Thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  NGUYỄN THỊ THẮM THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số : 62.52.02.16 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TỰ ĐỘNG HÓA Đà Nẵng – Năm 2020 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN LÊ HÒA Phản biện 1: TS Nguyễn Quốc Định Phản biện 2: TS Võ Như Tiến Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điều khiển tự động hóa họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa điện, Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong xã hội ngày phát triển, nhu cầu sử dụng xe ô tô ngày nhiều Người ta dùng ô tô với nhiều mục đích khác nhau, vận chuyển hành khách, hàng hóa, giao thơng cơng cộng, Nhu cầu cao dẫn đến mật độ ô tô lưu thông đường ngày nhiều nên tai nạn giao thơng ngày cao Do đó, để đảm bảo tính an tồn vấn đề tai nạn giao thơng hướng giải cần thiết nhất, quan tâm nhà thiết kế chế tạo ôtô Ngày nay, với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kỹ thuật điện tử, ngành điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cực mạnh cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa q trình điều khiển ABS Vì lý nên đề tài “Thiết kế điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh” thực cần thiết Mục đích nghiên cứu Mục đích luận văn nghiên cứu sở lý thuyết, đề xuất phương pháp xây dựng chương trình dự báo phù hợp điều khiển PID cho hệ thống chống bó phanh cứng xe tơ Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chống bó cứng phanh xe tô Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình phanh chống bó cứng cho bánh xe ô tô Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu tài liệu điều khiển PID 2 - Nghiên cứu lý thuyết xây dựng mơ hình hoạt động cấu phanh ABS ¼ xe Nghiên cứu thực nghiệm: - Tất công việc đề tài mô kiểm chứng phần mềm Matlab/simulink Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn Nghiên cứu chế tạo điều khiển hệ thống ABS làm việc tối ưu, nhằm ngăn chặn lốp xe bị khóa trình phanh khẩn cấp, điều kiện đường trơn trượt lúc hoản loạn tài xế Bộ điều khiển PID cho hệ thống chống bó phanh cứng xe tơ làm giảm độ trượt phanh khoảng cách thời gian phanh, cải thiện hiệu phanh bề mặt phức tạp Bố cục - Lý chọn đề tài - Mục đích nghiên cứu - Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu - Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn Ngồi phần mở đầu kết thúc, nội dung luận văn trình bày chương với nội dung sau: Chương trình bày tổng quan hệ thống phanh ABS Trong chương 2, tác giả đề cập đến việc xây dựng mơ hình tốn học hệ thống phanh chống bó cứng Chương mơ tả động lực học, hệ thống phanh thuỷ lực ¼ xe Chương mơ đánh giá kết thực MATLAB- Simulink độ trượt, vận tốc bánh khoảng cách dừng xe 3 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH (ABS) 1.1 Giới thiệu chung hệ thống ABS 1.1.1 Tổng quan Hệ thống chống bó cứng phanh - Antilock Brake System (ABS) sử dụng lần máy bay thương mại vào năm 1949, chống tượng trượt khỏi đường băng máy bay hạ cánh Tuy nhiên, kết cấu ABS lúc cịn cồng kềnh, hoạt động khơng tin cậy không tác động đủ nhanh tình Ngày nay, với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kỹ thuật điện tử, ngành điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cực mạnh cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thơng