Tự động hóa ô tô

TỰ ĐỘNG HĨA Ơ TƠ Biên soạn: Đồn Phước Thọ Chương Những vấn đề tự động hóa Ơ tơ Khái niệm phân loại điều khiển tự động Cấu trúc hệ thống điều khiển Kết cấu ECU điều Cảm biến, tín hiệu cấu chấp hành Ứng dụng hệ thống điều khiển tự động ô tô Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm • Điều khiển tổ chức q trình tiến triển theo quy luật định nhằm đảm bảo thực mục đích định – Điều khiển học nghiên cứu quy luật chung việc điều khiển trình xảy thiên nhiên – Điều khiển học kỹ thuật hay gọi tự động học phận điều khiển học tảng khoa học điều khiển học • Tự động học ngành khoa học nghiên cứu nguyên tắc thành lập hệ thống điều khiển tự động phương tiện tự động (phần tử) cần thiết, phương pháp phân tích tổng hợp hệ thống Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm • Tự động học gồm thành phần: – Lý thuyết điều khiển tự động – Phần tử hệ thống điều khiển tự động (trang bị kĩ thuật hệ thống điều khiển tự động) – Các hệ thống điều khiển tự động • Tự động hóa – q trình thực hóa tự động học vào đời sống kĩ thuật • Lý thuyết điều khiển tự động nghiên cứu nguyên tắc thành lập hệ thống điều khiển tự động quy luật q trình xảy hệ thống • Phần tử điều khiển tự động nghiên cứu cấu trúc, cấu tạo đặc tính hệ thống điều khiển tự động tàu thủy Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm • Điều khiển tự động – điều chỉnh tự động Định nghĩa: – Sự tiến triển tồn q trình đặc trưng tập hợp đại lượng vật lý gọi thông số hay số trình – Tổ hợp điều phối cần thiết để bắt đầu, kết thúc trình để giữ thay đổi đại lượng đặc trưng cho trình theo yêu cầu đề gọi điều khiển Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm • Điều khiển tự động – điều chỉnh tự động Định nghĩa (tt): – điều phối cần thiết để bắt đầu, kết thúc trình để giữ thay đổi đại lượng đặc trưng cho trình theo yêu cầu đề ra, mà khơng có tham gia trực tiếp người, gọi điều khiển tự động (con người không cung cấp lượng học để điều khiển) – Tổ hợp điều phối cần thiết để giữ thay đổi đại lượng đặc trưng trình theo yêu cầu đề gọi điều chỉnh Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm • Điều khiển tự động – điều chỉnh tự động Định nghĩa (tt): – Tổ hợp điều phối cần thiết để giữ thay đổi đại lượng đặc trưng trình theo yêu cầu đề ra, mà khơng có tham gia trực tiếp người gọi điều chỉnh tự động (con người không cung cấp lượng học để điều chỉnh) – Tổ hợp thiết bị để thực trình điều khiển (điều chỉnh) tự động gọi hệ thống điều khiển (điều chỉnh) tự động • Theo định nghĩa điều chỉnh dạng điều khiển hệ thống điều chỉnh tự động dạng hệ thống điều khiển tự động Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm Hệ thống điều khiển tự động bao gồm: fi (t) μ(t) Bộ điều khiển Đối tượng điều khiển y(t) Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động fi (t) μ(t) ε(t) Thiết bị điều khiển Đối tượng điều khiển y(t) hồi tiếp Sơ đồ chức hệ thống điều khiển tự động Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 1.1 Những thuật ngữ khái niệm – Đối tượng điều khiển (điều chỉnh): tổ hợp thiết bị kỹ thuật mà xảy trình cần điều khiển (điều chỉnh) như: tàu, động cơ, máy phát điện, ổn áp … – Thiết bị điều khiển tự động (điều chỉnh): tổ hợp trang thiết bị kỹ thuật thực nhiệm vụ điều khiển (điều chỉnh) – Trên thiết bị điều khiển có quan phát động chuẩn, có quan bố trí đối tượng gọi điều khiển chỗ, xa đối tượng gọi điều khiển từ xa Biên soạn: Đồn Phước Thọ 1.2 Nguyên tắc xây dựng qui luật điều khiển hệ thống tự động 1.2.1 Nguyên tắc giữ ổn định Hệ thống điều khiển tự động theo độ sai lệch (Polzunov): Cơ quan phát động g(t) g(t) Phần tử so sánh ε(t) Phần tử trung gian Phần tử thừa hành Đối tượng điều khiển Phần tử cảm ứng y(t) Bộ điều khiển hoạt động dựa váo sai số ε(t) = g(t) - y(t) Biên soạn: Đoàn Phước Thọ 26/05/15 