống tự ñộng cung cấp nhiên liệu dùng ñộng ñiện chiều Chương 4: Điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu ñộng ô tô ứng dụng ñiều khiển mờ Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 1.1.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu ñã ñang sử dụng 1.1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu ñộng xăng 1.2 HỆ THỐNG ETCS-I 1.2.1 Mô tả Góc mở bướm ga thông thường ñược ñiều khiển trực tiếp dây cáp nối từ bàn ñạp ga ñến bướm ga ñể mở ñóng Trong hệ thống này, dây cáp ñược loại bỏ, ECU ñộng dùng môtơ ñiều khiển bướm ga ñể ñiều khiển góc mở bướm ga ñến giá trị tối ưu tương ứng với mức ñộ ñạp bàn ñạp ga Ngoài ra, góc mở bàn ñạp ga ñược nhận biết cảm biến vị trí bàn ñạp ga, góc mở bướm ga ñược nhận biết cảm biến vị trí bướm ga Hệ thống ECTS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU ñộng cổ họng gió Cổ họng gió bao gồm bướm ga, môtơ ñiều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga phận khác Trong ñó ECM(Engine Control Unit) modul ECU 1.2.2 Cấu tạo hoạt ñộng Góc mở bướm ga thông thường ñược ñiều khiển trực tiếp dây cáp nối từ bàn ñạp ga ñến bướm ga ñể mở ñóng Trong hệ thống này, dây cáp ñược loại bỏ, ECU ñộng dùng môtơ ñiều khiển bướm ga ñể ñiều khiển góc mở bướm ga ñến Footer Page of 126 Header Page of 126 giá trị tối ưu tương ứng với mức ñộ ñạp bàn ñạp ga Ngoài ra, góc mở bàn ñạp ga ñược nhận biết cảm biến vị trí bàn ñạp ga, góc mở bướm ga ñược nhận biết cảm biến vị trí bướm ga Hệ thống ECTS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU ñộng cổ họng gió Cổ họng gió bao gồm bướm ga, môtơ ñiều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga phận khác Hình 1.4 Hệ thống ñiều khiển bướm ga ñiện tử thông minh 1.2.2.1 Cấu tạo hoạt ñộng cổ họng gió 1.2.2.2 Các chế ñộ ñiều khiển ETCS-i ñiều khiển góc mở bướm ga ñến giá trị tối ưu tùy theo mức ñộ nhấn bàn ñạp ga Về bản, ñộng sử dụng chế ñộ bình thường, dùng công tắc ñiều khiển ñể chuyển sang chế ñộ công suất cao hay ñi ñường tuyết + Điều khiển chế ñộ thường Đây chế ñộ ñiều khiển ñể trì cân tính dễ vận hành chuyển ñộng êm Footer Page of 126 Header Page of 126 + Điều khiển chế ñộ ñường trơn trượt Chế ñộ ñiều khiển giữ cho góc mở bướm ga nhỏ so với chế ñộ bình thường ñể tránh trượt lái xe ñường trơn trượt trường hợp ma sát bánh xe với mặt ñường nhỏ chế ñộ ñộng xe chạy tốc ñộ thấp ñể ñảm bảo không bị trơn trượt ví dụ ñường có tuyết rơi + Điều khiển chế ñộ công suất cao Ở chế ñộ này, bướm ga mở lớn so với chế ñộ bình thường Do ñó, chế ñộ mang lại cảm giác ñộng ñáp ứng với thao tác ñạp ga xe vận hành mạnh mẽ so với chế ñộ thường Chế ñộ có số kiểu xe 1.3 CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 1.3.1 Các cảm biến 1.3.