Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái điện trên ô tô con

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN VĂN LỢI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TRÊN Ô TÔ CON Chuyên ngành: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY KÉO Mã số: 62 52 01 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN VĂN LỢI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TRÊN Ô TÔ CON Chuyên ngành: KỸ THUẬT Ô TÔ –MÁY KÉO Mã số: 62 52 01 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẤN KHOA HỌC: 1- PGS TS Nguyễn Văn Bang 2- PGS TS Đỗ Văn Dũng HÀ NỘI – 2017 Chƣơng I 1.1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hệ thống điện tử ô tô Trong năm gần đây, hệ thống điện tử phổ biến tất dòng xe nhờ vào phát triển nhanh chóng cơng nghệ thông tin, công nghệ điện điện tử, công nghệ chế tạo cảm biến cấu chấp hành Xu hướng ứng dụng hệ thống điện tử ô tô giúp đảm bảo an toàn chuyển động, tiện nghi, thân thiện với môi trường đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe thị hiếu người sử dụng ngày phổ biến Việc nghiên cứu phát triển hệ thống điện tử ứng dụng ô tô thường tiến hành phòng thí nghiệm hãng lớn phối hợp với trường đại học lớn giới Các nghiên cứu ứng dụng giúp hãng ô tô tạo sản phẩm chất lượng, chiếm lĩnh thị trường giới Những ứng dụng điện tử ban đầu tập trung cho loại ô tô cao cấp với số lượng ít, giá thành cao sau dần phổ biến nhiều loại khác Các nghiên cứu hệ thống điện tử hình thành nên bước phát triển cơng nghệ ngành cơng nghiệp tơ cách rõ nét Có thể thấy thay đổi công nghệ ô tô qua phiên xe xuất thị trường Theo q trình phát triển chia thành giai đoạn sau [11]:  Thuần khí (từ trước đến năm 1920): cơng nghệ phiên xe ban đầu tập trung vào kết cấu khí Cơng nghệ chế tạo hệ thống khí đặc tính làm việc hệ thống trở thành tảng ngành công nghiệp ô tô  Cơ điện (1920-1960): Trong giai đoạn công nghệ chế tạo hệ thống khí tiếp tục phát triển Bên cạnh phát minh điện dần áp dụng phổ biến dẫn đến hệ thống khí bổ sung phận điện làm cải thiện đặc tính làm việc hệ thống khí trước Những ứng dụng hình thành nên bước nhảy cơng nghệ quan trọng ngành công nghiệp ô tô  Cơ điện tử dạng độc lập (1960-1985): Trong giai đoạn công nghệ bán dẫn nghiên cứu áp dụng bổ sung cho hệ thống điện giúp cải thiện đặc tính làm việc hệ thống điện lên bước Mặc dù công nghệ bán dẫn nghiên cứu phát triển từ trước năm 1950, nhiên giai đoạn nghiên cứu ứng dụng ô tô Đặc biệt giai đoạn việc ứng dụng nghiên cứu vi điều khiển điều khiển tự động hình thành nên tính tự động hóa hệ thống điện tử ô tô  Cơ điện tử dạng phối hợp (1985-1995): Đặc điểm cơng nghệ giai đoạn phối hợp hệ thống điện tử tham gia điều khiển trạng thái chuyển động ô tô Nhờ vào việc phối hợp điều khiển quỹ đạo chuyển động tơ kiểm sốt  Cơ điện tử dạng tích hợp (1995 đến nay): Quan điểm thiết kế ô tô giai đoạn tất hệ thống ô tơ kiểm sốt cách thống Nhờ cơng nghệ truyền dẫn tín hiệu sử dụng mạng CAN cho phép tất hệ thống kết nối với tham gia q trình điều khiển tơ Cho đến nay, xe trang bị công nghệ có giá thành tương đối cao, chủ yếu tập trung dòng xe cao cấp [35]  Giai đoạn tương lai gần: Hiện nay, nghiên cứu ứng dụng tập trung