II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.1 Khái niệm: Hệ thống treo điều khiển điện tử (EMS – Electronically Modulate Suspension) với hệ thống treo người lái lựa chọn , điều chỉnh độ đàn hồi cho thích hợp với chế độ vận hành xe đường thông qua công tắc điều khiển lựa chọn chế độ Comfort (bình thường) hay Sport (thể thao) thông qua điều khiển ECU Chế độ "Comfort": tạo êm dịu tối đa cho người ngồi xe chế độ "Sport" tăng độ ổn định an toàn xe chạy tốc độ cao II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.2 Đặc điểm: Thay đổi chiều cao xe 26/05/15 II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.2 Đặc điểm: Thay đổi chế độ giảm chấn II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.2 Đặc điểm: Điều khiển ổn định tốc độ cao 26/05/15 II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.2 Đặc điểm:  Điều khiển chống chúi xe tăng tốc đột ngột II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.2 Đặc điểm: Điều khiển chống nghiêng ngang vào cua 26/05/15 II Khái quát hệ thống treo khí nén - điện tử tơ • I.2 Đặc điểm: Chống chúi mũi phanh III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử ô tô III.1 Sơ đồ tổng qt - Giảm xóc khí nén tự động điều chỉnh độ giảm chấn; - cảm biến gia tốc xe; - ECU (hộp điều khiển điện tử hệ thống treo); - Cảm biến độ cao xe; - Cụm van phân phối cảm biến áp suất khí nén; - Máy nén khí; - bình chứa khí nén; - Đường dẫn khí 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận a Giảm chấn - Kết cấu Trong xi lanh, có giảm chấn để thay đổi lực giảm chấn theo chế độ (mềm, trung bình, cứng), lực giảm chấn điều chỉnh cách mở đóng lỗ tiết lưu khí Cần Piston van quay ( chúng quay cụm với cần điều khiển) Khi van quay , lỗ tiết lưu đóng mở lực giảm chấn thay đổi theo giai đoạn III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử ô tô III.2, Kết cấu hoạt động phận a Giảm chấn 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tô III.2, Kết cấu hoạt động phận a Giảm chấn - Hoạt động Lực giảm chấn nhẹ, tất lỗ tiết lưu mở NÉN GIÃN NỞ III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử ô tô III.2, Kết cấu hoạt động phận a Giảm chấn - Hoạt động Lực giảm chấn trung bình, lỗ B mở, lỗ A, C đóng 26/05/15 II Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ II.2, Kết cấu hoạt động phận a Giảm chấn - Hoạt động Lực giảm chấn cứng, tất lỗ đóng III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận b Bộ chấp hành - Kết cấu Bộ chấp hành đặt xilanh khí Bộ chấp hành dẫn động van quay giảm chấn để thay đổi lực giảm chấn Bộ chấp hành dẫn động điện từ gồm nam châm điện từ có lõi stator cặp cuộn dây stator 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử ô tô III.2, Kết cấu hoạt động phận b Bộ chấp hành - Kết cấu Dòng điện qua cặp cuộn dây stator làm quay nam châm vĩnh cửu gắn với cần điều khiển giảm chấn Nam châm vĩnh cửu quay do sức hút lực từ sinh từ cuộn dây stator ECU thay đổi cực lõi từ stator từ N sang S hay ngược lại II Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ II.2, Kết cấu hoạt động phận b Bộ chấp hành - Hoạt động Bốn chấp hành đặt giảm chấn hoạt động đồng thời 10 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận b Bộ chấp hành - Hoạt động - Lực giảm chấn trung bình: lực giảm chấn chuyển từ chế độ cứng hay mềm sang trung bình, dịng điện từ cực S+ đến S- ECU đến nam châm điện → nam châm vĩnh cửu quay theo chiều kim đồng hồ đến vị trí trung bình III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận b Bộ chấp hành - Hoạt động - Lực giảm chấn mềm: lực giảm chấn chuyển từ chế độ cứng hay trung bình sang mềm, dịng điện từ cực S+ đến S- ECU đến nam châm điện → nam châm vĩnh cửu quay ngược chiều kim đồng hồ đến vị trí mềm 11 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận b Bộ chấp hành - Hoạt động - Lực giảm chấn cứng: lực giảm