NGUYỄN VĂN VINH

BỘ CÔNG THƯƠNG PHIẾU GIAO NỘI DUNG TIỂU TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN NỘI Học phần: Mơ hình hóa – Mơ Lớp: CKĐL – K10 - Đợt Trình độ đào tạo: Thạc sĩ I Yêu cầu chung - Thời gian thực hiện: - Cách thức thực hiện: Học viên nghiên cứu tài liệu hoàn thành tiểu luận hướng dẫn giáo viên - Hình thức trình bày: Viết báo cáo - Các yêu cầu khác: II Nội dung STT Họ tên Học viên Nội dung Tiểu luận Các yêu cầu Ghi cần đạt Nguyễn văn vinh Trình bày tổng quan ứng dụng phương pháp mơ hình hóa mơ lĩnh vực tơ Phân tích vai trị phương pháp mơ hình hóa mơ q trình thiết kế Thiết lập phương trình động lực học hệ thống mô tả tập Xác nhận Khoa chuyên môn (Ký ghi rõ họ tên) Giảng viên (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Mơ hình hóa mơ phương pháp nghiên cứu khoa học ứng dụng rộng rãi: từ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến vận hành hệ thống Ngày nay, nhờ trợ giúp máy tính có tốc độ tính tốn cao nhớ lớn mà phương pháp mơ hình hóa phát triển mạnh mẽ, đem lại hiệu to lớn nghiên cứu khoa học thực tiễn sản xuất Mơ hình hóa mơ ứng dụng khơng vào lĩnh vực khác quân sự, kinh tế, xã hội v.v… Ngày có nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề mơ hình hóa mơ ứng dụng kỹ thuật mơ vào lĩnh vực khác Mơ hình hóa mơ cơng cụ mạnh cán nghiên cứu, cán kỹ thuật để giải tốn kỹ sư, quy hoạch, tối ưu hóa v.v… Phương pháp mơ hình hóa mơ dùng phổ biến trường đại học, viện nghiên cứu sở sản xuất đem lại hiệu to lớn Trong thời kì cơng nghệ phát triển việc sử dụng mơ thiết kế ngày cao Việc mô thiết bị trước thiết kế quan trọng cần thiết Mô thiết bị nhằm xác định hiệu kinh tế - kỹ thuật thiết bị để triển khai áp dụng rộng rãi thực tiễn sản xuất Mô thiết bị để nghiên cứu số thông số tối ưu làm sở hồn thiện q trình cơng nghệ thiết kế chế tạo thiết bị phương pháp sấy thăng hoa nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm, giảm chi phí cho q trình Qua tiểu luận giúp em biết phương pháp “Mơ hình hóa mô phỏng” nghiên cứu áp dụng rộng rãi tất lĩnh vực đời sống xã hội Trong q trình hồn thành tiểu luận em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy: TS Nguyễn Anh Tú gúp em hoàn thành tiểu luận Mặc dù cố gắng khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp quý báu thầy để em hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy! CHƯƠNG TRÌNH BÀY TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG TRONG LĨNH VỰC Ơ TƠ I.1 Giới thiệu chung Phương pháp mơ hình hóa mô phát triển từ chiến tranh giới thứ vào năm 40 kỷ 20 Lúc người ta ứng dụng phương pháp mơ để nghiên cứu phản ứng hạt nhân chế tạo bom ngun tử Mơ hình hóa mơ kỹ thuật dùng rộng rãi khoa học kỹ thuật Theo điều tra khảo sát Trường Case Wesstern Reserve University ( Mỹ, năm 1978), cho thấy bậc Master “ mơ phỏng” môn học đứng thứ 15 môn học hàng đầu, cịn bậc học Tiến sĩ mơ môn học đứng thứ Cũng theo số liệu thống kê 137 hãng sản xuất lớn cho thấy 40 kỹ thuật mà hãng sử dụng “ kỹ thuật mô