Mô hình hóa và mô phỏng động lực học ô tô bằng phần mềm matlab – simulink và carsim

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN CƠNG VINH MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB - SIMULINK VÀ CARSIM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng- Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN CƠNG VINH MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB - SINULINK VÀ CARSIM Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60.52.01.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Đông Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Mọi kết nghiên cứu ý tưởng tác giả khác có trích dẫn đầy đủ Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Luận văn chưa bảo vệ hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ toàn quốc nước chưa công bố phương tiện thông tin Tôi xin hồn tồn chịu trách nhiệm mà tơi cam đoan Tác giả Nguyễn Công Vinh MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ DẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI 1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TẠI VIỆT NAM CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 10 2.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ 10 2.1.1 Các giả thiết xây dựng mơ hình mơ động lực học tơ 10 2.1.2 Hệ tọa độ 11 2.1.2.1 Hệ tọa độ cố định 11 2.1.2.2 Hệ tọa độ thân xe 12 2.1.3 Các lực tác dụng lên ô tô 13 2.1.3.1 Lực tác dụng mặt phẳng dọc 13 2.1.3.2 Lực tác dụng mặt phẳng ngang 14 2.2 MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ 15 2.2.1 Mơ hình tính tốn lốp xe 17 2.2.1.1 Góc lệch hướng chuyển động bánh xe 18 2.2.1.2 Góc lệch bên bánh xe 19 2.2.1.3 Lực tác dụng lên bánh xe 20 2.2.2 Mơ hình vết bánh xe 21 2.2.2.1 Xây dựng mơ hình 21 2.2.2.2 Xây dựng hệ phương trình vi phân 23 2.2.3 Mơ hình hai vết bánh xe 24 2.2.3.1 Xây dựng mơ hình 24 2.2.3.2 Xây dựng hệ phương trình vi phân 26 2.2.4 Phương trình mơ tả động lực học chuyển động ô tô 29 2.2.4.1 Hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động ô tô 29 2.2.4.2 Phương trình khơng gian trạng thái mô tả chuyển động ô tô 34 CHƯƠNG MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLABSIMULINK VÀ CARSIM 37 3.1 PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK VÀ CARSIM ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 37 3.1.1 Các công cụ giải hệ phương trình vi phân động lực học tơ 37 3.1.2 Giới thiệu phần mềm Matlab-Simulink ứng dụng tốn động lực học tô 37 3.1.2.1 Giới thiệu Matlab 37 3.1.2.2 Giới thiệu Simulink 38 3.1.3 Giới thiệu phần mềm CarSim mô động lực học ô tô 41 3.2 THIẾT LẬP MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK VÀ CARSIM 42 3.2.1 Sơ đồ thuật tốn mơ động lực học tơ 42 3.2.2 Xây dựng mô hình tơ mơ động lực học phần mềm CarSim 44 3.2.3 Kết nối CarSim với Simulink 45 3.2.4 Sơ đồ mơ hình mơ động lực học ô tô Matlab-Simulink 46 3.2.5 Sơ đồ tổng thể mô động lực học ô tơ Matlab-Simulink CarSim 46 3.3 MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB– SIMULINK VÀ CARSIM 47 3.3.1 Thông số mô 47 3.3.2 Mơ hình khơng gian trạng thái động lực học ô tô 48 3.3.3 Nhập thơng số đầu vào cho mơ hình mơ 48 3.3.4 Mô động lực ô tô phần mềm Matlab-Simulink CarSim 49 3.3.4.1 Điều kiện mô 49 3.3.4.2 Mô động lực học ô tô phần mềm Simulink 50 3.3.4.3 Kết mô 51 3.4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK VÀ CARSIM 53 3.4.1 Sử dụng công cụ Parameter Estimation Simulink xác định thông số mô hình 53 3.4.2 Kết nhận dạng thông số 55 3.5 THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT TRẠNG THÁI THEO PHƯƠNG PHÁP GÁN ĐIỂM CỰC 56 3.5.1 Xét tính chất mơ hình khơng gian trạng thái 56 3.5.1.1 Tính ổn định hệ thống 56 3.5.1.2 Tính điều khiển 57 3.5.1.3 Tính quan sát 57 3.5.2 Thiết kế quan sát trạng thái 57 3.5.2.1 Xác định ma trận quan sát trạng thái 57 3.5.2.2 Thiết kế quan sát trạng thái phần mềm Matlab-Simulink 59 3.6 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ỨNG VỚI BỘ THÔNG SỐ MỚI 60 3.6.1 Mô với tham số 60 3.6.2 Đánh giá kết mô 63 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 64 4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 64 4.1.1 Mô vận tốc 35 km/h 64 4.1.2 Mô vận tốc 45 km/h 67 4.1.3 Mô vận tốc 85 km/h 70 4.1.4 Mô vận tốc 110 km/h 73 4.2 BÀN LUẬN 76 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 77 KẾT LUẬN 77 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 78 KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 TÓM TẮT Tên đề tài: “Mơ hình hóa mơ động lực học tô phần mềm MatlabSimulink CarSim” Học viên: Nguyễn Cơng Vinh Chun ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 60.52.01.16 Khóa: K30 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Nghiên cứu động lực học ô tô phát triển Tuy nhiên, với phương pháp thí nghiệm đo đạc có độ xác cao đòi hỏi đầu tư nhiều chi phí thời gian Hiện phương pháp mơ hình hóa mơ động lực học ô tô thực rộng rải nhờ vào khả ứng dụng phần mềm máy tính giảm chi phí giảm thời gian nghiên cứu Trong nội dung nghiên cứu thực phần mềm Matlab-CarSim loại xe tơ du lịch, trình bày nội dung xây dựng mơ hình mơ động lực học tơ có ba bậc tự kết hợp với chuyển động nghiêng, chuyển động quay chuyển động ngang Mơ hình mơ cho phép khảo sát tính tốn, mơ thơng số động lực học trình chuyển động xe ô tô thông qua bốn thông số Các thơng số mơ hình xác định cơng cụ Parameter Estimation Simulink Tính tương thích mức độ xác mơ hình mơ kiểm chứng thực nghiệm với kết xe CarSim Nghiên cứu góp phần rút ngắn thời gian kinh phí, kết nghiên cứu làm sở để thiết kế, cải tiến, chế tạo Từ khóa: Mơ hình hóa, mơ động lực học, nhận dạng thơng số, CarSim, Matlab ABSTRACT Abstract: Automobile dynamics research is now developing However, with the method of measurement experiments with high accuracy but requires much investment time and cost