Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn tt

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Ở Việt Nam, đồn xe sơ mi rơ mc (gọi tắt ĐXSMRM) loại đoàn xe sử dụng tương đối phổ biến Khi quay vòng, ĐXSMRM thường ổn định ngang Mất ổn định ngang gồm hai trình nhau: (i) ổn định hướng (Yaw Instability), (ii) ổn định lật ngang (Roll Instability) Khi chuyển đường, cho dù chưa ổn định hướng ĐXSMRM va chạm lề đường chướng ngại vật tương tự đồn xe bị lật vấp (tripped Rollover), đường có hệ số bám thấp Vì vâ ̣y, viê ̣c nghiên cứu đô ̣ng lực ho ̣c đoàn xe nói chung và nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động đoàn xe nói riêng là vấ n đề có ý nghiã cấ p bách hiê ̣n ở Viê ̣t Nam Mục tiêu nghiên cứu Khi chuyển đường biên độ góc quay bánh xe dẫn hướng, tần số đánh lái, vận tốc đoàn xe ảnh hưởng tới vi phạm đường dẫn đến lật vấp Nghiên cứu xác định vùng điều khiển để ĐXSMRM chuyển đường mà không bị vi phạm đường làm sở thiết kế hệ thống cảnh báo điều khiển làm tăng tính ổn định chuyển động Đối tượng nghiên cứu ĐXSMRM gồm: Xe đầu kéo (XĐK) MAZ 543203-220; Sơ mi rơ mc (SMRM) DV-CSKS-400NA Phương pháp nghiên cứu Lập mơ hình Động lực học ĐXSMRM, thí nghiệm quay vòng Phạm vi nghiên cứu Sự ổn định quỹ đạo xảy đồn xe quay vòng chuyển đường Trong khuôn khổ luận án, nghiên cứu sinh nghiên cứu trình chuyển đường xác định hành lang qt an tồn nhằm tránh q trình lật vấp Nội dung luận án Bố cục luận án trình bày theo chương sau: (1) Tổng quan; (2) Mơ hình động lực học ĐXSMRM nghiên cứu chuyển đường; (3) Khảo sát ổn định quỹ đạo chuyển động ĐXSMRM chuyển đường; (4) Nghiên cứu thực nghiệm Những kết luận án (i) Xây dựng mơ hình 28 bậc tự cho đồn xe sơ mi rơ mc với XĐK cầu SMRM cầu Mơ hình khảo sát trạng thái ổn định quỹ đạo với quy luật đánh lái khác nhau; (ii) Luận án xác định vùng điều khiển theo hai thông số tần số đánh lái vận tốc đồn xe biên độ góc quay bánh xe dẫn hướng cụ thể làm sở để thiết kế hệ thống cảnh báo điều khiển ĐXSMRM chuyển đường; (iii) Đã thiết lập phương pháp xây dựng hệ thống thí nghiệm để kiểm chứng mơ hình đồn xe sơ mi rơ mc chuyển đường Ý nghĩa thực tiễn luận án Luận án xây dựng mơ hình ĐXSMRM để nghiên cứu trình ổn định quỹ đạo chuyển động Đã sử dụng mơ hình để khảo sát ảnh hưởng số thông số điều khiển đến ổn định quỹ đạo chuyển đường đặc trưng Ý nghĩa khoa học luận án Phương pháp xác định vùng điều khiển theo hai thông số có ý nghĩa thực tiễn khoa học nghiên cứu cảnh báo điều khiển chống vi phạm đường trạng thái chuyển đường Chương TỔNG QUAN 1.1 Xu phát triển đoàn xe, vấn đề ổn định chuyển động tính cấp thiết 1.1.1 Xu phát triển đồn xe Đồn xe có ưu điểm vận chuyển nhiều hàng hóa đơn vị cơng suất động phí vận chuyển thấp vận chuyển hàng hóa có kích thước khối lượng lớn Đồn xe phát triển mạnh Thế giới Việt Nam 1.1.2 Tai nạn Giao thơng Do kích thước lớn có thân nên tham gia giao thơng đoàn xe thường gây tai nạn ổn định trượt lật Khi đường có hệ số bám thấp, số trường hợp, chưa ổn