minh, tối ưu hóa q trình điều khiển ABS 1.1.2 Chức Hệ thống chống bó cứng phanh Antilock Brake System (ABS) hệ thống chống trượt an toàn sử dụng phương tiện đường bộ, ô tô, xe máy, xe tải xe buýt ABS hoạt động cách ngăn chặn bánh xe bị khóa phanh, trì khả tiếp xúc chủ động với mặt đường ABS hệ thống tự động sử dụng nguyên tắc phanh ngưỡng phanh nhịp, kỹ thuật thực người lái xe khéo léo trước ABS phổ biến rộng rãi ABS hoạt động với tốc độ nhanh nhiều hiệu hầu hết q trình điều khiển quản lý Mặc dù ABS thường cung cấp khả kiểm soát xe cải thiện giảm khoảng cách dừng bề mặt khô số bề mặt trơn trượt, bề mặt sỏi lỏng tuyết phủ, ABS tăng đáng kể khoảng cách dừng xe, cải thiện khả kiểm soát hướng lái Trên xe ô tô đại, người ta sử dụng hệ thống phanh ABS, hệ thống phanh điều khiển c h o phép tự động điều khiển áp suất dẫn động phanh bánh xe, cho trì độ trượt bánh xe trình phanh nằm vùng độ trượt tối ưu Nhờ tính điều khiển này, q trình phanh, xe vừa có hiệu phanh cao vừa ổn định hướng có tính điều khiển tốt Hình 1.2 Hình 1.2 Quỹ đạo xe phanh có ABS khơng có ABS 1.2 Cấu tạo Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) gồm khối Hình 1.3 - Tín hiệu đầu vào (cảm biến) bao gồm cảm biến tốc độ bánh xe, công tắc chân phanh - Bộ điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit), đồng thời máy phát điện 5 Hình 1.3 Cấu tạo ABS - Cơ cấu chấp hành (đầu ra) bao gồm van điện từ điều khiển dòng dầu phanh vào/ra xy lanh bánh xe, bơm dầu phanh, đèn báo phanh giắc chuẩn đốn 1.2.1 Tín hiệu đầu vào (cảm biến) Làm nhiệm vụ chuyển giao thông tin trạng thái làm việc hệ thống dạng tín hiệu điện, cụ thể dạng xung, on-off, Trong đó, phận quan trọng cảm biến tốc độ bánh xe Nó giúp hộp điều khiển biết tình trạng hoạt động bánh xe tốc độ (km/h), có bị bó cứng hay khơng (khi bó cứng tốc độ 0) Tín hiệu từ cơng tắc chân phanh cho biết trạng thái hoạt động bàn đạp phanh, xe thực phanh đèn phát sáng phía sau xe để phương tiện di chuyển xung quanh nhận biết 1.2.2 Bộ điều khiển điện tử trung tâm ECU Bộ vi xử lý, hay cịn gọi ECU thực cơng việc tiếp nhận thông tin từ cảm biến tốc độ bánh xe khối “các tín hiệu đầu vào”, sau phân tích cho biết bánh xe quay với tốc độ bao nhiêu, có bị bó cứng hay khơng Tiếp đến, ECU truyền lệnh xử lý đến đầu Khi xe di chuyển mà ta thắng lại, ban đầu bánh xe trạng thái bó cứng Để biết điều này, cảm biến tốc độ bánh xe truyền thông tin trạng thái xe ô tô đến vi xử lý, ECU phân tích kết luận xe bị bó cứng phanh, cuối kích hoạt mở van điện từ xả áp suất dầu phanh xy lanh bánh xe hệ thống bơm, bánh xe thực việc quay bình thường 1.2.3 Cơ cấu chấp hành Khối thiết bị đầu đóng vai trị định thực thi nhiệm vụ theo chức năng, dựa vào tín hiệu điều khiển từ ECU Bao gồm có van điện từ, mơ tơ bơm dầu phanh, tín hiệu dùng để chẩn đốn lỗi hệ thống cuối đèn cảnh báo lỗi hệ thống phanh Trong đó, mơ tơ bơm dầu phanh làm nhiệm vụ tạo dịng dầu phanh có áp suất để bơm vào hệ thống van điện từ mở, để phanh bánh xe lại Còn van điện từ giúp đóng mở cửa dầu phanh hệ thống ABS hoạt động 1.3 Nguyễn lý hoạt động hệ thống phanh ABS ABS hoạt động dựa vào cảm biến tốc độ bánh xe, gửi thông tin cho ECU từ ECU biết vận tốc quay bánh xe phát bánh xe có tượng bị “bó cứng” người lái đạp phanh đột ngột Do đó, tượng bánh xe bị trượt khỏi