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 1.3.1.2 Cảm biến vị trí bàn ñạp ga APPS 1.3.2 Cơ cấu chấp hành 1.3.3 Mô tơ ñiều khiển bướm ga 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương tác giả ñã giới thiệu tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu ô tô, hệ thống ñiều khiển bướm ga ñiện tử thông minh cảm biến ñược sử dụng hệ thống ñiều khiển ô tô Các khái làm sở lý thuyết ñể thiết kế hệ thống ñiều khiển bướm ga ñiện tử sử dụng ñộng ñiện chiều 24V ñược chương Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG Hiện ñộng ñiện chiều ñược dùng phổ biến hệ thống truyền ñộng ñiện chất lượng cao, dải công suất ñộng chiều từ vài W ñến hàng MW Đây loại ñộng ña dụng linh hoạt, ñáp ứng yêu cầu mômen, tăng tốc, hãm với tải trọng nặng Động ñiện chiều dễ dàng ñáp ứng với truyền ñộng khoảng ñiều khiển tốc ñộ rộng ñảo chiều nhanh với nhiều ñặc tuyến quan hệ mômen - tốc ñộ, tốc ñộ - vị trí Trong ñộng ñiện chiều, biến ñổi ñiện mạch chỉnh lưu ñiều khiển Chỉnh lưu ñược dùng làm nguồn ñiều chỉnh ñiện áp phần ứng ñộng 2.1.1 Mô tả toán học 2.1.1.1 Chế ñộ xác lập ñộng ñiện chiều 2.1.1.2 Chế ñộ ñộ ñộng ñiện chiều 2.2.2.3 Trường hợp từ thông kích từ không ñổi 2.1.2 Mô tả toán học chỉnh lưu ñiều khiển 2.2 ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ ñiều chỉnh vị trí 2.2.2 Hệ ñiều chỉnh vị trí tuyến tính Footer Page of 126 Header Page of 126 2.3 TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ PID CHO ĐỘNG CƠ DC 2.3.1 Các thông số ban ñầu 2.3.1.1 Biến dòng ño lường Tính chất biến dòng tương tự với chỉnh lưu, ta có hàm truyền biến dòng là: 2.3.1.2 Máy phát tốc Hàm truyền máy phát tốc có dạng: 2.3.1.3 Cảm biến vị trí Hàm truyền cảm biến phản hồi vị trí có dạng: 2.3.2 Tổng hợp mạch vòng ñiều khiển 2.3.2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng ñiện Trên hình 2.12 sơ ñồ mạch vòng ñiều chỉnh dòng ñiện Hình 2.12 Sơ ñồ mạch vòng ñiều chỉnh dòng ñiện Trong ñó: Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 Tu = Ru : Hằng số thời gian ñiện từ mạch phần ứng Lu Ki=Rs: Điện trở mạch Sensor Ti=R.C : Hằng số thời gian sensor dòng ñiện J : Momen quán tính Viết ngắn gọn lại ta có sơ ñồ hình 2.13 Hình 2.13 Mạch vòng dòng ñiện Từ sơ ñồ hình 2.12 hình 2.13 ta có hàm truyền ñối tượng ñiều khiển mạch vòng ñiều chỉnh dòng ñiện: Ri ( p ) = + Tu P p.K K Tsi cl i = Ru Ru Tu 2.K cl Ki Tsi   1 +  T uP   (2.23) Ri(p) khâu tỷ lệ - tích phân (PI) Hình 2.14 Sơ ñồ cấu trúc hệ ñiều chỉnh tốc ñộ vị trí 2.3.2.2 Tổng hợp mạch vòng tốc ñộ Viết gọn sơ ñồ hình 2.14 ta có sơ ñồ mạch vòng ñiều chỉnh tốc ñộ hình 2.15 Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 10 Nếu tổng hợp mạch vòng vị trí Rϕ(p) dùng chuẩn tối ưu modul, ta có hàm truyền ñiều khiển vị trí sau: Rϕ ( p ) = Kω (1 + 4Tsω p ) K r K ϕ 2Tϕ (2.36) Sau tổng hợp ñiều khiển, ta có sơ ñồ cấu trúc hệ thống ñiều khiển vị trí ñộng ñiện chiều hình 2.16 Rϕ(p) khâu tỷ lệ – ñạo hàm (PD) 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương cho ta cách nhìn tổng quát hệ ñiều khiển vị trí, ứng dụng phổ biến rộng rãi hệ ñiều khiển vị trí công nghiệp Các khâu hệ ñiều khiển vị trí ñều ñược phân tích mô hình hoá, tuyến tính hoá cần thiết phục vụ cho