vào dạng điện tử tích hợp tự động hóa phần điện tử dạng tích hợp tự động hồn tồn Các cơng nghệ tập trung vào nghiên cứu việc kiểm sốt hồn tồn hệ thống xe, phối hợp với hệ thống giao thông thông minh cảm nhận môi trường lái xe Một hệ thống điện tử ô tô bao gồm kết cấu khí, mạch điện điều khiển, cấu chấp hành, cảm biến chương trình điều khiển (Hình 1.1) Trong năm thành phần hệ thống điện tử chương trình điều khiển đóng vai trò quan trọng Chương trình điều khiển thay đổi cách linh hoạt theo thuật toán khác Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể hệ thống ô tô, nhà thiết kế lựa chọn xây dựng chương trình điều khiển dựa thuật toán Thuật toán điều khiển phát triển dựa lý thuyết điều khiển Lý thuyết điều khiển đại áp dụng cho hệ thống điện tử ô tô làm cho hệ thống ngày trở nên thông minh Việc áp dụng làm cho ngành công nghiệp ô tô có bước nhảy cơng nghệ Các hệ thống điện tử áp dụng để cải tiến hệ thống nhằm mục đích đáp ứng trạng thái mong muốn theo yêu cầu điều khiển chuyển động, tối ưu hóa trạng thái chuyển động điều khiển cho người lái Đối với người ngồi xe, hệ thống điện tử phát triển theo hướng tạo cảm giác thoải mái đảm bảo an tồn chủ động bị động [36] Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống điện tử ô tô Các hệ thống điện tử ô tô phát triển gồm ba hệ thống điều khiển chính: hệ thống điện tử ô tô điều khiển độc lập, hệ thống điện tử ô tô điều khiển kết hợp, hệ thống điện tử tơ điều khiển tích hợp 1.1.1 Hệ thống điều khiển độc lập Hệ thống điều khiển độc lập hệ thống thiết kế dựa đặc tính thân hệ thống chưa xét đến mối liên hệ với hệ thống điều khiển khác Hệ thống điều khiển áp dụng hệ thống điện tử hệ đầu Hệ thống điều khiển độc lập sử dụng hệ thống điều khiển kín hở Trên tơ đa phần hệ thống điện tử dùng hệ thống điều khiển phản hồi vòng kín (Hình 1.2) Hình 1.2: Hệ thống điều khiển hệ thống lái phản hồi kiểu vòng kín Hệ thống điều khiển phản hồi vòng kín áp dụng hệ thống điều khiển tơ có khuynh hướng trì mối quan hệ định trước giá trị biến thiên hệ thống Phương thức điều khiển thông qua phép so sánh giá trị đáp ứng mong muốn giá trị thực tế đạt Hệ thống điều khiển phản hồi vòng kín ứng dụng tô chia thành nhiều dạng khác như: điều khiển đơn biến, điều khiển đa biến, điều khiển phản hồi trạng thái, điều khiển bền vững…Nghiên cứu ứng dụng cho hệ thống điện tử độc lập hồn thiện mặt kết cấu cơng nghệ làm tiền đề cho việc phát triển hệ thống điện tử ô tô dạng phối hợp [25] Các hệ thống phát triển dạng thấy như: điều khiển tiết chế loại bán dẫn, phun xăng đơn điểm, hệ thống phanh sử dụng ABS…Chúng hoạt động độc lập, song song nhau, nhận tín hiệu đầu vào cách độc lập tín hiệu chung Tuy nhiên, hệ thống khơng có liên kết 1.1.2 Hệ thống điều khiển kết hợp Hệ thống điều khiển kết hợp phát triển dựa hai hay nhiều hệ thống điều khiển phối hợp với điều khiển chuyển động xe Đặc điểm hệ thống chương trình điều khiển có tính tốn đến ảnh hưởng hệ thống khác, kết trình điều khiển phối hợp hai hay nhiều chương trình điều khiển khác Đặc tính động học xe điều khiển tín hiệu thực qua thao tác điều khiển bướm ga tăng tốc, điều khiển vành tay lái đổi hướng điều khiển phanh gặp chướng ngại vật Đây ba tín