mặt đường Nếu xe không trang bị ABS bánh xe rơi vào tình trạng bị trượt, tức độ bám đường giảm xuống thấp mức cho phép bánh xe, dẫn tới lực truyền cho bánh xe từ động không giúp cho xe tiến lên mà ngược lại gây kiểm soát Lúc này, bánh xe rơi vào tình trạng bị trượt, tức độ bám đường giảm xuống thấp mức cho phép bánh xe, dẫn tới lực truyền cho bánh xe từ động không giúp cho xe tiến lên mà lại gây kiểm sốt Hình 1.12 Sơ đồ ngun lý hệ thống phanh ABS Khi xe có ABS, xử lý hệ thống dựa vào thông số mà cảm biến vận tốc thao tác người lái để đưa áp lực phanh tối ưu cho bánh xe, đảm bảo tính ổn định xe cho phép người lái kiểm soát hướng xe 1.4 Điều khiển hệ thống ABS Trong q trình điều khiển phanh, điều khiển lực phanh sinh bánh xe Tuy nhiên lực phanh bánh xe giá trị khó xác định Vì vậy, để điều khiển lực phanh, người ta nghĩ tới việc điều khiển hệ số trượt lốp xe mặt đường Hình 1.13 Khi trì hệ số trượt nằm vùng định giá trị lực phanh lớn giá trị lực ngang cao đảm bảo hiệu phanh cao ổn định hướng phanh 8 Hình 1.13 Vùng hệ số trượt có lực phanh lớn Việt Nam có số nghiên cứu tiếp cận với hệ thống phanh ABS Những nghiên cứu ban đầu đa số nghiên cứu lý thuyết mô hệ thống ABS phần mềm mô Những nghiên cứu chủ yếu quan tâm tới hiệu ABS trình phanh, ảnh hưởng tới động lực học xe Phương pháp điều khiển PID sử dụng để kiểm soát hoạt động hệ thống ABS, phương pháp điều khiển phổ biến sử dụng rộng rãi việc kiểm sốt q trình phanh xe, đáp ứng thời gian thực tốt, dễ thực tính tốn giá trị "sai số" hiệu số giá trị đo thông số biến đổi giá trị đặt mong muốn 1.5 Kết luận Trong chương giới thiệu tổng quan, chức hệ thống chống bó cứng phanh trình bày cấu tạo hệ thống phanh ABS cảm biến, điều khiển điện tử trung tâm cấu chấp hành trình bày nguyên lý hoạt động ABS 9 CHƢƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ABS 2.1 Mơ hình hệ thống phanh 1/4 xe 2.1.1 Động lực học xe bánh xe Về bản, mơ hình cho tồn xe có kể đến ảnh hưởng tất yếu tố phức tạp cho toán thiết kế hệ thống điều khiển phanh, đó, luận văn mơ hình đơn giản thể đầy đủ đặc trưng hệ thống phanh sử dụng, mơ hình hệ thống phanh cho ¼ xe Hình 2.1 Ngồi ra, để xây dựng mơ hình tốn hệ thống phanh phục vụ cho tốn điều khiển sau này, số giả thuyết sau sử dụng: Xe chuyển động theo phương thẳng mặt đường phẳng, đó, bỏ qua lực tác dụng theo phương ngang - Bỏ qua chuyển động xe theo phương ngang phương thẳng đứng - Bỏ qua ảnh hưởng hệ thống giảm xóc, coi khối lượng ¼ xe phân bố tập trung bánh xe - Bỏ qua lực cản gió lên chuyển động xe Hình 2.1 Động lực học 1/4 xe 10 Áp dụng định luật Newton cho chuyển động xe, ta có m dv   Fx dt (2.1) Trong đó, m khối lượng ¼ xe, v vận tốc chuyển động xe, Fx lực ma sát bánh xe với mặt đường Lực ma sát mô tả định luật Coulomb sau: Fx      Fz      mg (2.2) Trong đó, µ(λ) hệ số ma sát, g gia tốc trọng trường Khi tác động lực phanh lên bánh xe, tốc độ quay bánh xe giảm vận tốc xe giảm theo Áp dụng định luật Newton cho chuyển động quay bánh xe, ta có: J d  Fx R  Tb dt (2.3) Trong đó, J mơ men qn tính, ω vận tốc góc bánh xe, R bán kính bánh xe, Tb mơ men phanh tác dụng lên bánh xe Trong điều kiện lái xe không phanh, vận tốc xe (v) gần vận tốc bánh xe (ωR) Tuy nhiên, có lực phanh tác dụng, vận tốc xe vận tốc bánh xe không Sự khác biệt vận tốc bánh xe vận tốc