trình mô hệ thống Hệ ñiều khiển vị trí tuyến tính ñược thiết kế theo phương pháp kinh ñiển ñã ñược tổng hợp dựa vào tiêu chuẩn tối ưu modul tiêu chuẩn tối ưu ñối xứng nhằm ñạt ñược chất lượng ñiều khiển tốt Tuy ñã chứng minh ñược ñặc tính ñiều khiển ñiều khiển vị trí phi tuyến nên ñể nâng cao chất lượng ñiều khiển hệ thống việc thực ñiều khiển vị trí phi tuyến cần thiết vô cấp bách ñặc biệt cần thiết kế hệ ñiều khiển vị trí ñáp ứng ñược tiêu chất lượng cao cao thời gian ñộ ngắn, ñộ xác cao Footer Page 12 of 126 11 Header Page 13 of 126 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 3.1 TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BƯỚM GA Cảm biến vị trí bàn ñạp ga biến ñổi mức ñạp xuống bàn ñạp ga (góc) thành tín hiệu ñiện ñược chuyển ñến ECU ñộng Ngoài ra, ñể ñảm bảo ñộ tin cậy, cảm biến truyền tín hiệu từ hai hệ thống có ñặc ñiểm ñầu khác Cảm biến có hai loại cảm biến : loại tuyến tính loại phần tử Hall Trong thiết kế sử dụng loại phần tử Hall Điện áp ñiều khiển ñược lấy từ cảm biến vị trí bàn ñạp ga Khi ñiện áp cảm biến 0V, tức chưa có tín hiệu ñiều khiển lúc khởi ñộng máy ñiện áp ñặt vào hệ thống 0,5V ứng với góc mở bướm ga 100 ñể trì máy hoạt ñộng chế ñộ garanty Góc mở bướm ga tăng tỉ lệ thuận với ñiện áp ñiều khiển ñầu vào Điện áp cảm biến 4,5V ứng với góc mở hoàn toàn bướm ga 900 3.1.1 Các thông số 3.1.2 Tính toán thông số xây dựng hàm truyền ñộng ñiện chiều Footer Page 13 of 126 12 Header Page 14 of 126 Hình 3.2 Sơ ñồ cấu trúc ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Từ sơ ñồ cấu trúc ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập dùng ñể tính toán tham số trình bày hình 3.2 Hàm truyền ñộng có dạng: K dc ( s ) = k dc 17,35 = s (Tdc s + 1) s (0,161s + 1) 3.1.3 Tính toán thông số xây dựng hàm truyền cho hệ thống Hình 2.14 Sơ ñồ cấu trúc hệ ñiều chỉnh vị trí - Vòng ñiều khiển dòng ñiện Ri ( p ) = Ru Tu  7,56.0,026  (1 + )= 1 +  K bd K i Tsi Tu p 2.24.1,85.4,6.10 −3  0,026 p  Vậy ta có hàm truyền ñiều khiển dòng ñiện sau: Footer Page 14 of 126 13 Header Page 15 of 126   Ri ( p ) = 0,481 +  0,026 p   (3.18) - Vòng ñiều khiển tốc ñộ Ta có hàm truyền ñiều khiển tốc ñộ sau: Rω ( p) = Ki Cu.TC 1,85.0,07.0,0114 = = 1,324 R.Kω 2Tsω 7,56.7,23.10−3.2.10,2.10−3 (3.21) Vậy Rω ( p ) khâu tỉ lệ (P) K kd = R 7,56 = = 9474 Cu.TC 0,07.0,0114 (3.22) - Vòng ñiều khiển vị trí Bộ ñiều chỉnh vị trí Rϕ(p) Rϕ ( p ) = Kω 7,23.10 −3.π (1 + 2Tsω p ) = (1 + 2.10,2.10 −3 p ) K r Kϕ 2Tϕ 4.10 −3.10.2.0,3 Rϕ ( p ) = 0,24(1 + 0,02 p ) (3.23) 3.2 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ KHI CHƯA CÓ BÙ MỜ Thay thông số ñã tính ñược dùng phần mềm Simulink ta có sơ ñồ mô hệ ñiều chỉnh vị trí hình 3.3 Cho chạy chương trình mô với nhiều giá trị vị trí ñặt khác ta có kết ñồ thị vẽ ñược hình 3.12 ñến hinh 3.15 Ba tiêu chất lượng hệ thống ñộ ñiều chỉnh σmax, thời gian ñộ Tmax, số lần dao ñộng n yêu cầu thiết kế ñặt Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 