Automobile modeling and simulation is now widely available due to the ability to use software on a computer to reduce costs and reduce study time This study was conducted using the Matlab-CarSim software for passenger car models, describing the content of the automotive dynamics simulator model with three degrees of freedom combined with transitions Tilt, rotary motion and horizontal motion The simulation model allows for surveying and calculating, simulating the dynamic parameters of the movement of cars through four basic parameters Parameters of the model are determined by Parameter Estimation tool in Simulink The compatibility and accuracy of the simulation model is experimentally verified with the results of the car on CarSim This research contributes to shorten time and funding, research results as a basis for design, improvement and fabrication Key word: Modeling, Dynamic Simulation, Parameter Identification, CarSim, Matlab DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 𝛼 Góc lệch bên bánh xe, (rad) 𝛼 Góc lệch bên trung bình hai bánh xe cầu trước, (rad) 𝛼 Góc lệch bên trung bình hai bánh xe cầu sau, (rad) 𝛽 Góc lệch hướng chuyển động vị trí trọng tâm xe, (rad) 𝛽 Góc lệch hướng chuyển động bánh xe cầu trước, (rad) 𝛽 Góc lệch hướng chuyển động bánh xe cầu sau, (rad) 𝛿 𝛿 Góc quay bánh xe dẫn hướng quanh trục z hệ tọa độ thân xe, (rad) Góc lái bánh xe cầu trước, (rad) 𝛿 Góc lái bánh xe cầu sau, (rad) 𝑙 Chiều dài sở ô tô, (m) 𝐵 Chiều rộng sở ô tô, (m) 𝑎 Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu trước, (m) 𝑎 Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu sau, (m) ℎ Khoảng cách từ tâm lắc đến trọng tâm khối lượng treo, (m) 𝑚 Khối lượng ô tô, (kg) C Trọng tâm xe 𝐶 𝐶 Hệ số ảnh hưởng chuyển động lắc ngang đến góc lệch bên bánh xe Hệ số ảnh hưởng chuyển động lắc ngang đến góc lệch bên bánh xe trước Hệ số ảnh hưởng chuyển động lắc ngang đến góc lệch bên bánh xe sau Độ cứng quay vòng bánh xe trước, (N/rad) 𝐶 Độ cứng quay vòng bánh xe sau, (N/rad) 𝐶 Độ cứng quay vòng bánh xe trước bên trái, (N/rad) 𝐶 Độ cứng quay vòng bánh xe trước bên phải, (N/rad) 𝑐 𝐶 Hệ số giảm chấn tương đương chuyển động lắc ngang, (Ns/rad) Hệ số ảnh hưởng lực đẩy nghiêng bánh xe trước 𝐶 Hệ số ảnh hưởng lực đẩy nghiêng bánh xe sau 𝐶 𝐶 𝑘 Độ cứng tương đương chuyển động lắc ngang, (N/rad) 𝐹 Lực dọc, (N) 𝐹 Lực ngang, (N) 𝐹 Lực dọc bánh xe cầu trước, (N) 𝐹 Lực ngang bánh xe cầu trước, (N) 𝐹 Lực dọc bánh xe cầu sau, (N) 𝐹 Lực ngang bánh xe cầu sau, (N) 𝐼 Mơ men qn tính tơ quanh trục x, (kg.m2) 𝐼 Mơ men qn tính tô quanh trục z, (kg.m2) 𝑀 Mô men quay bánh xe trước theo phương ox, (Nm) 𝑀 Mô men quay bánh xe sau theo phương ox, (Nm) 𝑀 v Mô men cản giảm chấn tương đương chuyển động lắc ngang, (Nm) Mô men cản hệ thống treo tương đương chuyển động lắc ngang, (Nm) Vận tốc chuyển động ô tô, (km/h) 𝑣 Vận tốc dọc thân xe hệ tọa độ thân xe, (m/s) 