phỏng” chiếm 84% Những số liệu nêu vào năm 70 kỷ 20, ngày kỹ thuật máy tính, cơng nghệ thơng tin có bước tiến nhảy vọt nên kỹ thuật mô phát triển lên mức cao hơn, phong phú Khó tìm thấy lĩnh vực hoạt động người mà không sử dụng phương pháp mơ hình hóa mức độ khác Trong lĩnh vực ô tô không ngoại lệ, phương pháp nghiên cứu mơ hình hóa mơ ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế ô tô I.2 Một số định nghĩa  Đối tượng (Object): tất vật, kiện mà hoạt động người có liên quan tới cần nghiên cứu  Hệ thống (System): tập hợp đối tượng mà chúng có mối quan hệ định  Trạng thái hệ thống ( State of system): tập hợp biến số, tham số dùng để mô tả hệ thống thời điểm điều kiện định  Mơ hình ( Model): sơ đồ phản ánh đối tượng hệ thống Con người dùng sơ đồ để nghiên cứu, thực nghiệm nhằm tìm quy luật hoạt động đối tượng hệ thống Hay nói cách khác “ mơ hình” đối tượng thay cho đối tượng thực tế dùng để nghiên cứu đối tượng gốc  Mơ hình hóa (Modeling): thay đối tượng gốc mơ hình để nhằm thu nhận thông tin đối tượng cách tiến hành thực nghiệm, tính tốn mơ hình Lý thuyết xây dựng mơ hình nghiên cứu mơ hình để hiểu biết đối tượng gốc gọi lý thuyết mơ hình hóa Nếu q trình xảy mơ hình đồng – theo tiêu định trước đồng với đối tượng Lúc người ta tiến hành thực nghiệm mơ hình để thu nhận thơng tin đối tượng  Mô ( Simulation, Imitation) phương pháp mô hình hóa dựa việc xây dựng mơ hình số (numerjcal model) dùng phương pháp số (numerical methods) để tìm lời giải Chính vậy, máy tính số công cụ hữu hiệu để thực việc mô hệ thống Lý thuyết thực nghiệm chứng minh chung ta xây dụng mơ hình gần với đối tượng mà thơi, q trình mơ hình hóa phải chấp nhận số giả thiết nhằm giảm bớt độ phức tạp mơ hình, để mơ hình ứng dụng thuận tiện thực tế Mặc dù mơ hình hóa ln ln phương pháp hữu hiệu để người nghiên cứu đối tượng, nhận biết trình, quy luật tự nhiên Đặc biệt ngày nhờ có trợ giúp đặc lực kỹ thuật máy tính, kỹ thuật tin học, người ta phát triển phương pháp mơ hình hóa cho phép xây dựng mơ hình ngày gần với đối tượng nghiên cứu, đồng thời việc thu nhận lựa chọn xử lí thơng tin mơ hình thuận tiện, nhanh chóng xác Chính vậy, mơ hình hóa phương pháp nghiên cứu khoa học mà tất kỹ sư phải nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn lĩnh vực hoạt động nghiên cứu Ứng dụng phương pháp mơ hình hóa mô lĩnh vực ô tô Ứng dụng mô hình hóa mơ hệ thống treo ô tô Hệ thống treo xe phận quan trọng thiết kế học xe Nó đóng vai trị chủ chốt việc đảm bảo chuyển động toàn kết cấu xe, định đến cảm giác lái thoải mái người ngồi xe Ơ tơ hệ dao động nằm mối liên hệ chặt chẽ với đường có biên dạng phức tạp Dao động ô tô ảnh hưởng đến người, hàng hóa chuyên chở, độ bền cụm tổng thành, dao động gây ảnh hưởng xấu đến xe đặc biệt cảm giác người lái Chính hệ thống treo đời để giải vấn đề độ êm dịu an toàn chuyển động ô tô Nếu với hệ thống treo bị động đáp ứng với cung đường định Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo bị động cịn có mâu thuẫn với độ an