14 3.2.1 Sơ ñồ mô hệ thống ñiều khiển vị trí bướm ga Hình 3.3 Sơ ñồ mô hệ ñiều khiển vị trí dùng ñộng DC Footer Page 16 of 126 15 Header Page 17 of 126 3.2.2 Kết tốc ñộ vị trí bướm ga ứng với mức ñiện áp ñiều khiển 3.2.3 Kết ñáp ứng tốc ñộ vị trí ñộng theo thời gian tăng ga + Tốc ñộ: 300 0.5V 1V 2V 3V 5V 250 200 150 100 50 -50 10 Hình 3.12 Đáp ứng tốc ñộ ñộng với tín hiệu ñiều khiển tối ña 5V theo thời gian tăng ga Với tín hiệu ñiều khiển hàm ramp giới hạn ñiện áp ñiều khiển 5V ta có biểu ñồ thể tốc ñộ ñộng theo thời gian tăng tốc thực tế sau 4s khởi ñộng hình 3.12 Qua hình 3.12 ta thấy thời gian tăng tốc nhanh tốc ñộ ñộng dao ñộng lớn, thời gian tăng tốc nhỏ ñộ dao ñộng nhỏ, ñiều ảnh hưởng tới ñáp ứng vị trí hệ thống sau: Footer Page 17 of 126 16 Header Page 18 of 126 + Vị trí: 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 5V 3V 2V 1V 0.5V 0.4 0.2 0 10 Hình 3.13 Đáp ứng vị trí ñộng với tín hiệu ñiều khiển tối ña 5V theo thời gian tăng ga Nhận xét: Theo biểu ñồ mối quan hệ ñáp ứng vị trí theo thời gian tăng tốc hình ta thấy: - Thời gian tăng tốc nhanh tốc ñộ ñộng tăng nhanh ñộ ñiều chỉnh vị trí lớn quán tính ñộng Khi thời gian tăng tốc nhỏ ñộ ñiều chỉnh vị trí giảm - Vị trí bướm ga tăng tỉ lệ thuận với tốc ñộ, tốc ñộ nhanh ñáp ứng vị trí ñến góc mở 900 nhanh ngược lại Footer Page 18 of 126 17 Header Page 19 of 126 3.2.4 Kết ñáp ứng tốc ñộ vị trí tối thiểu ñộng theo thời gian giảm ga + Tốc ñộ: 500 0.5V 5V 1V 2V 3V 400 300 200 100 -100 -200 -300 10 Hình 3.14 Đáp ứng tốc ñộ ñộng với tín hiệu ñiều khiển tối thiểu -5V theo thời gian giảm ga Khi giảm ga ñộng quay với chiều ngược lại ñể ñưa vị trí bướm ga quay theo chiều ngược lại ñể giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho ñộng ô tô, giảm tốc ñộ ñộng ô tô + Vị trí: 1.6 0.5V 1V 2V 3V 5V 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 Hình 3.14 Đáp ứng vị trí ñộng với tín hiệu ñiều khiển tối thiểu -5V theo thời gian giảm ga Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 18 Khi giảm ga, tức ñặt giá trị ñiều khiển theo chiều âm cho ñộng quay ngược ñáp ứng tiêu chất lượng vị trí tương tự chiều tăng ga Động ñiều khiển vị trí bướm ga ñược lắp thêm hộp giảm tốc, tác dụng giảm tốc ñộng ñể truyền ñến trục bướm ga có tác dụng giữ bướm ga quay với giới hạn vị trí từ 00 ñến 900 qua cấu khí 3.3 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHIỀU QUAY BƯỚM GA 3.3.1 Mở bướm ga 3.3.2 Đóng bướm ga Hình 3.16 Bướm ga ñóng quay theo chiều kim ñồng hồ 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua chương ta thấy hệ thống ñược thiết kế với ñiều khiển ổn ñịnh, ñáp ứng tốc ñộ chưa cao, hệ có dao ñộng ñáp ứng ñược yêu cầu ñáp ứng vị trí hệ Theo kết ta thấy thời gian ñáp ứng vị trí hệ ñạt yêu cầu so với công nghệ Thực tế ta thấy thời gian ổn ñịnh vị trí Footer Page 20 of 126 19 Header Page 21 of 126 hệ thống lâu xấp xỉ 4s ñó chương tác giả sử dụng ñiều khiển mờ bù vị trí hệ cách bù tín hiệu ñiện áp