định trượt vượt hành lang xẩy lật vấp 1.1.3 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Hình 1.2 rõ mối quan hệ động lực học “Người-Xe-Đường” Đồn xe có cụm cầu, tùy theo trạng thái vật lý cầu mà ĐXSMRM có dạng trượt ngang (hình 1.3) Hình 1.3a tượng trưng cho dao động SMRM: động lực học ngang bánh xe vùng tuyến tính ổn định biên độ lớn lật vấp Hình 1.3b trạng thái trượt ma sát cầu 3, đoàn xe dễ rơi vào ổn định hướng lật Hình 1.3c trạng thái cầu trượt ngang, gập thân xe Hình 1.2 Sơ đồ tương tác Đường-ĐXSMRM-Người lái Hình 1.3 Sự trượt ngang đồn xe Trong thực tế, trạng thái chuyển đường thường xuyên, xuất dạng trượt ngang hình 1.3; cho dù ổn định ngang (vùng tuyến tính) vi phạm đường (va chạm ngang) xe lật vấp Vì nghiên cứu trạng thái giới hạn lật vấp chuyển đường cần thiết 1.2 Tình hình nghiên cứu Thế giới Việt Nam ổn định quỹ đạo chuyển động 1.2.1 Tình hình nghiên cứu Thế giới (a) Mơ hình: Có nhiều tác giả đề xuất mơ hình: Schmid [57], Collins Wong [29], Fancher [34], Dugoff Murphy [31], Jindra [40, 41] nghiên cứu ổn định động lực học cuả đồn xe phân tích hệ phương trình tuyến tính (b) Tiêu chí đánh giá: Trong nghiên cứu ổn định quỹ đạo, thường đánh giá theo LTR, RA, góc gập thân xe  k 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam (a) Mơ hình: Ở Việt Nam khơng có nhiều nghiên cứu liên quan đến đề tài ổn định đồn xe Có số cơng trình nghiên cứu động lực học ĐXSMRM Nguyễn Thanh Tùng [12, 13] (b) Tiêu chí: Khi nghiên cứu lật quán tính, sử dụng tiêu hệ số phân bố tải trọng ngang LTR (Load Transfer Ratio) biểu thị mức độ tách bánh phía cung quay vòng thơng số tương đương hệ số gia tốc ngang RAR (Rearward Amplication Ratio) đặc trưng cho đặc tính quay vòng XĐK SMRM Hai thơng số phù hợp cho đánh giá lật quán tính 1.3 Các tiêu, thông số đánh giá ổn định quỹ đạo chuyển động Đánh giá chuyển đường theo tiêu chuẩn ISO14791:2000 [38] đánh giá ổn định ngang ĐXSMRM theo thông số: (i) Độ dịch chuyển ngang động (Dynamic Offtracking); (ii) Hệ số gia tốc RAR (Rearward Amplification Ratio); 1.4 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp, phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xác định vùng điều khiển để ĐXSMRM chuyển đường mà khơng bị vi phạm đường làm sở thiết kế hệ thống cảnh báo điều khiển làm tăng tính ổn định chuyển động; hạn chế lật vấp 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu Đồn xe sơ mi rơ mc gồm XĐK ”MAZ 543203-220” SMRM “DVCSKS-400NA” 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm 1.4.4 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trình chuyển với số thơng số sử dụng góc quay bánh xe dẫn hướng, tần số đánh lái quy luật hình Sin đường phẳng có hệ số bám thấp 1.4.5 Cấu trúc luận án (1) Tổng quan; (2) Xây dựng mơ hình động lực học đồn xe sơ mi rơ moóc nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động; (3) Khảo sát ổn định quỹ đạo chuyển động đồn xe sơ mi rơ mc chuyển đường; (4) Nghiêu cứu thực nghiệm 1.5 Kết luận chương Khi chuyển đường