toàn chuyển động độ êm dịu Để thỏa mãn tiêu độ êm dịu chuyển động độ an toàn tất loại đường khác đặc tính cần phải thay đổi trình chuyển động để phù hợp với đặc tính đường Một xu hướng phát triển mà hãng xe tiếng hướng tới thiết kế hệ thống treo tích cực Qua phân tích ấn phẩm cơng bố thấy rằng, có nghiên cứu ngồi nước thực nhằm đưa phương pháp điều khiển tối ưu cho hệ thống treo tích cực như: Bộ điều khiển PID; Thuật toán điều khiển logic mờ; Phương pháp điều khiển thích nghi; Điều khiển Hα điều khiển theo chế độ trượt… Với mục đích so sánh hai hệ thống treo khác việc sử dụng thuật tốn điều khiển tồn phương tuyến tính lặp (LQR) phù hợp nhất, LQR phương pháp điều khiển phổ biến thường sử dụng nhiều việc điều khiển hệ thống treo tích cực Ứng dụng mơ hình hóa mơ vào tính tốn thiết kế tơ điện Mơ hình hóa hệ thống đa dạng vật lý (multiphysics) ô tô điện chủ đề hấp dẫn thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu Một công cụ mạnh mẽ phát triển thời gian gần để giải vấn đề Energetic Macroscopic Representation (EMR) Trong báo này, chúng tơi thực việc mơ hình hóa ô tô điện sử dụng phương pháp EMR, có đóng góp mơ hình mở rộng tương tác bánh xe – mặt đường Tính khả dụng mơ hình kiểm chứng mơ mơi trường Matlab Simulink Mơ tả hệ thống có tương tác tượng vật lý khác đặt thách thức cho nhà khoa học Bởi lẽ, có tham gia nhiều thành phần hệ thống, phức tạp tăng thêm, vấn đề không dừng số lượng phương trình, mà cịn việc ta hiểu thơng tin từ phương trình đó, q trình vật lý thực diễn Thay cách biểu diễn truyền thống, việc mô tả hệ thống lớn biểu diễn hình học (graphical description) bắt đầu quan tâm, khởi đầu Bond-graph thể tính nhân tương tác lượng vật lý đối tượng hệ thống Kế thừa thành đó, phương pháp Causal Ordering Graph (COG) J.P Hautier ứng dụng mô tả hệ thống điện tử công suất truyền động điện Gần đây, Energetic Macroscopic Representation (EMR), tạm dịch phương pháp mơ hình hóa biểu diễn vĩ mô lượng, tác giả A Bouscayrol cộng giới thiệu lần vào năm 2000 Gắn liền với mục đích ban đầu phương pháp biểu diễn hình học, EMR gần ứng dụng vào nghiên cứu hệ thống có tương tác nhiều thành phần vật lý như: điện gió, q trình điện hóa đặc biệt hệ thống trao đổi lượng ô tô điện Trong lĩnh vực ô tô điện, tác giả công bố báo từ vấn đề nhỏ mơ hình hóa động cơ, hệ truyền động, đến phương thức tổng hợp chỉnh thể cách hay tổng quát hóa Bài báo trình bày mơ hình tơ điện sử dụng EMR q trình tương tác bánh xe - mặt đường nhằm phù hợp ứng dụng điều khiển chuyển động, điều mà mơ hình EMR cơng bố trước chưa thỏa mãn nguyên lý lượng, dựa công thức phức tạp không quen thuộc với người làm lĩnh vực đặc thù Các nhà sản xuất ô tô tạo mơ hình xe chúng phức tạp sử dụng hộp đen với nhiều liệu ánh xạ Mỗi mơ hình thường có giá trị lĩnh vực sử dụng riêng tạo khác biệt đáng kể kết bên lĩnh vực cụ thể Hơn nữa, hành vi phương tiện yêu cầu chi tiết phân tích q trình điều khiển xác gọi tình sống Những tình sống yêu cầu mơ hình khác thiết lập Một mơ hình