hiệu trình điều khiển tơ Sự thay đổi ba tín hiệu điều khiển ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính động lực học xe Mối liên hệ chúng tương hỗ xung đột Có thể thấy rõ quan hệ hệ thống phanh hệ thống treo:  Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực phanh bánh xe giúp giảm vận tốc chuyển động ô tô hay đảm bảo ổn định động lực học theo phương dọc, phanh tải trọng có xu hướng dồn cầu trước ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống treo  Khi điều khiển quay vòng, trọng lượng phân bố lại lên bánh xe bên trái bên phải Hệ thống phanh hệ thống lái có mối quan hệ quan trọng Quỹ đạo chuyển động xe quay vòng can thiệp hệ thống phanh thơng qua việc điều khiển lực phanh điều khiển bánh xe để đảm bảo quỹ đạo mong muốn Có thể hiểu rõ điều thơng qua ví dụ hoạt động kết hợp hệ thống lái chủ động AFS hệ thống ổn định động lực học DSC (Hình 1.3) Trạng thái tơ quay vòng đáp ứng cách tối ưu thông qua việc kết hợp trình điều khiển hệ thống lái tích cực điều khiển tạo lực phanh phụ cầu xe Hệ thống điều khiển kết hợp tiền thân hệ thống điều khiển tích hợp bố trí xe đại [49] Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển kết hợp AFS DSC Hệ thống điện tử phối hợp giúp việc điều khiển trở nên xác hiệu hơn, khơng tạo liên kết, phối hợp điều khiển hệ thống Có thể chia xu hướng ứng dụng hệ thống điện tử phối hợp điều khiển ô tô đại thành ba vùng [29]:  Động cơ, hệ thống truyền lực: Công nghệ áp dụng nhằm nâng cao hiệu sử dụng động hệ thống phun nhiên liệu điện tử, hệ thống phối khí điện tử, hệ thống kiểm soát lực kéo, hệ thống kiểm sốt khí xả Các hệ thống khơng phát triển tối ưu mà phối hợp với giúp kiểm soát hoạt động động cách hiệu  Điều khiển động lực học xe: Hệ thống điều khiển động lực học xe phối hợp nhiều hệ thống Các hệ thống phát triển tối ưu mà phối hợp với giúp kiểm sốt động lực học tồn xe cách hiệu Các hệ thống truyền lực phanh, treo, lái ngày hoàn thiện đáp ứng yêu cầu sử dụng xe điều khiển xe  Thơng tin, tiện nghi, giải trí: Các hệ thống thơng tin xe ngày hồn thiện đồng thời điều khiển kết hợp thơng tin tín hiệu giao thông đường làm cho xe trở nên thông minh Trong ba vùng trên, điều khiển động lực học xe nhà nghiên cứu quan tâm nhiều Các nghiên cứu kiểm soát động lực học trọng tới nhiều khía cạch khác nhau, nhiên, liệt kê thành ba hướng chính: Điều khiển kiểm soát theo phương dọc, điều khiển kiểm soát theo phương ngang điều khiển kiểm soát theo phương thẳng đứng Ba hướng có quan hệ mật thiết với Việc phối hợp thấy chất lượng điều khiển kiểm sốt quỹ đạo, tình trạng động lực học theo mong muốn người lái trình điều khiển xe nâng cao so với công nghệ trước 1.1.3 Hệ thống điều khiển tích hợp Đối với thiết kế tơ đại, tính an tồn tiện nghi đặt lên hàng đầu, quỹ đạo chuyển động tơ khảo sát cách chặt chẽ nhiều tình khẩn cấp tình trạng đường thay đổi [42] Quỹ đạo chuyển động ô tô tổng hợp kết tương tác hệ thống lái, động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống treo, phanh, lốp xe tình trạng mặt đường Quỹ đạo chuyển động tô tổng hợp từ trạng thái:  Trạng thái chuyển động thẳng: Được khảo sát thông qua khả tơ chuyển động với vận tốc trung bình lớn điều kiện đường