biên độ góc lái, tần số đánh lái, vận tốc xe có ảnh hưởng đến hành lang quét (Offtracking) đoàn xe Khi chuyển đường đồn xe sơ mi rơ mc bị dịch chuyển thừa (Overshoot) dịch chuyển thiếu (Undershoot) [35] Hành lang di chuyển đồn xe sơ mi rơ mc bị giới hạn kích thước đường theo tiêu chuẩn Chương MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỒN XE SƠ MI RƠ MC NGHIÊN CỨU CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG 2.1 Phân tích cấu trúc giả thiết lập mơ hình 2.1.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM Đồn xe sơ mi rơ moóc có hai khối lượng treo bốn khối lượng khơng treo; có ba liên kết khớp yên ngựa, hệ thống treo lốp đường 2.1.2 Các giả thiết xây dựng mơ hình Cấu trúc đồn xe sơ mi rơ moóc đối xứng qua trục dọc xe; Khung XĐK SMRM cứng tuyệt đối; không dịch ngang khối lượng treo không treo mà lắc ngang; khớp yên ngựa lý tưởng 2.2 Mơ hình động lực học nghiên cứu chuyển đường ĐXSMRM 2.2.1 Hệ quy chiếu 2.2.2 Hệ lực mơ men Có dạng lực mơ hình: (i) Lực tương tác bánh xe Fxị, Fyij, Fzij; (ii) Lực liên kết khối lượng treo với khối lượng không treo (nội lực hệ thống treo); (iii) Lực khớp yên ngựa Hình 2.1 Hệ quy chiếu ĐXSMRM Hình 2.3 Mơ hình động lực học XĐK mặt phẳng đường Hình 2.4 Mơ hình động lực học SMRM mặt phẳng đường Hình 2.5 Sơ đồ lực tác động lên khối lượng treo XĐK mặt phẳng XOZ 2.3 Hệ phương trình mơ tả chuyển động đoàn xe mặt phẳng đường M1 (x1 -y1ψ1 ) = Fx11cosδ11 - Fy11sinδ11 + Fx12cosδ12 - Fy12sinδ12 + Fx21 + Fx22 - Fkx1 - Fwx1  M1 (y1 +x1ψ1 ) = Fy11sinδ11 + Fy11cosδ11 + Fx12sinδ12 + Fy12sinδ12 + Fy21 + Fy22 - Fky1  J z1ψ1 =  Fx12 cosδ12 - Fy12sinδ12  -  Fx11cosδ11 - Fy11sinδ11   b1 +  Fx22 -Fx21  b   +  Fx11sinδ11 + Fy11cosδ11  +  Fx12sinδ12 + Fy12sinδ12   l1 -  Fy21 + Fy22  l + Fky1lk1 (i)   M (x -y ψ ) = Fkx2 +Fx31 +Fx32 +Fx41 +Fx42 - Fwx2 M (y -x ψ ) = F +F +F +F +F ky2 y31 y32 y41 y42  1  J z2 ψ =  Fx32 - Fx31  b3 +  Fx42 - Fx41  b + Fky2l k2 -  Fy31 + Fy32  l3 -  Fy41 + Fy42  l4  2.2.4 Hệ phương trình động lực phương thẳng đứng xác định phản lực lốp-đường m1z  FC11  FK11  FC12  FK12  FC21  FK 21  FC22  FK 22  Fkz1 J   (F  F  F  F )l  (F  F  F  F )l C11 K11 C12 K12 C21 K 21 C22 K 22  y1 ' '   Fkz1l k1  Fkx1 (h  h k1 )  (Fx11  Fx12  Fx' 21  Fx' 22 )(h  r)   M 11  M 12  M 21  M 22   J   (FC12  FK12  FC11  FK11 )w  (FC22  FK 22  FC21  FK 21 )w   x1  FR1 (h  h R1 )  FR (h  h R )  M T1  M T   m z  FC31  FK31  FC32  FK32  FC41  FK 41  FC42  FK 42  Fkz J    (F  F  F  F )l  (F  F  F  F )l C31 K31 C32 K32 C41 K 41 C42 K 42  y2   Fkz l k  Fkx (h  h k )  (Fx' 31  Fx' 32  Fx' 41  Fx' 42 )(h  r)   M 31  M 32  M 41  M 42 (ii)   J x 2  (FC32  FK32  FC31  FK31 )w  (FC42  FK 42  FC41  FK 41 )w   FR (h  h R )  FR (h  h R )  M T3  M T  m Ai z Ai = (FCLi1 + FCLi2 ) - (FCi1 +FKi1 + FCi2 + FKi2 )   J Axiβ Ai = (FCi2 + FKi2 - FCi1 - FKi1 )w i + (FCLi1 - FCLi2 )b i + FRi (h Ri - r) + (Fyi1 + Fyi2 )r + M Ti 2.2.5 Động lực học bánh xe bánh xe đàn hồi JAyijφij = MAij - MBij - (Fxij + fij