xe xác định Hệ số trượt cho công thức sau:  v  R v Dễ thấy, điều kiện giá trị từ đến Khi bánh xe bị khóa hồn tồn ( (2.7) nằm khoảng , , tức xe bị trượt hồn tồn đường Khi khơng có lực phanh tác dụng vận tốc bánh xe chuyển đổi hoàn toàn thành vận tốc chuyển động xe, nghĩa 2.1.2 Quan hệ hệ số ma sát hệ số trượt Từ phương trình (2.2), ta thấy hệ số ma sát μ phụ thuộc chủ 11 yếu vào tỷ số trượt λ tham số khác vận tốc xe v, điều kiện mặt đường (nghĩa mặt đường khô, ướt, …), chất lượng lốp xe,…Một mơ hình sử dụng nhiều mơ hình Pacejka [1]        D sin C tan 1 B  E  B  tan 1  B     (2.8) Trong đó, hệ số B, C, D, E phụ thuộc vào loại mặt đường mô tả Bảng 2.1: Bảng 2.1 Tham số mơ hình theo phương trình (2.8) loại mặt đường khác Loại mặt đường B C D E Mặt đường khô 10 1.9 0.97 Mặt đường ướt 12 2.3 0.82 Mặt đường tuyết 0.3 Mặt đường đóng băng 0.1 Đồ thị biểu diễn quan hệ (2.8) với loại mặt đường khác mô tả Hình 2.2 Hình 2.2 Quan hệ μ(λ) theo mơ hình Pacejka 12 Một mơ hình khác hệ số ma sát đề xuất Petersen mô tả sau:      C1 1  e  C2   C3  e C4v (2.10) Trong luận văn này, mơ hình Petersen phương trình (2.10) sử dụng Tổng hợp lại ta có hệ phương trình mơ tả động lực học hệ thống phanh sau: dv  m       mg  dt  d  J      mgR  Tb  dt  v  R    v   C2        C1 1  e   C3  eC4v  (2.11) 2.2 Bộ điều khiển PID 2.2.1 Cấu trúc điều khiển PID Bộ điều khiển PID - điều khiển vi tích phân tỉ lệ (Proportional Integral Derivative) chế phản hồi vòng điều khiển (bộ điều khiển) tổng quát sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển công nghiệp Bộ điều khiển PID điều khiển sử dụng nhiều điều khiển phản hồi Bộ điều khiển PID tính tốn giá trị "sai số" hiệu số giá trị đo thông số biến đổi giá trị đặt mong muốn Bộ điều khiển gồm khâu: Khâu khuếch đại (P); tích phân (I); vi phân (D) Các sử dụng giá trị chỉnh định chúng để nhận đáp ứng mong muốn Trong phần để cập đến hệ thống có phản hồi đầu Cấu trúc PID Hình 2.3 13 Hình 2.3 Cấu trúc điều khiển PID Trong đó: Plant/Proces đối tượng cần điều khiển (ABS) Hàm truyền điều khiển PID có dạng sau: de(t ) (2.11)  K I  e(t )dt dt 2.2.2 Đặc điểm khâu P, I D Bộ điều khiển tỉ lệ P giúp giảm thời gian đáp ứng; giảm sai lệch tĩnh không triệt tiêu sai lệch tĩnh Bộ điều khiển tích phân I có khả triệt tiêu sai lệch tĩnh; làm cho đáp ứng độ tồi tệ Giá trị lớn kéo theo sai số ổn định bị khử nhanh Đổi lại độ vọt lố (độ điều chỉnh) lớn Bộ điều khiển vi phân D giúp giảm độ điều chỉnh; cải thiện đáp ứng hệ thống 3.3 Thiết kế điều khiển PID cho hệ thống ABS Mục tiêu ABS điều khiển lực phanh tác dụng lên bánh xe điều khiển tốc độ quay bánh xe (ω) cho đạt tỷ số trượt (λ) mong muốn mà hệ số ma sát bánh xe mặt đường (μ) cực đại Khi đạt điều dẫn tới: Thứ nhất, lực ma sát cực đại nên giảm khoảng cách dừng xe phanh, thứ hai, bánh xe khơng bị khóa (ω ≠ 0) nên q trình phanh điều khiển xe qua trái, qua phải để tránh chướng ngại vật u(t )  K p e(t )  K D 14 Từ đồ thị quan hệ tỷ số trượt hệ số ma sát bánh xe mặt đường ta thấy tùy vào tính chất mặt đường mà hệ số ma sát đạt giá trị cực đại giá trị khác tỷ số trượt Do đó, luận văn tỷ số trượt mong muốn lựa chọn 0,2 Cấu trúc hệ thống điều khiển phản hồi mơ tả Hình 2.8 Hình 2.8 Cấu trúc hệ thống điều khiển ABS Trong đó, đối tượng hệ thống điều khiển mơ hình hệ thống phanh cho ¼ xe