cụ thể, đánh giá thơng qua gia tốc xe, góc dốc lớn vượt, thời gian quãng đường tăng tốc, vận tốc lớn  Trạng thái chuyển động quay vòng: Được thể việc ổn định trạng thái cân xe trước tác động bên ngẫu nhiên  Dao động theo phương thẳng đứng: Tình trạng thay đổi khơng gian trạng thái hành khách hay người sử dụng theo ảnh hưởng ngẫu nhiên từ mặt đường Để đáp ứng tiêu chuẩn thiết kế theo quan điểm hệ thống độc lập thay dần hệ thống phối hợp Khi số lượng hệ thống điện tử xe phát triển số lượng cảm biến chấp hành tăng dần Hệ thống điện tử tích hợp đời đáp ứng nhu cầu quản lý cách thống thông số đầu vào kiểm soát tổng thể hệ thống phối hợp Ở hệ thống này, hệ thống điện tử có nhiệm vụ kiểm sốt động lực học khung xe thơng qua tác động bốn hệ thống phanh, treo, lái, truyền lực Ngoài hệ thống phụ trợ khác chiếu sáng, hệ thống thơng tin tín hiệu, cảnh báo…cũng làm việc kiểm sốt hệ thống tích hợp (Hình 1.4) [17] Điều khiển phanh Điều khiển chân ga, số Ngƣời điều khiển xe Góc quay vơ lăng Hình 1.4: Hệ thống điều khiển tích hợp xe 1.2 Các loại hệ thống lái Từ ô tô đời nay, hệ thống lái cải tiến khơng ngừng để đáp ứng tiêu chí an tồn tiện nghi, tính an tồn chủ động điều kiện chuyển động với vận tốc cao tình trạng mật độ phương tiện tham gia giao thông lớn Yêu cầu thiết kế hệ thống lái có phát triển Trong thiết kế đầu tiên, yêu cầu chủ yếu tập trung đáp ứng tiêu chuẩn ổn định, đảm bảo động lực học, đảm bảo an toàn phù hợp với tiêu chuẩn đường bộ, nghiên cứu tập trung vào mối quan hệ vô lăng góc quay bánh xe dẫn hướng Bước phát triển tiếp theo, thiết kế hệ thống lái tập trung chủ yếu đảm bảo an tồn chuyển động thơng qua việc cải tiến ổn định quỹ đạo chuyển động nhiều dải vận tốc khác thích nghi với tình trạng đường Đối với thiết kế ô tô đại, tính an tồn tiện nghi đặt lên hàng đầu, vậy, quỹ đạo chuyển động tô khảo sát cách chặt chẽ nhiều tình khẩn cấp tình trạng mặt đường thay đổi Tổng hợp trình phát triển hệ thống lái xe tơ liệt kê thành hệ thống lái sau: hệ thống lái khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái điện, hệ thống lái tự động Mặc dù mặt kết cấu hệ thống lái khác biệt, nhiên tổng hợp thành phần kết cấu hệ thống lái cách chung Hình 1.5 Hình 1.5: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái 1.2.1 Hệ thống lái khí Hệ thống lái khí bố trí xe hệ từ thập kỷ 50 Về cấu tạo chúng gồm hai thành phần dẫn động lái cấu lái Các nghiên cứu phát triển hệ thống lái khí chủ yếu tập trung vào khả quay vòng tơ thời gian ngắn diện tích bé, giữ cho xe ổn định chuyển động thẳng, lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ giới hạn số vòng quay đánh lái cho phép, đảm bảo động lực quay vòng để bánh xe khơng bị trượt, tương thích động học dẫn động lái phận dẫn hướng hệ thống treo, khả ngăn va đập bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái thông qua hiệu suất truyền lực, quan hệ chuyển động bánh xe bên phải bên trái Tỷ số truyền hệ thống lái gồm tỷ số truyền góc tỷ số truyền mô men Về mặt trị số, chúng tích tỷ số truyền cấu lái tỷ số truyền dẫn động lái Tùy thuộc vào ô tô, tỷ số truyền hệ thống lái khơng đổi thay đổi theo quy luật khác theo góc quay vơ lăng Hiệu suất hệ thống lái gồm hiệu