xe hoàn chỉnh cần thiết cố gắng tái tạo hành vi thực tế mô cho thao tác khác Các tiêu chuẩn mơ hình hóa cao tìm kiếm tiếp cận hệ thống xe hệ thống lái, hệ thống treo phanh Bài báo trình bày mơ hình đồ thị trái phiếu xe ô tô với 16 bậc tự Mặc dù khơng trình bày đây, mục đích mơ xác định kích thước hệ thống xe khác nhau, tình sống định, sử dụng phương pháp tiếp cận nghịch đảo Thân xe mơ thân cứng có sáu bậc tự Mỗi bánh xe có hai bậc tự do, bậc tương ứng với độ lệch hệ thống treo thẳng đứng, bậc ứng với trục quay bánh xe Mỗi bánh trước có thêm bậc tự tương ứng với khả di chuyển tay lái Do đó, thành phần xe mơ hình hóa kết nối với mơ hình thân xe bốn hệ thống treo, bánh xe hệ thống lái Mơ mơ hình thực 20Sim Chúng cho thấy mối tương quan tốt với mơ hình mơ AMESim nhà sản xuất ô tô PSA Peugeot Citroën, coi tài liệu tham khảo xác nhận cho nghiên cứu Ứng dụng mơ hình hóa mơ đào tạo dạy nghề lái xe Tại Việt Nam, nhất, GTVT đưa quy định đạo tạo, sát hạch, cấp giấy phép lái xe giới đường theo Thông tư 38/2019/TT-BGTVT áp dụng vào 01/01/2021 Theo thơng tư học viên sát hạch lái xe học thêm kỹ thuật lái xe bao gồm phần mềm mơ tình giao thông thực hành lái xe cabin Tất trung âm sát hạch lái xe phải sử dụng phần mềm mơ tình giao thông để đào tạo lái xe ô tô Để có giấy phép lái xe tơ chứng nhận lực xuất sắc, người điều khiển xe ô tơ phải trải qua q trình rèn luyện thực hành kỹ điều khiển xe ô tô Theo phương pháp truyền thống trước học viên thực hành trung tâm đào tạo lái xe loại Tuy nhiên ngày nhiều đơn vị đưa công nghệ lái xe thực tế ảo vào áp dụng cho chương trình đào tạo thực hành lái xe cho nhiều hạng xe khác Lái xe ô tô công nghệ thực tế ảo tiết kiệm chi phí, an tồn, giảm thiểu rủi ro đường, hạn chế tối đa tai nạn Như vậy, phức tạp mơ hình phụ thuộc vào mục tiêu mơ hình Ví dụ, kiểu xe đạp tương ứng với kiểu xe hai bánh theo chiều dọc, chuyển động dọc, ngang chuyển động ngang xem xét Hệ thống lái bao gồm mơ hình này, cho phép phân tích động lực học phương tiện dọc bên Liên quan đến đồ thị BondGraph, số tác giả đề xuất biểu diễn loại mơ hình này, đặc biệt Karnopp, người đưa biểu đồ biểu đồ liên kết mơ hình xe đạp biểu diễn thân xe thông thường Margolis giới thiệu tượng vật lý tiên tiến khớp nối xe - moóc, tuân thủ bánh xe ngang uốn khung xe, trước tiến hành phân tích độ ổn định dựa mơ hình xe đạp tuyến tính Karnopp Wuh sử dụng mơ hình xe đạp đơn giản phương tiện + người lái xe thực động tác lái xe chuyển Cả hệ thống lái trợ lực xe lốp tính đến Mục đích để nghiên cứu xem hệ thống lái trợ lực ảnh hưởng đến cảm giác người lái thời điểm phản ứng gây lực tác động lên bánh xe Một danh mục khác mơ hình hai bánh bao gồm việc xem xét chuyển động xe chuyển động cao độ Ví dụ, Louca et al phát triển biểu diễn đồ thị trái phiếu mơ vậy, kết hợp mơ hình động xe lửa Mục đích nghiên cứu họ giảm mơ hình để đạt nhìn sâu sắc liên quan đến thiết kế mơ hình mà khơng làm giảm khả dự đốn mơ hình Một số cơng trình nghiên cứu ứng dụng mơ hình hóa