𝑣 Vận tốc ngang thân xe hệ tọa độ thân xe, (m/s) 𝑎 Gia tốc ngang thân xe hệ tọa độ thân xe, (m/s2) 𝜔 = 𝐴𝑉 Tốc độ góc quay thân xe quanh trục x, (rad/s) 𝜔 = 𝐴𝑉 Tốc độ góc quay thân xe quanh trục z, (rad/s) 𝜔̇ Gia tốc góc, (rad/s2) 𝜓 Góc quay thân xe quanh trục z, (rad) 𝜓̇ Tốc độ góc quay thân xe quanh trục z, (rad/s) 𝜑 Góc quay thân xe quanh trục x, (rad) 𝜑̇ Tốc độ góc quay thân xe quanh trục x, (rad/s) u Véc tơ thông số đầu vào 𝑀 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Hệ trục tọa độ cố định 12 Hình 2 Hệ trục tọa độ thân xe 12 Hình Hệ trục tọa độ không gian ba chiều 13 Hình Góc lệch hướng chuyển động ô tô 16 Hình Mơ hình tính toán lốp xe 17 Hình Mơ hình vết ô tô 22 Hình Mơ hình vết ô tô 23 Hình Mơ hình hai vết bánh xe 25 Hình Mơ hình động lực học tơ mặt phẳng ngang 26 Hình 10 Mơ hình vết tương đương có xét đến nghiêng ngang 29 Hình 11 Mơ hình trạng thái động lực học ô tô 35 Hình Giao diện hình Matlab 39 Hình Giao diện hình xây dựng sơ đồ khối 39 Hình 3 Hệ thống thư viện Simulink 40 Hình Thư viện CarSim S-Function 41 Hình Màn hình CarSim 42 Hình Sơ đồ thuật tốn mơ động lực học ô tô 43 Hình Cấu trúc mơ hình động lực học ô tô mặt phẳng đường 43 Hình Mơ hình tơ mơ thiết lập phần mềm CarSim 2016.1 44 Hình Thiết lập thơng số kỹ thuật mơ hình tơ 44 Hình 10 Hoạt hình mơ tơ CarSim 45 Hình 11 Kết kết nối CarSim-Simulink 45 Hình 12 Sơ đồ khối mô động lực học ô tô Simulink 46 Hình 13 Sơ đồ tổng thể mô động lực học ô tô phần mềm MatlabSimulink CarSim 47 Hình 14 Nhập thơng số đầu vào cho mơ hình mơ 49 Hình 15 Sơ đồ khối mô động lực học ô tơ Simulink 50 Hình 16 Vận tốc ngang (Vy, (m/s)) 51 Hình 17 Gia tốc ngang (Ay, (m/s2)) 51 Hình 18 Tốc độ góc quay thân xe quanh trục z (AVz, (rad/s)) 52 Hình 19 Góc quay thân xe quanh trục x (Phi, (rad)) 52 Hình 20 Tốc độ góc quay thân xe quanh trục x (AVx, (rad/s)) 53 Hình 21 Mơ hình động lực học tơ xây dựng mơi trường Simulink 54 Hình 22 Q trình nhận dạng thơng số cơng cụ Parameter Estimation 54 Hình 23 Cửa sổ hình kết thúc q trình nhận dạng thơng số 55 Hình 24 Bộ quan sát trạng thái 58 Hình 25 Mơ hình hệ thống sử dụng quan sát trạng thái 59 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Đức Hiếu, Nghiên cứu đặc tính quay vòng xe du lịch, luận văn thạc sĩ khoa học ngành ô tô, Trường ĐHBK Hà Nội, 2008 [2] Hồ Hữu Hải, Lê Ngọc Trung, Nghiên cứu khảo sát chuyển động ô tô bánh xe dẫn hướng, luận văn thạc sĩ khoa học ngành khí động lực, Trường ĐHBK Hà Nội, 2008 [3] Tạ Tuấn Hưng, Võ Văn Hường, Dương Ngọc Khánh, Xây dựng mơ hình nghiên cứu động lực học quay vòng xe bán mc, Tạp chí GTVT 9/2014 [4] Võ Văn Hường, Nghiên cứu đề xuất mô hình động lực học tơ, viện khí động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội [5] Nguyễn Trọng Du (2008), Nghiên cứu dao động hệ thống treo ô tô có điều khiển, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội [6] Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động