mơ tả phương trình (2.1), (2.3) (2.7) Cơ cấu chấp hành biến đổi tín hiệu điều khiển thành mơ men phanh (Tb) tác dụng lên bánh xe Trong luận văn cấu chấp hành chọn hệ thống thủy lực, kết hợp với khâu bangbang, Hình 2.9 [2] Hình 2.9 Cơ cấu chấp hành hệ thống ABS 2.4 Kết luận Trong chương trình bày mơ hình tốn hệ thống phanh ¼ xe, dẫn phương trình mơ tả động lực học xe, động lực học bánh xe quan hệ tỷ số trượt với hệ số ma sát ứng với loại mặt đường khác 15 CHƢƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Ở chương này, trình bày mơ hình thiết kế điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh ABS Dựa hệ thống thiết kế, sử dụng phần mềm Matlab/Simulink Tham số mô hệ thống điều khiển thể bảng 3.1 [4] Bảng 3.1 Tham số mô Ý nghĩa Stt Tham số g Gia tốc trọng trường 9,8 (m/s) v0 Vận tốc ô tô trước phanh 17,5 (m/s) Tb Momen phanh 0.01(Nm) m Khối lượng 342 (Kg) Rw Bán kính bánh xe 0.33 (m) Rf Số lượng bánh xe PBmax Mo mem xoắn tối đa Giá trị 1.200 Nm 3.1 Mơ hệ thống ABS vịng hở (chƣa có điều khiển) 3.1.1 Sơ đồ mơ Hình 3.1 Hệ thống ABS chưa có điều khiển 16 3.1.2 Kết mơ Dựa sơ đồ mơ Hình 3.1, ta có kết vận tốc dài vận tốc dài quy đổi bánh xe thể Hình 3.2 Hình 3.2 Vận tốc bánh vận tốc xe chưa điều khiển Trong đó, đường màu đỏ tín hiệu vận tốc bánh xe đường màu xanh vận tốc xe - Khoảng cách dừng xe mơ tả Hình 3.3 Hình 3.3 Khoảng cách dừng xe chưa có điều khiển 17 Trong đó, đường màu xanh tín hiệu khoảng cách dừng xe Từ đồ thị Hình 3.3, ta thấy thời gian dừng xe 5,6 giây khoảng cách dừng xe 81,2 m 3.2 Mơ hệ thống ABS vịng kín (có điều khiển) 3.2.1 Bộ điều khiển tỷ lệ (P) 3.2.1.1 Sơ đồ mơ Hình 3.7 Hệ thống ABS có điều khiển (P) 3.2.1.2 Kết mơ - Sự biến thiên hệ số trượt theo thời gian mơ tả Hình 3.9 Hình 3.9 Sự biến thiên hệ số trượt theo thời gian (P) 18 3.2.2 Bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân (PI) 3.2.2.1 Sơ đồ mơ Hình 3.12 Điều khiển phản hồi kiểu (PI) 3.2.2.2 Kết mô - Khoảng cách dừng thể Hình 3.17 Hình 3.17 Khoảng cách dừng xe có điều khiển (PI) Đường tín hiệu màu xanh mơ tả khoảng cách dừng xe.Trong trường hợp này, ta thấy thời gian dừng 5,4 giây khoảng cách dừng 79,77m Như vậy, thời gian khoảng cách dừng xe giảm so với hệ thống ABS khơng có điều khiển 19 3.2.3 Bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân - vi phân (PID) 3.2.3.1 Sơ đồ mơ hệ thống ABS vịng kín (PID) Hình 3.19 Hệ thống ABS điều khiển (PID) 3.2.3.2 Kết mô - Vận tốc dài vận tốc dài quy đổi bánh xe Hình 3.20 Hình 3.20 Vận tốc dài vận tốc dài quy đổi bánh xe (PID) 20 Trong đó: Đường màu xanh vận tốc bánh xe, đường màu đỏ vận tốc xe - Khoảng cách dừng thể Hình 3.21 Đường tín hiệu màu xanh mơ tả khoảng cách dừng xe Tại đồ thị Hình 3.21, thời gian dừng xe 5,35 giây khoảng cách dừng 79,75 m Hình 3.21 Khoảng cách dừng xe có điều khiển (PID) 3.2.4 So sánh kết mơ hệ thống phanh ABS có điều khiển PID khơng có điều khiển - Khoảng cách dừng hệ thống ABS có điều khiển khơng điều khiển mơ tả Hình 3.24 Trong đó, đường màu xanh đặt trưng cho hệ thống phanh có điều khiển PID đường màu đỏ hệ thống phanh khơng điều khiển Từ đồ thị Hình 3.24 ta thấy thời gian dừng hệ thống phanh sử dụng điều khiển PID 5,35 giây, hệ thống phanh khơng điều khiển 5,6 giây 21 Hình 3.24 Khoảng cách dừng hệ thống phanh có điều khiển PID không điều khiển