Fzij )rdij (iii) 2.2.6 Các lực liên kết Lực liên kết (i) khối lượng treo không treo, (ii) XĐK SMRM (iii) kết lốp-đường 2.3 Đặc trưng mơ hình Có mơ đun chính: (i) (ii) (iii) Động lực học mặt phẳng đường (1,2), Động lực học phương thẳng đứng (4,5,6,7,8), Động lực học bánh xe (9, 11, 13) Hình 2.18 Sơ đồ tính 2.4 Điều kiện đầu phương trình vi phân 2.5 Kết luận chương Đã xây dựng mơ hình động lực học quay vòng 28 bậc tự khảo sát động lực học quay vòng khác Chương KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MC KHI CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG 3.1 Mơ tả ĐK khảo sát, phương án khảo sát tiêu đánh giá 3.1.1 Mô tả điều kiện phương án khảo sát a Loại đường khảo sát Theo TCVN 4054:2005 [18] Với loại đường này, chiều rộng đường 3,5m Làn đường dành cho xe giới 7m b Quy luật đánh lái Hình 3.1 Quy luật đánh lái dạng Sin đơn chuyển đường Sử dụng quy luật đánh lái Sin đơn để tạo chuyển động chuyển đường thí nghiệm ổn định ngang ĐXSMRM ISO 14791:2000 khuyến nghị với biên độ góc quay bánh xe dẫn hướng δA tần số đánh lái f hợp lý [30] Với phân tích vậy, luận án định nghĩa quy luật đánh lái góc quay bánh xe dẫn hướng sau: t  t bdsin & t  t kt sin 0 11    sin(2  ft) t (3.1) bd  t  t kt sin  A c Vận tốc xe khảo sát d Các phương án khảo sát Bảng 3.1 Các phương án khảo sát δA(0) f(Hz) Δt(s) v(km/h) Phần trình bày luận án 2:0,5: 4,5 0,370 2,7 50 3.2 0,455; 0,435; 0,4; 0,385; 0,370 2,2:0,1: 2,7 50 3.3 0,4 2,5 46:2:56 3.4 Thông số Phương án PA1: Khảo sát ảnh hưởng biên độ đánh lái Sin chuyển đơn PA2: Khảo sát ảnh hưởng tần số đánh lái chuyển đơn PA3: Khảo sát ảnh hưởng vận tốc xe chuyển đơn 3.1.2 Các tiêu sử dụng để đánh giá ổn định quỹ đạo chuyển động chuyển đường i 1 j  Xij  X m  (1) Lij cos m  (1) Bij sin  m  i 1 j  Yij  Ym  (1) Lij sin  m  ( 1) Bijcos m (3.2) Hình 3.2 Các trạng thái chuyển đường a y1 = y1 + ψ1 x1  a y2 = y2 + ψ2 x max( a y ) RA  max( a y1 ) (3.2) (3.3) 3.2 Khảo sát ảnh hưởng biên độ đánh lái Sin chuyển đơn Hình 3.29 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=20 Hình 3.30 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=2,50 Hình 3.31 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=30 Hình 3.32 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=3,50 Hình 3.33 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=40 10 Hình 3.34 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=4,50 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp tiêu theo biên độ góc lái δA(0) Chỉ tiêu maxY11(m) maxY21(m) 2,5 3,5 4,5 3,414 3,375 3,93 3,879 4,434 4,371 4,921 4,848 5,387 5,304 5,817 5,727 maxY31(m) maxY41(m) 3,389 3,337 3,902 3,827 4,402 4,302 4,886 4,76 5,349 5,196 5,778 5,598 maxY12(m) maxY22(m) 0,915 0,875 1,433 1,379 1,937 1,871 2,426 2,348 2,892 2,804 3,324 3,227 maxY32(m) maxY42(m) 0,912 0,857 1,426 1,347 1,928 1,822 2,414 2,28 2,88 2,716 3,311 3,118 maxY1(m) maxY2(m) 2,123 2,097 2,626 2,587 3,117 3,062 3,592 3,52 4,046 3,956 4,468 4,359 RA Thời điểm xác định