tô, Nhà xuất Giao thông, Hà Nội [7] Võ Văn Hường, Thái Mạnh Cầu (2007), Nghiên cứu chuyển động thực tơ mơ hình ¼, Tuyển tập cơng trình Hội nghị học tồn quốc lần thứ VII, Hà Nội, 12/2007 [8] Võ Văn Hường, Thái Mạnh Cầu (2007), Lập mơ hình phẳng nghiên cứu phanh tơ, Tuyển tập cơng trình Hội nghị học tồn quốc lần thứ VII, Hà Nội, 12/2007 [9] Lương Đình Tiến Thắng (2012), Nghiên cứu ảnh hưởng ABS đến hiệu phanh mơ hình động lực học tơ ½, Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2012 [10] Nguyễn Văn Chót (2012), Nghiên cứu ảnh hưởng độ chậm tác dụng đến hiệu phanh, Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2012 [11] Nguyễn Thanh Quang, Nghiên cứu động học, động lực học độ bền hệ thống lái xe Mekong, Luận án tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2001 [12] Trần Văn Như, Đinh Quang Vũ, Đặng Việt Hà, Nguyễn Hữu Mạnh, Phát triển mơ hình động lực học theo phương dọc lốp sở mơ hình Pacejka, Tạp chí Khoa học-Cơng nghệ [13] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Lý thuyết ô tô – máy kéo, Nhà xuất Khoa học – Kỹ thuật, Hà Nội - 2005 [14] Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab Simulink, NXB KHKT, Hà Nội 80 [15] Vũ Quang Thập, Vũ Trung Thành, Đào Đức Thụ, Trịnh Minh Hoàng, Ứng dụng phần mềm matlab/simulink giải tốn động lực học tơ, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [16] Võ Văn Nhật Huy, Đoàn Văn Hoàn, Trần Trung Thành, Nguyễn Thành Nhân, Nghiên cứu phần mềm CarSim mô kiểm nghiệm ô tô, Luận văn tốt nghiệp – Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM, 2011 [17] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Phạm Thục Anh, Mơ hình hóa hệ thống mơ phỏng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [18] Nguyễn Dỗn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002 [19] Phần mềm CarSim 2016.1 [20] Takama Suzuki Masaki Takahashi, Semi Active Suspension Control Considering Lateral Vehicle Dynamics Due to Road Input, Đại học Keio, Nhật Bản [21] Jorge Gómez Fernández “A Vehicle Dynamics Model for Driving Simulators” Đại Học Công Nghệ Chalmers- Thụy Điển, năm 2012 [22] Rajesh Rajamani (2006), Vehicle Dynamics and Control, Springer USA [23] Shu-en Zhao, Yu-ling Li and Xian Qu, Vehicle Handling Dynamics State Estimation Based on Strong Tracking Filter Đại học Cơ điện tử Kỹ thuật ô tô, Trùng Khánh, Trung Quốc [24] Reza N Jazar (2007), Verhicle Dynamics, Theory and Applications, Springer [25] https://www.carsim.com/products/carsim/ [26] Raffaele Di Martino, Modelling and simulation of the dynamic behaviour of the automobile, Universit´e de Haute Alsace Mulhouse, 2005 PHỤ LỤC Phụ lục Chương trình nạp liệu, tính tốn xây dựng mơ hình mô động lực học xe ô tô 1a Chương trình mơ m.file clear all; close all; clc; % CHUONG TRINH CHAY MO HINH MO PHONG % Nguoi viet: nguyen cong vinh % De tai: mo hinh hoa va mo phong dong