mơ Một số tác giả mở rộng mơ hình đồ thị liên kết hai bánh để bao gồm chuyển động bổ sung Ví dụ, Assadian et al bao gồm chức lái mẫu xe hai bánh theo chiều dọc (liên quan đến chuyển động cao độ phập phồng) với mục đích thiết kế điều khiển hệ thống phanh, lái hệ thống treo Mơ hình trình bày báo thuộc loại mơ hình xe bốn bánh nhưng, lần nữa, phiên khác thảo luận Nhìn chung, tất coi kiểu thân xe có mơ hình sáu bậc tự do, chúng khác liên quan đến giả định đặt cho động học trục, hệ thống treo nói chung cho hệ thống tích hợp kiểu xe khác Mera cộng Vera cộng trình bày mơ hình đồ thị trái phiếu tương ứng cho xe 2wd (WheelDrive) xe 4wd Các mô hình bốn bánh có mười tám bậc tự thân xe khối lượng không bung, chuyển động dọc, thẳng đứng cao độ xem xét Một mơ hình đồ thị liên kết đồn tàu liên kết để phân tích động tăng tốc so sánh xe 2wd 4wd Gần hơn, Mera et al trình bày loạt ba mơ hình xe bốn bánh nhằm tiến hành phân tích ảnh hưởng trục lăn Cụ thể hơn, mẫu xe thứ ba họ có hệ thống treo McPherson cho bánh Pacejka Tol trình bày loạt mơ hình tích hợp mức độ tự định Sử dụng ví dụ xe tải, tác giả ban đầu áp dụng mơ hình xe đạp, sau đưa chuyển động theo chiều cao dốc cuối xem xét tất chuyển động ba chiều Margolis Asgari trình bày loạt mơ hình có độ phức tạp khác tùy thuộc vào mục đích chúng Những mơ hình phần tư, mơ hình sân cao, mơ hình xe đạp, mơ hình bốn bánh đơn giản mơ hình bốn bánh đầy đủ Mơ hình bốn bánh tính đến thân xe, hệ thống treo liên quan đến ống lót ngang độ lệch dọc, lốp xe dựa công thức lực vào cua theo chiều dọc Pacejka Cuối cùng, Margolis Shim phát triển mơ hình xe bốn bánh có chuyển động quay tịnh tiến ba chiều Mơ hình bao gồm mơ hình hệ thống treo dẫn động liên quan đến độ lệch dọc, mơ hình lốp xe dựa cơng thức Pacejka, mơ hình hệ thống phanh điện mơ hình trợ lực lái điện Mơ hình thân xe đơn giản hóa theo phương pháp xấp xỉ động học xe Bài báo đề xuất mẫu xe ô tơ có số hệ thống tích hợp hệ thống treo, lốp hệ thống lái trợ lực Mục tiêu mơ tái tạo, ví dụ, phanh chuyển động cong Mơ hình sử dụng để đo kích thước hệ thống điện tử xe xem xét Việc sử dụng mô hình bối cảnh đo kích thước khơng bao gồm báo này, với mục đích để chứng minh cách tiếp cận mơ hình hóa chia nhỏ thành phân tích tượng hệ thống sau phân tích tượng học Các phân tích tương ứng với mức mơ tả thành phần công nghệ cấu trúc lượng tương ứng Bài báo đặt để chứng minh biểu diễn đồ thị trái phiếu sử dụng thuận lợi lĩnh vực động lực học xe Khía cạnh nhấn mạnh xem xét hệ thống điện tử tích hợp xe Mơ hình giới thiệu báo mơ hình xe bốn bánh bao gồm hệ thống treo, lốp hệ thống trợ lực điện Không giống mơ hình tương tự xem xét chuyển động quay tịnh tiến ba chiều chung, phần thân xe biểu đồ liên kết khơng đơn giản hóa đó, mơ hình tổng qt phi tuyến tính cao tạo Mơ hình bổ sung cho mơ hình xe bốn bánh tương đương khác độ phức tạp, khác chỗ bao gồm mơ hình hệ thống điện tử khác sử dụng cho mục đích khác Mơ có nhiều ứng dụng ngành cơng nghiệp ô tô thiết kế hệ thống