RA (s) Thời điểm vi phạm (s) 0,668 0,669 0,671 0,675 0,681 0,69 3,005 3,015 3,030 3,045 3,062 3,085 4,252(P12 ) Vi phạm 4,26(P12 ) Vi phạm x x OK OK 3,982(P11 ) Vi phạm ngồi 3,734(P11 ) Vi phạm ngồi Kết luận Hình 3.35 Đồ thị tổng hợp tiêu theo δA 11 3.3 Khảo sát ảnh hưởng tần số đánh lái chuyển đường đơn Khảo sát trạng thái chuyển đường đơn với quy luật đánh lái dạng Sin đơn hình 3.1 với biên độ đánh lái δA 40 với tần số đánh lái f từ 0,455 đến 0,370Hz (thời gian đánh lái chu kỳ Δt 2,2:2,7s bước 0,1s) hình 3.36 Khảo sát với vận tốc v 50km/h loại đường có hệ số bám φxmax 0,5 Hình 3.44 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,455 Hz Hình 3.45 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,435 Hz Hình 3.46 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,417Hz Hình 3.47 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,4 Hz Hình 3.48 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,385 Hz 12 Hình 3.49 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,370 Hz Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tiêu theo tần số đánh lái f(Hz) 0,455 0,435 0,417 0,4 0,385 0,37 Δt(s) 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 maxY11(m) 4,009 4,261 4,525 4,801 5,088 5,387 maxY21(m) 3,913 4,168 4,435 4,713 5,003 5,304 maxY31(m) 3,950 4,207 4,475 4,755 5,047 5,349 maxY41(m) 3,822 4,074 4,337 4,612 4,898 5,196 maxY12(m) 1,515 1,768 2,032 2,307 2,594 2,892 maxY22(m) 1,413 1,668 1,935 2,213 2,503 2,804 maxY32(m) 1,477 1,735 2,004 2,285 2,576 2,880 maxY42(m) 1,342 1,594 1,857 2,132 2,418 2,716 maxY1(m) 2,656 2,911 3,178 3,456 3,745 4,046 maxY2(m) 2,582 2,834 3,098 3,373 3,659 3,956 RA Thời điểm xác định RA (s) Thời điểm vi phạm (s) 0,620 0,634 0,647 0,659 0,670 0,681 2,889 2,918 2,955 2,99 3,026 3,062 x x x OK OK OK Chỉ tiêu Kết luận 3,783(P12) Vi phạm 4,552(P22 ) Vi phạm 3,981(P11 ) Vi phạm Hình 3.50 Đồ thị thơng số đánh giá theo thời gian đánh lái 13 3.4 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc đoàn xe chuyển đường Khảo sát với δA 40, tần số đánh lái f=0,4Hz đường có hệ số bám φxmax 0,5; vận tốc từ 46(2)56km/h Hình 3.59 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=46 km/h Hình 3.60 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=48 km/h Hình 3.61 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=50 km/h Hình 3.62 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=52 km/h Hình 3.63 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=54 km/h Hình 3.64 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=56 km/h 14 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tiêu theo vận tốc xe v(km/h) Chỉ tiêu maxY11(m) maxY21(m) maxY31(m) maxY41(m) maxY12(m) maxY22(m) maxY32(m) maxY42(m) maxY1(m) maxY2(m) RA Thời điểm xác định RA (s) Thời điểm vi phạm (s) Kết luận 46 48 50 52 54 56 4,338 4,223 4,265 4,119 1,846 1,723 1,794 1,639 2,972 2,880 0,617 4,568 4,466 4,509 4,363 2,075 1,966 2,038 1,883 3,212 3,124 0,638 4,801 4,713 4,755 4,612 2,307 