suất thuận hiệu suất nghịch Hiệu suất nghịch phải có trị số định đảm bảo giảm va đập truyền từ bánh xe dẫn hướng lên vô lăng, PHỤ LỤC II: NGUYÊN LÝ VÀ KẾT CẤU MƠ HÌNH Hình 2: Kết cấu cấu lái 11 Hình 3: Sơ đồ mạch điện mơ hình thí nghiệm 12 b) Lớp dƣới a) Lớp Hình 4: Mạch in phận ECU Hình 5: Nguyên lý mạch điều khiển hệ thống lái điện 13 PHỤ LỤC III: CHƢƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG MATLAB Chƣơng trình matlab: % Steer By Wire Simulation %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % clc v = 60/3.6; % toc chuyen dong[m/s] tsim =12; % simulation time i_st= 20; % steering ratio deltaV = 90; % goc quay volang [do] deltamax = (deltaV/i_st)*pi/180; % goc quay BXDH [rad] delta_rate=0.3;% toc thay doi goc quay vo lang [rad/s] % t_1=1.8; t_2=2.54; t_3=3.0; % t_4=3.0; t_5=4.325; t_6=5.37; t_1=1.65; t_2=2.4; t_3=3.0; t_4=3.0; t_5=4.2; t_6=5.25; moto = 1810; % khoi luong oto [kg] Jz = 1574; % momen quan tinh khoi luong oto theo phuong Cz[kgm2] Lf = 1.15; % khoang cach tu tam den truc truoc[m] Lr = 1.20; % khoang cach tu tam den truc sau[m] L = Lf+Lr; % chieu dai co so[m] tf = 1.497; % Vet banh truoc tr = 1.497; % Vet banh sau Cf = 45000; % cung ben banh xe cau truoc [N/rad] Cr = 45000; % cung ben banh xe cau sau [N/rad] Lw = 0.4; % vi tri tac dung cua luc gio ngang [m] % =================================================================== A=[-(Cf+Cr)/(m*v), -1-(Lf*Cf-Lr*Cr)/(m*v^2); -(Lf*Cf-Lr*Cr)/Jz, -(Lf^2*Cf+Lr^2*Cr)/(Jz*v)]; Bw=[1/(m*v); Lw/Jz]; Bu=[Cf/(m*v); Cf*Lf/Jz]; B=[Bw, Bu]; C=[eye(2,2)]; D=[zeros(2,2)]; K0 = 0.225 %N.m/rad/s C0 = 4120 % N.m/rad J0 = 4.8*10^(-4) % Kg.m^2 i1 = 0.01; i2 = 0.2; mrack = % kg K1 = 450 % N.s/m) C1= 206000; Jbx = 1.8 % kg.m^2 K2 = 400 % N.m/rad/s C2 = 45000; % N.m/rad M = [J0 0; m 0; 0 Jbx]; K = [-K0 K0/i1 0; K0/i1 -(K0/(i1^2) + K1) K1*i2; K1*i2 -(K1*i2^2 + K2)]; C3 = [-C0 C0/i1 0; C0/i1 -(C0/(i1^2) + C1) C1*i2; C1*i2 -(C1*i2^2 + C2)]; Jb = Jbx;c1 = 0; %syms K0 C0 J0 i1 i2 m K1 C1 Jbx K2 C2 Jb % a1 = -K0/J0; b1 = K0/(J0*i1); d1 = -C0/J0 ; e1 = C0/(J0*i1); % a2 = K0/(m*i1) ; b2 = -K0/(m*i1^2)- K1/m; c2 = K1*i2/m; d2 = C0/(m*i1); e2 = -C0/(m*i1^2)- C1/m; f2 = C1*i2/m; % b3 = K1*i2/Jb ; c3 = -K1*i2^2/Jb ; e3 = -C1*i2^2/Jb; d3 = C1*i2/Jb; % a4 = e3 + c2*b3; b4 = f2*b3; c4 = b3*a2; d4 = d2*b3; e4 = b3*b2 + d3; f4 = b3*e2; % a5 = b4+ e4*c2 ; b5 = d4 + c4*a1 + e4*a2; c5 = e4*d2 + c4*d1; d5 = c4*e1 + e4*e2; e5 = f4 + e4*b2 + c4*b1; f5 = e4*f2; % K=1; % b=c4/Jb; 14 % lambda =2; % Thong so dong co % =================================================================== Pdm=15; Udm=12; ndm=7800; Idm=2.28; Lu=0.58; Ru=1.17; J=0.000016; Km=0.011; % tinh toan E = Udm - Ru*Idm; w = 2*pi*ndm/60; Kphi=E/w; Mt = Kphi*Idm; Mc=0.001 % N.m % Chieu rong toan bo xe Bo=1.850; At=1.1*Bo+0.25; Bt=Bo+1; % Longitudinal position of cones xc1=[10:12/4:22]; xc2=[(22+13.5):11/4:(35.5+11)]; xc3=[(46.5+12.5):12/4:(59+12)]; xcones=[xc1,xc2,xc3]; % Lateral position of upper and lower cones ycu1=[At/2*ones(1,length(xc1))]; ycu2=[(At/2+1+Bt)*ones(1,length(xc2))]; ycu3=[1.5*ones(1,length(xc3))]; ycl1=[-At/2*ones(1,length(xc1))]; ycl2=[(At/2+1)*ones(1,length(xc2))]; ycl3=[-1.5*ones(1,length(xc3))]; yc1 =[ycu1;ycl1]; yc2 =[ycu2;ycl2]; yc3 =[ycu3;ycl3]; ycones=[yc1,yc2,yc3]; %========================================================= Hình 6: Chương trình simulink mô xe sử dụng hệ thống lái điện Sử dụng hối Step công cụ Matlab Simulin l m tín hiệu ích thích vơ l ng Sai số tín hiệu c i ặt v tín hiệu áp ứng ược gửi tới b i u hi n i u hi n tạo tín hiệu i u hi n hệ iện tử, bỏ qua sai số cảm biến v mạch i u hi n 15 Khảo sát hi hệ thống l m việc ường trơn c hệ số bám thấp tương ứng với cứng lốp C2 = 12000 (N/rad) ( ường nh a phủ tuyết – Snow Asphalt) So sánh ết cho thấy n ng áp ứng hệ thống hi sử dụng b i u hi n PID c sai số giảm dần từ 0.8-0 (rad) hoảng giây mô phỏng, hi sử dụng b i u hi n Fuzzy-PID n ng áp ứng bám hệ thống hi thay ổi cản hệ thống lái ược cải thiện, sai số tín hiệu mong muốn v tín hiệu áp ứng tương ối thấp từ 0, -0,2 (rad) sau hoảng giây mô sai số hơng Hình 7: Đáp ứng hệ thống C2 = 12000 N/rad So sánh kết hảo sát cho thấy n ng áp ứng hệ thống hi sử dụng b i u hi n Fuzzy PID cải thiện t nh trạng ảnh hưởng thay ổi cản hi xe chạy ường C2 = 45000 (N/rad) Sai số tín hiệu mong muốn v tín hiệu áp ứng hi mô men cản t ng hi sử dụng b i u hi n PID c xu hướng t ng theo (sai số ban ầu từ (rad) giảm v hoảng 2.5 giây mô Khi sử dụng b i u hi n Fuzzy-PID sai số giảm tương ối thấp từ 0.1-0.2 (rad) hoảng thời gian giây Hình 8: Đáp ứng hệ thống C2 = 45000 N/rad 16 So sánh kết hảo sát cho thấy n ng áp ứng hệ thống hi sử dụng b i u hi n Fuzzy PID cải thiện t nh trạng ảnh hưởng thay ổi cản hi xe chạy ường C2 = 80000 (N/rad) Sai số tín hiệu mong muốn v tín hiệu áp ứng hi mô men cản t ng hi sử dụng b i u hi n PID c xu hướng t ng theo (sai số ban ầu từ (rad) giảm v hoảng 3.5 giây mô Khi sử dụng b i u hi n Fuzzy-PID sai số giảm tương ối thấp từ 0.1-0.3 (rad) hoảng thời gian giây mơ Hình 9: Đáp ứng hệ thống C2 = 80000 N/rad Tổng hợp ết hảo sát hi sử dụng cho thấy n ng áp ứng hệ thống hi sử dụng b i u hi n Fuzzy PID cải thiện t nh trạng ảnh hưởng thay ổi cản hệ thống lái, sai số tín hiệu mong muốn v tín hiệu áp ứng tương ối thấp từ 0.1-0.2 (rad) ảnh hưởng t nh trạng cản bánh xe v mặt ường Hình 10: Kết mơ điều khiển hệ thống lái điện 17 PHỤ LỤC IV: CHƢƠNG TRÌNH LabVIEW Hình 11: Bộ điều khiển Fuzzy-PID mơi trường LabVIEW Hình 12: Chương trình điều khiển bám sử dụng điều khiển Fuzzy-PID Thử nghiệm o sai số tín hiệu g c quay vơ l ng v g c quay trục lái o mơ h nh thí nghiệm trạng thái bánh xe tiếp xúc với mâm xoay cố ịnh, sử dụng b hi n PID 18 i u Hình 13: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển PID, Zl =420 kG, Zr = 420 kG Hình 14: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển PID, Zl =400 kG, Zr = 450 kG Hình 15: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển PID, Zl = 450 kG, Zr = 400 kG 19 Thử nghiệm o sai số tín hiệu g c quay vơ l ng v g c quay trục lái o mơ h nh thí nghiệm trạng thái bánh xe tiếp xúc với mâm xoay cố ịnh, sử dụng b i u hi n Fuzzy- PID Hình 16: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển Fuzzy-PID, Zl =420 kG, Zr = 420 kG Hình 17: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển Fuzzy-PID, Zl =400 kG, Zr = 450 kG Hình 