chấn chuyển từ chế độ mềm hay trung bình sang cứng, dịng điện từ cực SOL ECU đến nam châm điện → nam châm vĩnh cửu quay ngược quay xuôi chiều kim đồng hồ đến vị trí cứng III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận c Van điều chỉnh chiều cao xe Van điều chỉnh luồng khí nén vào khỏi xilanh, tùy theo tín hiệu từ ECU Có van điều chỉnh chiều cao: van cho phần trước xe van cho phần sau xe Lượng khí nén vao xilanh điều chỉnh độ nâng piston làm thay đổi chiều cao xe 12 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận d Các cảm biến Cảm biến xoay vô lăng Các cảm biến góc lái lắp đặt cụm ống trục lái, để phát góc hướng quay Cảm biến bao gồm ngắt quang điện với pha đĩa xẻ rãnh để ngắt ánh sáng nhằm điều khiển đóng ngắt (ON/OFF) tranzitor quang điện nhằm phát góc hướng lái III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử tơ III.2, Kết cấu hoạt động phận d Các cảm biến Cảm biến điều chỉnh chiều cao Được lắp bánh xe Cảm biến chuyển đổi biến động chiều cao xe thành thay đổi góc quay liên kết dạng tín hiệu điện áp Khi xe cao tín hiệu điện áp cao ngược lại 13 26/05/15 III Kết cấu hệ thống treo khí nén - điện tử ô tô III.2, Kết cấu hoạt động phận e ECU TEMS Xử lý tín hiệu nhận từ cảm biến từ cơng tắc chọn, chuyển đổi tín hiệu thành tín hiệu điều khiển van chấp hành III Nguyên lý hoạt động hệ thống Hệ thống EMS điều khiển chế độ giảm chấn sau: lực giảm chấn trình chuyển động bình thường xác định thơng qua việc đặt chế độ công tắc lựa chọn Khi công tắc chế độ bình thường lực giảm chấn mềm, chế độ thể thao lực giảm chấn trung bình 14 26/05/15 III Nguyên lý hoạt động hệ thống Điều khiển chiều cao xe: - Điều khiển tự động cân xe: Duy trì chiều cao xe mức không đổi, không phụ thuộc vào trọng lượng hành lý hành khách Công tắc điều khiển chiều cao chuyển chiều cao mong muốn xe sang mức “bình thường” “cao” - Điều khiển cao tốc: Điều khiển chiều cao xe xuống mức thấp so với mức chọn xe chạy với tốc độ quy định cao Chức làm cho xe có đặc tính khí động học ổn định cao - Điều khiển tắt động cơ: Giảm chiều cao xe xuống mức chiều cao đặt ( chiều cao xe tăng lên giảm trọng lượng hành lý hành khách ) sau tắt máy Tính giúp giữ tư xe đỗ xe III Nguyên lý hoạt động hệ thống Điều khiển chống chúi đuôi xe: Hạn chế chúi đuôi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, ECU nhận tín hiệu từ cảm biến bướm ga điều khiển dòng điện từ cực SOL  Đặt chấp hành làm việc chế độ cứng 15 26/05/15 III Nguyên lý hoạt động hệ thống Điều khiển chống nghiêng ngang: Hạn chế thân xe nghiêng ngang quay vịng, ECU nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ cảm biến lái gửi đến cực SPD SS1, SS2 điều khiển dòng điện từ cực SOL  Đặt chấp hành làm việc chế độ cứng III Nguyên lý hoạt động hệ thống Điều khiển chống chúi đầu: Hạn chế chúi đầu xe phanh, ECU nhận tín hiệu từ cơng tắc đèn phanh điều khiển dòng điện từ cực SOL  Đặt chấp hành làm việc chế độ cứng 16 26/05/15 III Nguyên lý hoạt động hệ thống Điều khiển tốc độ cao (chỉ chế độ bình thường): Cải thiện tính ổn định lái tốc độ cao, ECU nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ điều khiển dòng điện từ cực S+ qua chấp hành đến cực SĐặt chấp hành làm việc chế độ trung bình 17 ... điều khiển tự động ô tô • Điều khiển tự động động ô tơ • Điều khiển tự động hệ thống truyền lực • Điều khiển tự động hệ thống phanh • Điều khiển tự động hệ thống lái • Điều khiển tự động hệ thống... Điều khiển chạy tự động • Biên soạn: Đoàn Phước Thọ Chương Điều khiển tự động động ô tô Giới thiệu chung hệ thống điều khiển tự động động ô tô Cấu trúc hệ thống điều khiển tự động thuật toán... • Tự động học gồm thành phần: – Lý thuyết điều khiển tự động – Phần tử hệ thống điều khiển tự động (trang bị kĩ thuật hệ thống điều khiển tự động) – Các hệ thống điều khiển tự động • Tự động hóa