2,213 2,285 2,132 3,456 3,373 0,659 5,035 4,962 5,003 4,863 2,540 2,462 2,533 2,383 3,705 3,623 0,681 5,266 5,209 5,249 5,111 2,771 2,709 2,778 2,631 3,951 3,871 0,703 5,490 5,449 5,487 5,351 2,994 2,949 3,016 2,871 4,191 4,111 0,726 2,953 2,972 2,991 3,012 3,034 3,06 4,67(P22) x x x 4,049(P11) 3,815(P11) Vi phạm OK OK OK Vi phạm Vi phạm ngồi Hình 3.65 Đồ thị thơng số đánh giá theo vận tốc xe 15 3.5 Xác định vùng điều khiển chuyển đường Bảng 3.6 Vùng khảo sát chuyển đường theo tần số lái vận tốc đoàn xe δA 30 16 Bảng 3.7 Vùng chuyển đường theo tần số lái vận tốc đoàn xe δA = 40 Bảng 3.8 Giá trị thông số điều khiển với δA=30 v(km/h) 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Δt1(s) 4,404 4,12 3,89 3,673 3,483 3,31 3,15 3,017 2,89 2,775 2,67 2,572 2,482 2,402 2,327 2,258 f1(Hz) 0,227 0,243 0,257 0,272 0,287 0,302 0,317 0,331 0,346 0,360 0,375 0,389 0,403 0,416 0,430 0,443 RA1 0,622 0,623 0,625 0,628 0,631 0,635 0,641 0,646 0,653 0,66 0,665 0,671 0,68 0,688 0,701 0,712 17 Δt2(s) 4,944 4,64 4,373 4,136 3,925 3,736 3,556 3,412 3,272 3,145 3,029 2,935 2,826 2,737 2,653 2,576 f2(Hz) 0,202 0,216 0,229 0,242 0,255 0,268 0,281 0,293 0,306 0,318 0,330 0,341 0,354 0,365 0,377 0,388 RA2 0,655 0,657 0,66 0,664 0,668 0,672 0,677 0,683 0,689 0,695 0,702 0,71 0,719 0,728 0,738 0,749 Hình 3.68 Đồ thị vùng RA theo vận tốc đoàn xe δA=30 Hình 3.66 Đồ thị vùng tốc độ đánh lái theo vận tốc đồn xe δA=30 Hình 3.67 Đồ thị vùng tần số đánh lái theo vận tốc đồn xe δA=30 Bảng 3.9 Giá trị thơng số điều khiển với δA=40 v(km/h) Δt1(s) f1(Hz) RA1 Δt2(s) f2(Hz) RA2 30 3,857 0,259 0,578 4,274 0,234 0,607 32 3,618 0,276 0,58 4,015 0,249 0,612 34 3,409 0,293 0,583 3,786 0,264 0,616 36 3,22 0,311 0,586 3,584 0,279 0,62 38 3,056 0,327 0,594 3,404 0,294 0,626 40 2,908 0,344 0,599 3,243 0,308 0,631 42 2,775 0,360 0,605 3,099 0,323 0,638 44 2,654 0,377 0,614 2,97 0,337 0,646 46 2,545 0,393 0,622 2,853 0,351 0,655 48 2,447 0,409 0,63 2,748 0,364 0,664 50 2,359 0,424 0,641 2,654 0,377 0,676 52 2,28 0,439 0,653 2,569 0,389 0,688 54 2,21 0,452 0,665 2,495 0,401 0,702 56 2,149 0,465 0,679 2,429 0,412 0,717 58 2,098 0,477 0,692 2,371 0,422 0,732 60 2,056 0,486 0,706 2,321 0,431 0,745 18 Hình 3.69 Đồ thị vùng tốc độ đánh lái theo vận tốc xe δA=40 Hình 3.70 Đồ thị vùng tần số đánh lái theo vận tốc xe δA=40 Hình 3.71 Đồ thị vùng RA theo vận tốc đoàn xe δA=40 3.6 Kết luận chương - Khảo sát ảnh hưởng δA đến ổn định quỹ đạo ĐXSMRM nghiên cứu chuyển đường đơn Với δA=30 3,50 ứng với quy luật đánh lái Sin đơn tốc độ đánh lái 2,7s đoàn xe chuyển đường đơn với vận tốc 50km/h, đường có hệ số bám max 0,5 ĐXSMRM chuyển đường đủ; - Khảo sát ảnh hưởng góc lái vận tốc xe đến ổn định quỹ đạo ĐXSMRM nghiên cứu chuyển đường đơn Với δA=40 ứng với quy luật đánh lái Sin đơn tần số đánh lái 0,4Hz đoàn xe chuyển đường đơn với vận tốc 48, 50, 52km/h, đường có hệ số bám max 0,5 ĐXSMRM chuyển đường đủ; - Khảo sát ảnh hưởng tốc độ đánh lái đến ổn định quỹ đạo ĐXSMRM nghiên