18: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển Fuzzy-PID, Zl = 450 kG, Zr = 400 kG 20 Thử nghiệm o sai số tín hiệu g c quay vô l ng v g c quay trục lái mơ h nh thí nghiệm trạng thái bánh xe tiếp xúc với mâm xoay cố ịnh Hình 19: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển PID, Zl = 420 kG, Zr = 420 kG Hình 20: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái dùng điều khiển PID, Zl = 425 kG, Zr = 450 kG Hình 21: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái PID, Zl = 450 kG, Zr = 400 kG 21 Thử nghiệm o sai số tín hiệu g c quay vơ l ng v g c quay trục lái mơ h nh thí nghiệm trạng thái bánh xe tiếp xúc với mặt ường nh a Hình 22: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái Fuzzy-PID, Zl = 420 kG, Zr = 420 kG Hình 23: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái Fuzzy-PID, Zl = 400 kG, Zr = 450 kG Hình 24: Sai số tín hiệu góc quay vơ lăng góc quay trục lái Fuzzy-PID, Zl = 450 kG, Zr = 400 kG 22 PHỤ LỤC V: THỬ NGHIỆM LỰA CHỌN KP VÀ TẠO CẢM GIÁC Thử nghiệm lựa chọn hệ số KP:  Khi chọn Kp = 0.8 Hình 25: Đáp ứng vành tay lái trục cấu lái hệ số đáp ứng Kp = 0.8, thời gian chậm tác dụng 4s, sai số 400 xung Ta c th thấy rõ trắng) v trễ yêu cầu v tốc v g c quay vòng ( ường m u áp ứng ( ường m u ỏ) Hình 26: Đáp ứng vành tay lái trục cấu lái hệ số đáp ứng KP =4, thời gian chậm tác dụng 0,5s, sai số 50 xung Hình 27: Đáp ứng vành tay lái trục cấu lái hệ số đáp ứng KP =10, thời gian chậm tác dụng 0,05s, sai số 16 xung 23 Hình 28: Đáp ứng vành tay lái trục cấu lái hệ số đáp ứng KP = 17.2, thời gian chậm tác dụng 0,001s, sai số xung Hình 29: Vùng ổn định với KP = 20 Qua phần th c nghiệm i u hi n th c nghiệm xác ịnh thời gian áp ứng cấu i u hi n theo hệ số thích ứng i u hi n ng sử dụng phần m m LabView Thông qua th c nghiệm Kp cho thấy giá trị Kp thay ổi từ 5- 7.2 l vùng i u hi n ổn ịnh hệ thống lái hông trục lái với trễ từ 7-12 xung Ở vùng giá trị thấp cấu lái áp ứng trễ so với cấu i u hi n lái từ 450 – 30 xung Vùng Kp ngo i l vùng ổn ịnh hệ thống ng hông áp ứng ịp quán tính hí hệ thống Thử nghiệm tái tạo mơ men cảm giác lái: Hình 30: Thử nghiệm tạo mô men cảm giác lái phụ thuộc vào góc đánh lái 24 Hình 31: Thử nghiệm tạo mơ men cảm giác lái vị trí giới hạn Tổng hợp th nh phần mô men cảm giác ta c th tổng hợp th nh mô men tái tạo cảm giác lái mô h nh Tùy theo hệ số cảm giác v vận tốc chạy xe tổng hợp lại ược thị sau: Hình 32: Thử nghiệm tạo mô men cảm giác lái vận tốc chạy xe 30 km/h Hình 33: Thử nghiệm tạo mô men cảm giác lái vận tốc chạy xe 45 km/h Từ bi u l c tổng hợp ta c th xây d ng ược thị phản hồi cảm giác lái vô l ng ứng với chế tốc chạy xe v 25 i u hi n chạy xe ... ba hệ thống điều khiển chính: hệ thống điện tử tô điều khiển độc lập, hệ thống điện tử ô tô điều khiển kết hợp, hệ thống điện tử tơ điều khiển tích hợp 1.1.1 Hệ thống điều khiển độc lập Hệ thống. .. làm chủ công nghệ lái xe ô tô đại Việt Nam Trên sở nghiên cứu hệ thống lái điện tiến hành nghiên cứu hệ thống điều khiển qua dây dẫn khác (Drive By Wire) ô tô Các sản phẩm trình nghiên cứu phần... lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái điện, hệ thống lái tự động Mặc dù mặt kết cấu hệ thống lái khác biệt,