ñiều khiển ñầu vào nhằm ñạt thời gian ổn ñịnh nhanh,giảm ñộ vọt lố hệ CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ 4.1 BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 4.1.1 Phân tích tính phi tuyến ñiều khiển vị trí 4.1.2 Sự cần thiết ñiều khiển mờ 4.2 XÂY DỰNG KHÂU BÙ MỜ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 4.2.1 Mờ hóa 4.2.2 Luật ñiều khiển luật hợp thành Bảng luật ñiều khiển mờ STT Góc quay Bù tốc ñộ Số mệnh ñề AV Z AN Z Z Z DN DN DV DL 4.2.3 Bộ giải mờ 4.3 MÔ PHỎNG HỆ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BƯỚM GA CÓ BÙ MỜ Footer Page 21 of 126 Footer Page 22 of 126 TH DAT 0.5 VI TRI PH 0.504 Rv PID Ramp 0.02s+1 FUZZY HCTD Rw PID 2.89e-3 sử dụng khâu bù mờ PHVT 0.1583 GOC QUAY BUOM GA Ramp1 s TOCDO DOI TOC DONG Gain1 -K- 252.6s DTDK 0.161s+1 17.35 10/pi PHDD 0.002s+1 1.85 0.01s+1 0.3s+1 PHTD 0.001s+1 Ri PID TAI Header Page 22 of 126 20 4.3.1 Sơ ñồ mô hệ thống ñiều khiển vị trí bướm ga Hình 4.6 Sơ ñồ mô hệ ñiều chỉnh vị trí 21 Header Page 23 of 126 4.3.2 Chương trình mô viết M – File 4.3.3 Kết mô 4.3.2.1 Với Uϕ ñặt = 0,5 V 4.3.2.2 Với Uϕ ñặt = V 4.3.2.3 Với Udk hàm ramp Với tín hiệu ñiều khiển hàm ramp tức ñiện áp ñiều khiển tăng giảm theo thời gian tùy theo mức ñộ ñạp ga người ñiều khiển, ta có ñáp ứng vị trí sau: 1.6 1.6 1.4 1.4 1.2 1.2 1 0.8 0.8 0.6 0.6 5V 3V 2V 1V 0.5V 0.4 0.2 0 5V data2 data3 1V 0.5V 0.4 0.2 10 10 Hình a Chưa có ñiều khiển mờ Hình b Có ñiều khiển mờ Hình 4.11 Đồ thị mô vị trí tăng ga Udk ñặt sau 3s 1.6 1.6 0.5V 1V 2V 3V 5V 1.4 1.2 1.2 1 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0 0.5V 1V 2V 3V 5V 1.4 10 10 Hình a Chưa có ñiều khiển mờ Hình b Có ñiều khiển mờ Hình 4.12 Đồ thị mô vị trí giảm ga Udk ñặt sau 4s Tùy theo mức ñộ ñạp ga nhanh hay chậm người ñiều khiển mà ñộng quay nhanh hay chậm ñể bướm ga ñạt ñến vị trí mong Footer Page 23 of 126 22 Header Page 24 of 126 muốn Với tín hiệu ñiều khiển ñặt vào hệ thống có thời gian ñịnh tiêu chất lượng hệ thống có ñiều khiển mờ cao hơn, ñộ ñiều chỉnh thấp hơn, thời gian ñộ giảm, hệ thống nhanh ñạt tới vị trí mong muốn người ñiều khiển Bên cạnh ñó ta kết hợp thêm cảm biến khác cảm biến áp suất ñường ống nạp, cảm biến nhiệt ñộ khí nạp, cảm biến lượng ô xy không khí ñể kết hợp vào ñiều khiển mờ ñể bù vị trí cho hệ ô tô hoạt ñộng chế ñộ khác chế ñộ ñường trường, ñường dốc, ñường tuyết, chế ñộ tiết kiệm nhiên liệu 4.4 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG Trên sở thiết kế mạch kết mục 4.3 tác giả mở rộng chế ñộ làm việc hệ thống ô tô vận hành ñường tuyết, ñường trơn trượt ñường dốc, ñường trường cách thay ñổi tín hiệu ñiều khiển ñặt vào hàm Ramp 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 Power Mode Normal Mode Snow Mode 0.2 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Hình 4.13 Đồ thị quan hệ vị trí bướm ga với ñiện áp ñiều khiển từ chân ga ñiện tử Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 23 4.4.1 Chế ñộ bình