luc hoc o to bang phan mem matlabsimulink va carsim %========================================================================= % CAC THONG SO CO BAN THIET LAP CHO XE TRONG CARSIM vx = 65/3.6; % m/s m = 1412; % kg ms = 1270; % kg a1 = 1.015; % m a2 = 2.910 - a1; % m Iz = 1536.7; % kgm2 Ix = 536.6; % kgm2 g = 9.81; % m/s2 % THONG SO LUA CHON C_alp_f = 84080; C_alp_r = 58359; C_bet_f = 1.8025; C_bet_r = 0.61004; C_del_phi_f = 0.59146; C_del_phi_r = 0.49728; C_phi_f = 4.9259; C_phi_r = 2.1646; k = 93507; % N/rad , c = 18080; % Ns/rad , h_s = 0.48497; % m , S% XAC DINH CAC GIA TRI RIENG CUA MA TRAN a11 = -(C_alp_f + C_alp_r)/(m*vx); a12 = (C_alp_r*a2 - C_alp_f*a1)/(m*vx) - vx; a13 = (C_alp_f*C_del_phi_f + C_alp_r*C_del_phi_r - C_phi_r - C_phi_f)/m; a14 = (C_alp_f*C_bet_f + C_alp_r*C_bet_r)/(m*vx); a21 = (a2*C_alp_r - a1*C_alp_f)/(Iz*vx); a22 = -(C_alp_f*a1^2 + C_alp_r*a2^2)/(Iz*vx); a23 = (a1*(C_alp_f*C_del_phi_f - C_phi_f) - a2*(C_alp_r*C_del_phi_r C_phi_r))/Iz; a24 = (a1*C_alp_f*C_bet_f - a2*C_alp_r*C_bet_r)/(Iz*vx); a31 = 0; a32 = 0; a33 = 0; a34 = 1; a41 = -ms*h*(C_alp_f + C_alp_r)/(m*vx*Ix); a42 = ms*h*(C_alp_r*a2 - C_alp_f*a1)/(m*vx*Ix); a43 = ms*h*(C_alp_f*C_del_phi_f + C_alp_r*C_del_phi_r - C_phi_r C_phi_f)/(m*Ix)+(ms*g*h-k)/Ix; a44 = ms*h*(C_alp_f*C_bet_f + C_alp_r*C_bet_r)/(m*vx*Ix) - c/Ix; b1 = C_alp_f/m; b2 = a1*C_alp_f/Iz; b3 = 0; b4 = C_alp_f*ms*h/(m*Ix); c11 c12 c13 c14 c21 c31 d1 d2 d3 = = = = = = = = = -(C_alp_f + C_alp_r)/(m*vx); (C_alp_r*a2 - C_alp_f*a1)/(m*vx); (C_alp_f*C_del_phi_f + C_alp_r*C_del_phi_r - C_phi_r - C_phi_f)/m; (C_alp_f*C_bet_f + C_alp_r*C_bet_r)/(m*vx); 0; c22 = 1; c23 = 0; c24 = 0; 0; c32 = 0; c33 = 0; c34 = 1; C_alp_f/m; 0; 0; A = [a11 a12 a13 a14; a21 a22 a23 a24; a31 a32 a33 a34; a41 a42 a43 a44]; B = [b1 b2 b3 b4]'; C = [c11 c12 c13 c14; c21 c22 c23 c24; c31 c32 c33 c34]; D = [d1 d2 d3]'; % XAC DINH MA TRAN HE THONG sys=ss(A,B,C,D); isstable(sys); t=0:0.001:20; % Buoc nhay step(sys,t); % TINH ON DINH CỦA HE THONG P=poly(A); % Da thuc dac tinh, tuong duong P=det(s*I-A)); roots(P); % Cuc cua da thuc hay goi la nghiem cua da thuc; % TINH DIEU KHIEN VA QUAN SAT DUOC CỦA HE THONG Co=ctrb(A,B); % Ma tran dieu khien duoc Ob=obsv(A,C)'; % Ma tran quan sat duoc rank(Co); rank(Ob); % XAC DINH MA TRAN HE SO CUA BO QUAN SAT polo=10*real(pole(sys))+imag(pole(sys))/10*i; % Diem cuc cua khau quan sat polo = [-50, -20, -30, -40]; L=place(A',C',polo).'; % Vecto L phan hoi sai lech trang thai % XAC DINH BO QUAN SAT TRANG THAI est=estim(sys,L); % Xac dinh bo quan sat; 1b Chương trình đánh giá tính ổn định hệ thống >> P=poly(A) P = 1.0e+04 * Columns through 0.0001 0.0042 0.0629 Column 1.1542 >> roots(P) ans = -15.9846 + 5.1509i -15.9846 - 5.1509i -4.7803 + 4.2510i -4.7803 - 4.2510i 0.4005 1c Chương trình đánh giá tính điều khiển hệ thống >>sys=ss(A,B,C,D); >>Co=ctrb(A,B); % Ma tran dieu khien duoc >>rank(Co); % Hang cua ma tran dieu khien duoc ans = 1d Chương trình đánh giá tính quan sát hệ thống >>sys=ss(A,B,C,D); >>Ob=obsv(A,C); % Ma tran quan sat duoc >>rank(Ob); % Hang cua ma tran quan sat duoc ans = 1e Chương trình xác định ma trận hệ số quan sát trạng thái >>polo=10*real(pole(sys))+imag(pole(sys))/10*i; % Diem cuc cua khau quan sat; >>L=place(sys.A',sys.C',polo).'; % Ma tran sai lech quan sat; >>est=estim(sys,L); % Mo hinh bo quan sat; Phụ lục 2: Các khối chức sử dụng để mô Simulink Khối add: Khối Demux: Khối Gain: Khối Mux: Khối State-Space: Khối integrator: Khối Sum: Khối Scope: Phụ lục 3: Kết nối CarSim với Simulink Bước 1: Tại ô “Models” chọn “Models: Simulink”; - Ở ô “No dataset slected” chọn “Link to New Dataset” cửa sổ xuất hiện, mục “Title for new dataset” gõ tên “vinh3” (file liệu simulink mới, Carsim kết nối đến Simulink file này); - Chọn mục “vinh3” vừa thiết lập - Trên cửa sổ mà hình xuất + Ở mục “Simulink Model” chọn đường dẫn đến file simulink “vinh3” vừa tạo; + Ở mục “Live animator refresh rate” chọn tần số “60”; + Tích chọn “Simulink time step = ½ Carsim time step”; + Tại mục Export “I/O Channels” (theo đường dẫn sau: Export  I/O Channels  I/O Channels: Export) + Tại ô “No dataset selected” chọn “Link to new Dataset”, cửa sổ xuất ô “Title for new dataset” gõ tên “vinh3” sau chọn “Create”, hình () - Chọn “vinh3” cửa sổ xuất hiện; - Tại cửa số xuất hiện, ô màu đỏ “Chassis motion” “Steering” ta chọn xuất thông số đầu vào/ra cho mô hình Bước 2: Quay trở lại hình chọn “Send to Simulink” để kết nối mơ hình với Simulink Màn hình hiển thị kết kết nối Carsim-Simulink Phụ lục 4: Nhận dạng thông số động lực học Bước 1: Sơ đồ quan hệ thông số đầu vào/ra mơ hình mơ xây dựng Simulink file “Vinh 4” Bước 2: Tạo file “output_matlab.mat” liệu đầu vào/ra Bước 3: Trên trang Simulink “Vinh 4” Vào “Tools”  “Pramester Estimation Bước 4: Cửa sổ “Control and Estimation Tools Manager”  “Variables”  Chọn “Open”  File “Output_matlab.mat”  Open 10 Bước 5: Chọn liệu đầu vào (góc lái) cho mơ hình Bước 6: Chọn xuất sở liệu thông số đầu ra: 11 Bước 7: Chọn thông số nhận dạng cho mơ hình Bước 8: Chọn xuất liệu 12 Bước 9: Chọn cách thị Bước 10: Q trình nhận dạng thơng số 13 51-54,56-57,61,63-66,72-86,95-103 2-50,55,58-60,62,67-71,87-94 ... CarSim với Simulink 45 3.2.4 Sơ đồ mô hình mơ động lực học tơ Matlab- Simulink 46 3.2.5 Sơ đồ tổng thể mô động lực học ô tô Matlab- Simulink CarSim 46 3.3 MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ... MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB- SIMULINK VÀ CARSIM 42 3.2.1 Sơ đồ thuật tốn mơ động lực học ô tô 42 3.2.2 Xây dựng mơ hình tơ mơ động lực học phần mềm CarSim. .. động ô tô 29 2.2.4.2 Phương trình khơng gian trạng thái mơ tả chuyển động ô tô 34 CHƯƠNG MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM MATLABSIMULINK VÀ CARSIM 37 3.1 PHẦN MỀM MATLAB- SIMULINK