ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN XE HYBRID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN XE HYBRID GVHD: ThS HUỲNH QUỐC VIỆT SVTH: NGUYỄN NHỨT KHANG NGUYỄN MINH CHÍ MSSV 15145077 15145016 Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN XE HYBRID GVHD: ThS HUỲNH QUỐC VIỆT SVTH: NGUYỄN NHỨT KHANG NGUYỄN MINH CHÍ MSSV 15145077 15145016 Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN NHỨT KHANG NGUYỄN MINH CHÍ MSSV: 15145077 MSSV: 15145016 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: 7510205C Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ đào tạo: 52510205 Khóa: 2015 Lớp: 15145CL3 Tên đề tài ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN XE HYBRID Nhiệm vụ đề tài  Nghiên cứu sở lý thuyết xe hybrid  Tiến hành mô điều khiển phần mềm Matlab/Simulink Fuzzy logic Sản phẩm đề tài  Lý thuyết xe hybrid  Mơ hình mơ xe hybrid Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 9/2018 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/01/2019 TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS HUỲNH QUỐC VIỆT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: Động PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nguyễn Nhứt Khang MSSV: 15145077 Hội đồng: Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Chí MSSV: 15145016 Hội đồng: Tên đề tài: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN XE HYBRID Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Quốc Việt Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên Nhận xét kết thực ĐATN 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Điểm tối đa 30 10 Điểm đạt 10 10 50 10 15 15 10 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2019 Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: Động PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Nguyễn Nhứt Khang MSSV: 15145077 Hội đồng: Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Chí MSSV: 15145016 Hội đồng: Tên đề tài: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN XE HYBRID Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Quốc Việt Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Điểm tối đa 30 10 Điểm đạt 10 10 50 10 15 15 10 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2017 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình làm đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ tận tình khó khăn nghiên cứu đồ án thầy Huỳnh Quốc Việt Bên cạnh, giúp đỡ thầy Dương Tuấn Tùng trưởng ngành ô tô khoa đào tạo Chất Lượng Cao mơn Động nói chung giúp đỡ tận tình trang thiết bị, sở vật chất trình thực đồ án Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Huỳnh Quốc Việt, giảng viên Bộ môn động - trường ĐHSPKT Tp Hồ Chí Minh, người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn giảng viên trường ĐHSPKT Tp Hồ Chí Minh dạy dỗ, cho chúng em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp Trân trọng! Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 01 năm 2019 Nhóm Sinh Viên Thực Hiện 3.2.3 Kết Hình 3.4 Kết Kết biểu thị qua mức độ biểu thị qua thị biểu đồ tùy thuộc vào người nghiên cứu 3.3 KẾT NỐI LOGIC MỜ VỚI SIMULINK Hình 3.5 Giao diện kết nối Fuzzy logic với simulink 52 Việc kết nối dựa việc sử dụng block simulink kế nối xuất đầu kết hợp lí, đồng thời, lưu ý: Có hai cách kết nối logic mờ simlink: Cách 1: - Chọn điều khiển logic mờ công cụ simulink - Chọn điều khiển logic mờ với điều khiển rule based 53 CHƯƠNG TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG XE LAI KIỂU HỖN HỢP BẰNG MATLAB/SIMULINK 4.1 THÔNG SỐ XE MÔ PHỎNG Động (1NZ-FXE) 1.5L Motor (MG2) Công suất cực đại Mô men xoắn cực đại Công suất cực đại Mô men xoắn cực đại Máy phát (MG1) Công suất cực đại Mô men xoắn cực đại Tốc độ quay cực đại Công suất đầu Ắc quy (Nickel-metal hybride) 57kW 5000 vòng/phút 115N.m 4200 vòng/phút 50 kW 1200-1540 vòng/phút 400N.m 0-1540 vòng/phút 30kW 160N.m 10000 vịng/ phút 21kW Bảng 4.7 Bảng thơng số xe mơ 4.2 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG 54 Hình 4.2 Tổng quan mơ hình matlab/simulink u cầu mơ hình mô xe hybrid: - Chúng ta dựa vào yêu cầu mô-men vận tốc tài xế - Trạng thái mức sạc bình ắc quy cao áp khoảng (0.5 - 0.7) - Sạc nhiều - Có gắng chạy động khoảng tối ưu Mơ hình sử dụng chu trình lái xe tiêu chuẩn nước phát triển để đưa vào khối Driver, qua q trình tính tốn dựa tốc độ xe (Vx) xác định 55 mô men yêu cầu (mô men kéo-Tcommand, mô men phanh-Tbrake) Từ mô-men phanh vào khối Hybrid System qua điều khiển để điều khiển hoạt động motor, động cơ, máy phát nhằm cung cấp mơ men mong muốn, sau tính tốn cho lực kéo chủ động (Fx), lực kéo sở để tính tốn vận tốc xe (Vx) sau qua khối Vehicle để phản hồi khối Driver 4.2.1 Driver 56 Hình 4.3 Khối Driver Khối Driver thiết kế với đầu vào chu trình lái xe tiêu chuẩn (driver cycle) vận tốc xe Vx Khối so sánh tốc độ xe yêu cầu tốc độ xe thực sau thực thuật toán PID để xác định nhu cầu tăng tốc giảm tốc để đáp ứng tốc độ Với PID thiết lập 0.9; 0.01; thiết lập theo matlab Simulink Dữ liệu Driver Cycle tải lên file mat matlab 4.2.2 Hybrid Systems Hình 4.15 Thành phần khối Hybrid Systems Trong khối bao gồm phần chính: 57 4.2.2.1 Controller Hình 4.16 Khối Controller Khối controller với chức điều khiển, phân phối moment yêu cầu thành moment đến động cơ, motor, máy phát Bộ controller dựa tín hiệu đầu vào trạng thái ắc quy (SOC), vận tốc xe (Vx), mô men yêu cầu (Tcom, Tbrake) - Nguyên lý hoạt động controller dựa nguyên tắc cân trạng thái sạc ắc quy - Chúng ta điều khiển mơ hình mơ phương thức điều khiển: + Rule based control + Fuzzy based control - Thuật toán điều khiển: 58 Trường hợp Vx < VL 59 Trường hợp Vx < VH v(m/s) t(s) 60 Trường hợp Vx > VH %SOC v(m/s) t(s) Hình 4.17 Sơ đồ chiến thuật điều khiển 61  Nếu Vx thấp mức SOC lớn mức giới hạn yêu cầu công suất cung cấp motor Ngược lại, với mức SOC bé mức giới hạn u cầu cơng T(N.m)cấp suất cung cấp động cơ, mặt khác động trích phần lượng cung cho máy phát nạp vào acquy cao áp tùy thuộc vào chế độ hoạt động engine mà tùy vào thuật toán điều khiển mà chạy động SOC trung bình hoạt cao  Nếu Vx trung bình, cơng suất u cầu bé công suất mà động hoạt động tối ưu sinh với SOC VL (m/s), có hoạt động 65 luân phiên động kéo máy phát, góp phần nạp vào PPS, làm cho SOC tăng dần đến giới hạn (SOCH=0.55) Mức SOC điều khiển nằm giới hạn cho phép (0.49