cứu chuyển đường đơn Với δA=40 ứng với quy luật đánh lái Sin đơn tốc độ đánh lái 2,4:2,6s đoàn xe chuyển đường đơn với vận tốc 50km/h, đường có hệ số bám max 0,5 ĐXSMRM chuyển đường đủ; - Khảo sát ảnh hưởng theo hai thông số tần số đánh lái f (thời gian đánh lái Δt) vận tốc đoàn xe v đến ổn định quỹ đạo ĐXSMRM chuyển đường đơn với trường hợp khảo sát cụ thể bảng 3,6; 3.7 ứng với δA 30 40; - Đề xuất phương pháp xác định vùng điều khiển theo hai thông số tần số đánh lái f (tốc độ đánh lái Δt) vận tốc đoàn xe v đến ổn định quỹ đạo ĐXSMRM chuyển đường đơn với trường hợp khảo sát cụ thể 19 bảng 3.8;3,9 đồ thị tương ứng từ 3.66 đến 3.71 ứng với biên độ góc quay bánh xe dẫn hướng δA 30 40; - Đề xuất hệ số RA làm thông số tương đương với trạng thái ổn định chuyển đường Với khoảng hệ số RA cho trường hợp làm sở xác định thời điểm cảnh báo điều khiển sớm chuyển đường với quy luật góc lái dạng Sin đơn Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích, đối tượng thơng số thí nghiệm 4.1.1 Mục đích thí nghiệm: Kiểm chứng mơ hình Đo góc quay vơ lăng, vận tốc góc quay bánh xe bị động, đo gia tốc ngang 4.1.2 Đối tượng thí nghiệm 4.1.3 Các thơng số thí nghiệm Bảng 4.1 Các thơng số thí nghiệm STT Thơng số Góc quay vô lăng Vận tốc xe (Longitudinal Velocity) Gia tốc ngang điểm trước XĐK Gia tốc ngang điểm sau XĐK Gia tốc ngang điểm trước SMRM Gia tốc ngang điểm sau SMRM Ký hiệu δVL(0) Cảm biến Encoder-1 Vị trí V vx(km/h) Encoder-2,3 E1,2 ayP1(m/s2) ayP2(m/s2) ayP3(m/s2) P1 MMA7361L [30] ayP4(m/s2) Hình 4.2 Sơ đồ vị trí gắn cảm biến 4.2 Thiết bị thí nghiệm + Cảm biến gia tốc MMA7361L + Cảm biến đo vận tốc goc + Hộp xử lý tín hiệu & kết nối máy tính NI USB-6210 20 P2 P3 P4 4.2.4 Sơ đồ thí nghiệm Hình 4.6a Sơ đồ thí nghiệm quay vòng ĐXSMRM 4.3 Các phương án thí nghiệm 4.3.1 Mơ tả thí nghiệm 4.3.2 Các phương án thí nghiệm Bảng 4.2 Bảng phương án thí nghiệm TT Thơng số Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Vận tốc (km/h) 28 30 35 Loại đường Ướt Khô Khô 4.3.4 Thiết lập điều kiện tương quan thí nghiệm mơ 4.4 Kết thí nghiệm so sánh với mô 4.4.1 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm đo góc quay vơ lăng δVL, vận tốc dọc đồn xe vx gia tốc ngang ayP1, ayP2, ayP3, ayP4 Các kết gia tốc ngang có lọc Kalman lọc tích hợp Labview 4.4.2 So sánh kết thí nghiệm với kết mơ 4.4.2.1 Kết so sánh thí nghiệm đường ướt v=28km/h Với vận tốc 28km/h, kết mơ thí nghiệm có độ lệch khơng lớn hình 4.12 đến 4.15 21 Hình 4.12 Đồ thị so sánh ayP1 Hình 4.13 Đồ thị so sánh ayP2 Hình 4.14 Đồ thị so sánh ayP3 Hình 4.15 Đồ thị so sánh ayP4 Bảng 4.3 Các tiêu so sánh thí nghiệm mô vận tốc xấp xỉ 28km/h v(km/h) ayP1 ayP2 ayP3 ayP4 Hệ số tương quan Pearson 0.986 0.991 0.981 0.987 RMSE 0.162 0.112 0.171 0.116 Các sai số RMSE (Root Mean Square Errors [51]) tính theo công thức 4.3 cho thấy mức độ lệch chuẩn nhỏ 0,171, bảng 4.5 Trong độ tương quan R (Pearson Correlation [54]), tính theo cơng thức 4.2 đạt mức nhỏ 0,981, bảng 4.4  a N R= yTNi -a yTN  a yMPi -a yMP  i=1  a N i=1 yTNi -a yTN   a N yMPi -a yMP  (4.2) RMSE= 2 N   a yTNi -a yMPi  (4.3) N i=1 i=1 4.4.2.2 Kết so sánh thí nghiệm đường khơ vận tốc 30km/h Hình 4.18 Đồ thị so sánh ayP1 Hình 4.19 Đồ thị so sánh ayP2 Hình 4.20 Đồ thị so sánh ayP3 Hình 4.21 Đồ thị so sánh ayP4 22 4.4.2.3 Kết so sánh thí nghiệm khơ vận tốc khoảng 35km/h Hình 4.24 Đồ thị so sánh ayP1 Hình 4.25 Đồ thị so sánh ayP2 Hình 4.26 Đồ thị so sánh ayP3 Hình 4.27 Đồ thị so sánh ayP4 Bảng 4.4 Chỉ tiêu hệ số tương quan Pearson mơ thí nghiệm v(km/h) Thời gian so sánh (s) ayP1 ayP2 ayP3 ayP4 28 0÷13 0.986 0.991 0.981 0.987 30 0÷14 0.988 0.985 0.988 0.992 35 0÷12 0.988 0.984 0.989 0.996 4.5 Kết luận chương Đã xây dựng hệ thống thí nghiệm động lực học ĐXSMRM;Thực thí nghiệm đo gia tốc ngang điểm giới hạn XĐK SMRM ĐXSMRM đối tượng nghiên cứu chế độ khơng tải Thí nghiệm với mức vận tốc 28,30,35 km/h đánh lái hinh sin; Kết thí nghiệm cho quy luật tương đồng với kết thu từ tính tốn khảo sát mơ hình 23 Kết luận Các kết đạt a) Đã phân tích tính cấp thiết việc nghiên cứu xác định ổn định quỹ đạo chuyển động ĐXSMRM Đối với đoàn xe, với kích thước lớn, khối lượng lớn kết cấu nhiều thân ổn định quỹ đạo chuyển động vấn đề phức tạp Khi chuyển đường biên độ góc lái, tần số đánh lái, vận tốc xe có ảnh hưởng đến hành lang quét (Offtracking) đồn xe sơ mi rơ mc b) Đã trình bày sở lý thuyết phương pháp xây dựng mô hình động lực học chuyển động 28 bậc tự ĐXSMRM phương pháp hệ nhiều vật sử dụng hệ phương trình Newton-Euler c) Khảo sát ảnh hưởng biên độ, vận tốc đánh lái, vận tốc ô tơ chuyển đường đơn đường có hệ 0,5 d) Khảo sát ảnh hưởng theo hai thông số tần số đánh lái vận tốc đoàn xe đến ổn định quỹ đạo đoàn xe sơ mi rơ moóc chuyển đường đơn e) Đề xuất hệ số RA làm thông số tương đương với trạng thái ổn định chuyển đường f) Lựa chọn phương pháp, thiết bị thí nghiệm xây dựng quy trình thí nghiệm phù hợp với điều kiện nghiên cứu Việt Nam Một số hạn chế luận án Chưa khảo sát trạng thái chuyển đường đồn xe sơ mi rơ mc vận tốc lớn 60km/h; hệ số bám khác Hướng nghiên cứu Hướng nghiên cứu mở rộng vùng khảo sát miền thông số sử dụng thông số kết cấu đoàn xe đến ổn định quỹ đạo chuyển động đồn xe sơ mi rơ mc Từ kết khảo sát đề xuất, thiết kế hệ thống cảnh báo điều khiển nhằm tăng tính ổn định quỹ đạo chuyển động an tồn đồn xe sơ mi rơ mc điều kiện sử dụng 24 ... đồn xe sơ mi rơ mc chuyển đường; (4) Nghiêu cứu thực nghiệm 1.5 Kết luận chương Khi chuyển đường biên độ góc lái, tần số đánh lái, vận tốc xe có ảnh hưởng đến hành lang quét (Offtracking) đoàn xe. .. lang quét (Offtracking) đoàn xe Khi chuyển đường đồn xe sơ mi rơ mc bị dịch chuyển thừa (Overshoot) dịch chuyển thiếu (Undershoot) [35] Hành lang di chuyển đoàn xe sơ mi rơ mc bị giới hạn kích thước... quỹ đạo chuyển động đoàn xe sơ mi rơ moóc Từ kết khảo sát đề xuất, thiết kế hệ thống cảnh báo điều khi n nhằm tăng tính ổn định quỹ đạo chuyển động an toàn đoàn xe sơ mi rơ moóc điều kiện sử dụng