thiết kế lại hệ thống Có số điều tra ứng dụng mô mơ hình hóa tơ, ví dụ, Singh et al sử dụng chiến lược để sang số sổ tay tự động truyền với mơ hình toán học Abduaziz cộng áp dụng phương pháp mô để đánh giá thực hành logistics xanh ngành công nghiệp ô tô Vedrtnam sử dụng mô hình hóa để tìm thay đổi hệ số cản khía cạnh khí động học khác xe Cerri Terzi thực thủ tục để thiết kế mơ hình hóa hệ thống sản phẩm-dịch vụ ngành công nghiệp ô tô Sokil cộng đánh giá mơ hình hóa ảnh hưởng chuyển động tương đối hệ đệm ô tơ Dengiz cộng thực tối ưu hóa quy trình thơng qua mơ dựa mơ hình meta để tăng suất ngành cơng nghiệp ô tô Theo cách tương tự, có điều tra ngồi sử dụng mơ mơ hình hóa, dự đốn, xác thực thử nghiệm xác minh sử dụng, việc sử dụng Phân tích tính tốn rơ bốt cơng nghiệp cấu trúc khía cạnh chức hệ thống phanh, két nước, hệ thống treo, hệ thống quản lý liệu xe phân tích thơng qua mơ hình hóa mơ phỏng, đề cập đến việc sử dụng mô để nghiên cứu mơ hình có lợi cho việc giảm lượng khí thải tiêu thụ nhiên liệu Do nghiên cứu gần mô mô hình hóa ngành cơng nghiệp tơ, báo trình bày nghiên cứu xu hướng mơ hình hóa mơ liên quan đến khung tham chiếu Đồ thị trái phiếu, thực thơng qua phân tích dựa đồ thư mục Các kết cho thấy mối liên hệ chặt chẽ mơ hình mơ ngành cơng nghiệp ô tô hệ quy chiếu Bond-grap CHƯƠNG PHÂN TÍCH VAI TRỊ CỦA PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG TRONG Q TRÌNH THIẾT KẾ 2.1 Về mặt kinh tế Giá thành sản xuất hệ thống thực đắt giá thành thuê đội ngũ thiết kế rẻ nhiều rủi ro gần khơng có Trong q trình sản xuất cần phải có mặt rộng rãi, trang thiết bị, nguồn nhân lực tay nghề cao, vật tư Trong thiết kế tất gói gọn máy tính hỗ trợ phần mềm Khi có sai sót dễ dàn chỉnh sửa mơ hình mơ phỏng, sửa mơ hình thật phải sửa lại gần hoàn toàn, chi tiết lặp lại cơng trình chưng cư cao tầng Chủ tịch Vingroup nhận định:”một nét vẽ sai anh thiết kế ngồi cơng trường người ta đập tháng trời” Đối với chi tiết cơng trình lớn cần phải thử nghiệm bền việc chống phá hủy việc mơ mơ hình hiệu có kết từ việc mơ chi phí nhỏ nhiều 2.2 Về mặt an tồn Như phân tích việc mơ mơ hình an tồn nhiều dự trù nguy hiểm xảy Ví dụ: Hệ thống túi khí tơ hệ thống đảm bảo an toàn cho người xe gặp tai nạn Tuy nhiên mối nguy hiểm hoạt động khơng chức Khi xe tơ lao nhanh phía trước gặp vật cản bất ngờ trụ cầu hay tường cột mốc xe với dừng lại với gia tốc cao Do quán tính lớn phần đầu xe gần bị phá hủy hồn tồn, người lái xe đập đầu vào vơ lăng hay kính chắn gió dẫn tới nguy hiểm cho tính mạng người Vì túi khí đời, gặp tai nạn va chạm mạnh túi khí bung tạo thành lớp đệm khơng khí để đỡ phần đầu không va chạm trực tiếp với vô lăng Nhưng thời gian va chạm nhanh, túi khí cần bung lực nhanh mạnh Điều nguy hiểm thủ phạm tai nạn giao thông gây mà túi khí Do đó, nhà sản xuất xe phải thử nghiệm nhiều mơ hình tất nhiên để người tham gia trực tiếp Lúc dựa số đo mơ hình mơ để điều chỉnh thông số Và việc tạo vụ va chạm máy tính an tồn nhiều, an tồn cho mơ hình 2.3 Về mặt thời gian Thiết kế xong mang thực nghiệm cho vận hành thử, đạt khơng sao, khơng đạt lại thiết kế lại cơng trình chi tiết bị phá hủy phải làm lại Như vậy, việc thiết kế gặp khó khăn cơng việc chỉnh sửa có cơng trình, dự án kéo dài 30-40 năm, họ đưa thiết kế, dù tính tốn tỉ mỉ tới đâu khơng thể cho thiết kế hồn hảo hết vấn đề Việc mơ mơ hình hóa giúp thời gian 30-40 năm rút gọn lại giúp người ta nhận định vấn đề, vấn đề trở nên rõ ràng hơn, tin tưởng Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy, đánh giá tuổi thọ trung bình hệ thống kỹ thuật (thơng thường tuổi thọ trung bình hệ thống kỹ thuật khoảng 30 ÷ 40 năm), nghiên cứu trình phát triển dân số khoảng thời gian 20 ÷ 50 năm,… Nếu chờ đợi quãng thời gian dài có kết nghiên cứu khơng cịn tính thời đến nhận kết chưa áp dụng vào thực tế với quy mơ lớn sau 20-50 thời thay đổi phương pháp liệu cịn sử dụng không Bằng cách mô hệ thống cho “hệ thống” vận hành tương đương với khoảng thời gian nghiên cứu người ta đánh giá tiêu kỹ thuật cần thiết hệ thống 2.4 Về mặt tiện ích Phương pháp mơ hình hóa cho phép nghiên cứu hệ thống chưa có hệ thống thực nhờ thiết kế Trong trường hợp này, chưa có hệ thống thực việc nghiên cứu mơ hình giải pháp để đánh giá tiêu kỹ thuật hệ thống, lựa chọn cấu trúc thông số tối ưu hệ thống… đồng thời mơ hình dùng để đào tạo huấn luyện Một công nghệ thực tế ảo Công nghệ thực tế ảo áp dụng quân đội tạo hội lớn cho chiến sĩ thực hành tham gia huấn luyện giới ảo thay thực chiến Qua thiết kế luyện tập phương án tác chiến Trong trường hợp dùng phương pháp mơ mơ hình hóa giải pháp để nghiên cứu hệ thống Chương III: Phần mềm 20sim 3.1 Giới thiệu phần mềm 20sim Phần mềm mô 20-Sim phát triển nhóm Điều khiển tự động Trường ĐH Twente, Hà lan 20-Sim sử dụng để mơ hình hóa mô hệ thống Cơ điện tử 20-Sim cho phép mơ hình hóa hệ thống theo cách sau: - Equation model - Block Diagram models - Bond Graph models (Matlab chưa có chức này) - Iconic Diagram models (Matlab chưa có chức này) - Kết hợp dạng 3.2 Ứng dụng phần mềm 20-sim để mô hệ thống Bài 2: Cho hệ thống gồm hai xe có khối lượng mắc nối tiếp với với đế cố định qua lị xo có độ cứng (Hình 3.1) Dưới tác dụng lực F xe chuyển động với vận tốc Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả trạng thái động lực học hệ thống theo phương pháp Bond Graph Ứng dụng phần mềm 20SIM để mơ hệ thống Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống Xây dựng sơ đồ bond graph cho hệ thống Trong đó: Se: lực tác dụng vào hệ thống I1 : phần tử khối lượng vật m1 C1 : phần tử lò xo nối với vật m1 I2: phần tử khối lượng vật m2 C1 : phần tử lò xo nối với vật m2 Ta có, lực F đặt vào hệ lị xo mắc nối tiếp hai vật Vì vậy, ta có phần tử nguồn e (effort) – Se kết nối với Bond Graph Sau Se chia sẻ dòng ( effort) tới hai thành phần I 1,C1,I2,C2 Do đó, liên kết – Junction dùng để kết nối hai vật nặng với Se – Junction sử dụng để kết nối hai – Junction Tiếp theo, xác định chiều effort flow hệ thống Ta có