thường (Normal Mode) Chế ñộ bình thường chế ñộ làm việc thường xuyên bảo ñảm ñộng vận hành tốt chuyển ñộng êm dịu 4.4.2 Chế ñộ ñường tuyết (Snow Mode) Khi góc bàn ñạp ga không ñổi so với chế ñộ bình thường, có can thiệp hệ thống chống trượt (Skid Control ECU), ECU ñiều khiển bướm ga mở nhỏ bình thường cách thay ñổi tín hiệu ñiều khiển ñầu vào ñể ñảm bảo ôtô làm việc ổn ñịnh 4.4.3 Chế ñộ công suất (Power Mode) Trên ôtô có trang bị contact Power Khi contact on, ECU ñiều khiển tăng tỉ số từ bàn ñạp ga ñến góc mở bướm ga làm tăng công suất ñộng cách tăng tín hiệu ñiều khiển ñầu vào mạch 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương tác giả ñã giải ñược vấn ñề liên quan tới chế ñộ vận hành ô tô Với kết mô ta nhận thấy với ñiều khiển bù mờ ñã thiết kế chất lượng hệ thống luôn ñược ñảm bảo ta thay ñổi vị trí ñặt tín hiệu ñầu vào, giảm ñược thời gian ñộ hệ thống Kết mô thu ñược hoàn toàn phù hợp với kết nghiên cứu lý thuyết, ñiều chứng tỏ thuật toán cách thức xây dựng ñiều khiển bù mờ ñúng ñắn xác Độ ñiều chỉnh, thời gian ñộ, số lần dao ñộng hệ truyền ñộng ñều tốt, ñộ ñiều chỉnh thời gian ñộ nhỏ Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 24 Kết mô lần ñã minh chứng khẳng ñịnh lý thuyết ñiều khiển mờ hoàn toàn ñảm ứng ñược yêu cầu chất lượng ñiều khiển hệ ñiều khiển tự ñộng cung cấp nhiên liệu ô tô KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Luận văn ñã thành công việc ứng dụng ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển vị trí bướm ga ô tô sử dụng ñộng DC Động DC ñược sử dụng rộng rãi kỹ thuật ñiều khiển làm sở ñể thiết kế nên hệ thống tối ưu cách kết hợp cảm biến nhằm ñiều khiển ô tô hoạt ñộng hiệu Việc ứng dụng mô hình bù mờ có khả kết hợp nhiều cảm biến cảm biến ôxy, cảm biến áp suất ñường ống nạp cảm biến khác nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu cho ñộng cơ, giảm lượng khí thải Đồng thời hệ thống ñã thiết kế ñược lắp ñặt ECU ñộng kết hợp với hệ thống khác hệ thống phanh ABS, hệ thống lái tự ñộng nhằm tối ưu hóa trình cung cấp nhiên liệu Luận văn này, tác giả ñã giải ñược vấn ñề ñã ñặt nhiên ñề tài dừng lại việc ñiều khiển vị trí bướm ga cho ñộng cơ, chưa kết hợp với hệ thống ñiều khiển ô tô ñể vận hành nhiều chế ñộ khác chế ñộ ñường trường, ñường tuyết, ñường trơn trượt, ñường dốc Đây hướng phát triển ñề tài Footer Page 26 of 126 ... quan t i chế ñộ vận hành ô t Với k t mô ta nhận thấy với ñiều khiển bù mờ ñã thi t kế ch t lượng hệ thống luôn ñược ñảm bảo ta thay ñổi vị trí ñ t tín hiệu ñầu vào, giảm ñược thời gian ñộ hệ thống... x t: Theo biểu ñồ mối quan hệ ñáp ứng vị trí theo thời gian t ng t c hình ta thấy: - Thời gian t ng t c nhanh t c ñộ ñộng t ng nhanh ñộ ñiều chỉnh vị trí lớn quán t nh ñộng Khi thời gian t ng t c... hoá, tuyến t nh hoá cần thi t phục vụ cho trình mô hệ thống Hệ ñiều khiển vị trí tuyến t nh ñược thi t kế theo phương pháp kinh ñiển ñã ñược t ng hợp dựa vào tiêu chuẩn t i ưu modul tiêu chuẩn t i