Bảng 3.2 Khoảng cách dừng xe Điều Khiển Thời gian dừng Khoảng cách dừng P 5,45 (s) 79,79 (m) PI 5,40 (s) 79,77 (m) PID 5,35 (s) 79,75 (m) Không điều khiển 5,60 (s) 81,20 (m) Kết mô bảng 3.2, chứng tỏ rằng: - Hệ thống phanh ABS có sử dụng điều khiển PID khoảng cách thời gian dừng xe rút ngắn so với hệ thống phanh sử dụng điều khiển P, PI hệ thống phanh không sử dụng điều khiển 22 Bảng 3.4 Vận tốc xe Điều Khiển Thời gian dừng Vận tốc xe P 5,425 (s) 17,5 (m/s) PI 5,408 (s) 17,5 (m/s) PID 5,385 (s) 17,5 (m/s) Không điều khiển 5,498 (s) 17,5 (m/s) Kết mô Bảng 3.4, ta thấy hệ thống phanh có điều khiển PID thời gian dừng xe giảm đáng kể so với hệ thống phanh sử dụng điều khiển P, PI hệ thống phanh không sử dụng điều khiển 3.5 Kết luận Luận văn áp dụng điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh, rõ ràng hệ thống phanh ABS cải thiện hiệu phanh xe đáng kể Mơ hình tốn học hệ thống phanh chống bó cứng thiết lập Mơ hình ¼ xe trải qua cấu phanh, động lực học mơ hình tốn học động lực phanh thủy lực phát triển để thiết kế cho mơ hình tốn học ABS Mục tiêu điều khiển trì độ trượt bánh xe mức mong muốn 0.2 để có hệ số ma sát lớn nhất, giảm khoảng cách dừng xe Các cơng thức toán học chứng minh điều khiển thiết kế đáp ứng yêu cầu ổn định dựa lý thuyết Lyapunov Nghiên cứu thực để đánh giá chứng minh tính hiệu điều khiển thiết kế Kết mô sử dụng Matlab/Simulink xác nhận tính hiệu điều khiển ưu điểm PID phương pháp đơn giản cho hệ thống phanh chống bó cứng 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN a Những mặt đạt đƣợc - Kết nghiên cứu luận văn dừng lại việc tìm hiểu sâu đề tài thiết kế điều khiển PID cho ABS - Những điểm luận văn nghiên cứu là: + Đưa giải pháp sử dụng điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh phù hợp sử dụng thực tiễn, với cơng thức tính tốn đơn giản + Độ trượt bánh xe điều chỉnh cho hệ số bám đường bánh xe cực đại hóa, tức cực đại hóa lực ma sát Rút ngắn thời gian dừng xe b Hạn chế đề tài - Mặc dù học viên có nhiều cố gắng trình nghiên cứu tìm hiểu hạn chế mặt thời gian, kiến thức, đề tài cịn thiếu sót cần khắc phục bổ sung sau: + Hệ thống ABS sử dụng điều khiển PID so với hệ thống phanh không sử dụng điều khiển khoảng cách giảm chưa nhiều + Vận tốc bánh xe vận tốc xe chưa hoàn toàn dừng lúc hệ thống phanh chống bó cứng sử dụng điều khiển PID hệ thống phanh không sử dụng điều khiển KIẾN NGHỊ Với hạn chế nêu học viên mong muốn có điều kiện nghiên cứu phát triển, cải thiện đề tài theo hướng sau: Điều khiển ABS luận văn sử dụng điểm đặt trượt bánh xe cố định, có nghĩa thuật tốn điều khiển khơng xác định tình trạng đường khác Độ trượt bánh xe cố định 0,2 đặt làm tham chiếu lúc  ... dụng điều khiển 3.5 Kết luận Luận văn áp dụng điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh, rõ ràng hệ thống phanh ABS cải thiện hiệu phanh xe đáng kể Mơ hình tốn học hệ thống phanh chống bó cứng. .. trưng cho hệ thống phanh có điều khiển PID đường màu đỏ hệ thống phanh không điều khiển Từ đồ thị Hình 3.24 ta thấy thời gian dừng hệ thống phanh sử dụng điều khiển PID 5,35 giây, hệ thống phanh. .. phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thơng minh, tối ưu hóa q trình điều khiển ABS Vì lý nên đề tài ? ?Thiết kế điều khiển PID cho hệ thống chống bó cứng phanh? ?? thực cần thiết Mục