phần tử phản hồi vào hệ thống        Bond phản hồi effort hệ thống: e1 = F (t) Bond phản hồi flow vào hệ thống: f2 = Bond phản hồi effort vào hệ thống: e3 = e1 – e2 Bond phản hồi effort vào hệ thống: e4 = e3 = k1.f4 Bond phản hồi effort vào hệ thống: e5 = e4 Bond phản hồi flow vào hệ thống: f6 = Bond phản hồi effort vào hệ thống: e7 = k2.f7 Ta có hệ thống phản hồi tới phần tử lưu trữ Bond phần tử lưu trữ I1 (flow tương đương nhánh – Junstion) f1 = f2 = f3 ; e2 = p2 = f2.m1 Bond phần tử lưu trữ C1 ( effort tương đương nhánh – Junction) e4 = e3 = e5 = k1.f4 Bond phần tử lưu trữ I2 (flow tương đương nhánh – Junstion) f5 = f6 = f7 ; e6 = p6 = f6.m2 Bond phần tử lưu trữ C2 ( flow tương đương nhánh – Junstion) f5 = f6 = f7 ; e7 = q7 = f7.k2 Từ biểu thức ta có liên hệ phần tử nguồn v1,v2,x1,x2 V1 = f2 = V2 = f6 = X1 = f4 = X2 = f7 = 1.1.1 ứng dụng phần mềm 20-sim Khái quát chung phần mềm 20-sim: Phần mềm 20-sim chương trình mơ hình hóa mơ thương mại cho hệ thống động đa miền, phát triển Controllab Với 20-sim, mơ hình nhập dạng phương trình, sơ đồ khối, đồ thị liên kết thành phần vật lý Phần mềm 20- sim sử dụng rộng rãi để mơ hình hóa hệ thống đa miền phức tạp để phát triển hệ thống điều khiển Phần mềm 20-sim hỗ trợ bốn phương pháp để mơ hình hóa hệ thống động: sơ đồ biểu tượng, sơ đồ khối, đồ thị liên kết phương trình Tất phương pháp phép sử dụng mơ hình (hình 3.1) Để mơ hình hóa hệ thống vật lý, phần mềm cung cấp thư viện cho hệ thống điện, hệ thống khí, hệ thống thủy lực hệ thống nhiệt Đối với sơ đồ khối, thư viện so sánh với thư viện Simulink Tính phần mềm tùy chọn tạo mơ hình với phương trình vi phân đóng gói chúng dạng phần tử sơ đồ khối thành phần vật lý Hình 3.2: Giao diện phần mềm 20-sim Các mơ hình 20 sim mơ phương pháp tích hợp số đại Sau kiểm tra xử lý, mơ hình chuyển đổi trực tiếp thành mã máy, dẫn đến tốc độ mô cao Không giống Simulink, kết mô hiển thị 20-sim cửa sổ riêng biệt gọi Simulator Trình mơ linh hoạt: Các hiển thị theo chiều ngang chiều dọc ô dựa thời gian tần suất hình ảnh động 3D Phần mềm 20-sim tự chứa, tức không cần phần mềm bổ sung tất hộp công cụ bao gồm Hộp cơng cụ có sẵn để xây dựng mơ hình, phân tích miền thời gian, phân tích miền tần số thiết kế điều khiển Để kích hoạt tập lệnh, cần phải cài đặt Matlab, GNU Octave Python Cuối bao gồm tính tùy chọn trình cài đặt 20-sim Ứng dụng phần mềm 20-sim để mô hệ thống học tập Xây dựng sơ đồ Bond Graph phần mềm 20SIM Hình 3.3: Khi độ cứng hai lị xo Nhìn vào sơ đồ ta thấy độ cứng hai lo xo nhau, khối lượng hai vật thể vật thể có biên độ dao động nửa vật thể với dao động ban đầu xung vng Hình 3.4 : khối lượng gấp đôi .. .Nguyễn văn vinh Trình bày tổng quan ứng dụng phương pháp mơ hình hóa mơ lĩnh vực tơ Phân tích vai trị... vực đời sống xã hội Trong q trình hồn thành tiểu luận em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy: TS Nguyễn Anh Tú gúp em hoàn thành tiểu luận Mặc dù cố gắng khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận