Laptop dùng cho Server và Client

P HN II: NI DUNG

3.2.3 Laptop dùng cho Server và Client

Trong quá trình nghiên c u tác gi sử d ng laptop cá nhân c a mình để điều khiển. Laptop dùng cho server dùng laptop ACER. Laptop bên Client dùng c a máy tính ACER

Hình 3.15: Laptop ACER

Các laptop này đều đư đ c cài đặt phần mềm LabVIEW và đư đ c ng i nghiên c u giới thi u phần cơ s lý thuyết

3.2.4 Gi i thi u card USB HDL 9090

Card USB HDL 9090 là card thu th p dữ li u và xuất tín hi u điều khiển kh năng thế h tiếp theo c a USB HDL 9090. Ngoài các ch c năng đư có trên USB HDL 9090 nh thu th p dữ li u từ các c m biến, điều khiển ON/OFF, điều chế xung PWM v.v. HDL 9090 còn có ch c năng Digital Input giúp b n ng d ng linh ho t hơn. Với tính năng v ơt trội nh tốc độ cao ADC cao hơn 5 lần và chính xác hơn 4 lần so với HDL 9001, card USB HDL 9090 là lựa chọn tối u cho ng d ng thu th p dữ li u và điều khiển.

Hình 3.16: Card USB HDL 9090

Mô t c thể các chân tín hi u c a card HDL 9090 nh b ng sau:

KÝ HI U MÔ T LO I

GND Ground ậ chân mát Nguồn

VCC Nguồn 5V lấy từ USB Nguồn

CNT+/CNT- Chân ñếm Counter Input

DI1-DI4 Tín hi u vào d ng số 0-5V Input

SW1-SW4 Tín hi u ra d ng số 0-5V Output

DIR Set bộđếm xung ñếm lên(5V) hay đếm xuống (0V) Input

PULSE Đếm xung tín hi u 0-5V Input

PWM1- PWM2 Xuất tín hi u PWM đểđiều khiển Output ADC1- ADC6 Nh n tín hi u vào t ơng tự (Analog) 0-5V Input

Bảng 5: Thông số kỹ thuật của Card USB HDL 9090

 Hàm Hocdelam USB HDL 9090: để truyền nh n tín hi u từ LabVIEW với card USB HDL 9090 chúng ta cần sử d ng hàm này

Mô t các chân c a hàm USB HDL 9090 để l p trình nh b ng sau:

CHÂN LO I MÔ T

USB Card Control T o control t i chân này để chọn thiết bị USB HDL 9090

SW1-SW4 Control

Nối giá trị Boolean (TRUE-FALSE) vào các chân này để phần c ng HDL 9090 xuất ra tín hi u số t ơng ng (TRUEL 5V, FALSE 0V)

PWM1-PWM2 Control Nối giá trị số nguyên 0-500 vào để phần c ng xuất xung PWM có duty cycle t ơng ng là 0-100% PWM Frequency

(3-60kHz) Control

Nối giá trị từ 3000-60000 vào để chọn tần số tín hi u PWM card xuất ra.

DI1-DI4 Indicator Giá trị tín hi u số đọc đ c từ chân DI1-DI4 trên card. Giá trị mặc định là TRUE (5V)

ADC1-ADC6 Indicator Giá trị ADC (0-1023) đọc đ c từ các chân ADC t ơng ng trên card

Encoder Indicator Giá trị encoder 0-100000

Bảng 6: Cách kiểm tra Card USB HDL 9090

3.2.5 M ch đi n đi u khi n nô hình vô lăng

M ch đi n điều khiển mô hình vô lăng đ ợc hiển thi ̣ ở hinh 3.19. Các tính năng làm vi c c a các ma ̣ch điê ̣n đi n này nh sau:

STT Tên chi ti t Tính năng

1 Card HDL 9090 Thu th p dữ li u điều khiển.

2 M ch khuếch đ i Khuếch đ i công suất điều khiển động cơ HW. 3 T đi n xoay chiều H n suất dòng ng c c a động cơ HW.

Hình 3.19: Thành phần mạch điều khiển cảm giác lái

3.2.6 L p trình tái t o c m giác lái mô hình 3.2.6.1 Giao di n đi u khi n 3.2.6.1 Giao di n đi u khi n

Phân giao diê ̣n điêu khiển bao gôm 2 phân Server va Client.

 Phân 1: là giao di n Server c a đề tài.

Hình 3.20: Giao diện truyên nhận tín hi ệu bên server

     ệ ề ậ ệ

 Nguyên ly hoạt dộng

 Khi ch ơng trinh hoa ̣t đô ̣ng thi tin hiê ̣u goc lai của mô hinh Server sẽ truyên qua WIFI . Muôn truyên qua WIFI thi ph i khai bao port truyên giông vơ i port nhâ ̣n

 Server sẽ nhâ ̣n phản hôi tin hiê ̣u cảm biên dong va goc lai xe quân s ̣ thông qua khai bao port phản hôi va IP phản hôi.

 Camera phản hôi hinh ảnh vê thông bao thông tin cho ng ơi điêu khiển.

 Khung nút điều khiển:

 Nút thiết l p l i co ch c năng xác l p vị trí ban đầu c a góc vô lăng mô hình Server.

 Nút kh i động co ch c năng cho phép t o c m giác trên mô hinh Server.

 Phân 2: là giao diê ̣n Client của đê tai.

 Nguyên ly hoạt động

Khung thông sô hoa ̣t đô ̣ng co tac dụng thiêt lâ ̣p thông sô hoa ̣t đô ̣ng của xe quân s ̣.

Khung thông sô nhâ ̣n co tac dụng nhâ ̣n goc mô hinh vô lăng bên Server g ̉ i xuông để điêu khiển h ơng xe quân s ̣.

Khung thông sô truyên co ch c năng truyên dong i va goc lai xe quân s ̣ lên Server để thay đổi cảm giac lai.

3.2.6.2 Giao di n l p trình mô hình

Cũng nh giao di n hiển thị , giao diê ̣n lâ ̣p trinh mô hinh gôm 2 phân giao diê ̣n lâ ̣p trinh Server va giao diê ̣n lâ ̣p trinh Client.

 Giao diê ̣n lâ ̣p trinh bên Server.

Hình ̀.22: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình tính toán mô-men phản hồi tạo cảm giac lai

 Nguyên lý Hoạt động: (Hình 3.22)

Sau khi nh n tín hi u ph n hồi góc RW bên cơ cấu lái, giá trị dòng i từ máy Client truyền về và kết h p với góc HW trên vô lăng điều khiển thì thu t toán sẽ tính toán đ c giá trị mô-men t o lên vô lăng điều khiển nhằm t o ra c m giác lái xác thực trên vô lăng.

Thu t toán tính toán mô-men ph n hồi dựa vào c m biến Góc HW Góc RW ph n hồi C m biến dòng I ph n hồi Cơ cấu t o mô- men trên vô lăngđiều khiển

Hình 3.23: Giao diện tính toán mô-men phản hồi tạo cảm giac lai

 Nguyên lý Hoạt động: (Hình 3.23)

L p trình trên hinh 3.23 sẽ tính toán góc vô lăng trên mô hình Server , sau đo tuyên tinh hiê ̣u goc lai qua Client thông qua ph ơng th c TCP.

Hình ̀.2́: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình truyên nhận dữ liê ̣u bên server

Bộ phát WIFI- truyền dữ li u tính toán bên Sever Góc HW Bộ thu WIFI - nh n dữ li u tính toán bên Sever Dòng i Hình nh ph n hồi Góc RW Tới Client Từ Client

 Nguyên lý Hoạt động: ( Hình 3.24)

Tín hi u góc quay vô lăng HW đ c gửi tới Client qua bộ ph n phát WIFI bên Server để tính toán điều khiển góc quay RW c a cơ cấu lái. Đồng th i, bộ thu dữ li u bên Sever sẽ nh n dữ li u ph n hồi dòng i, hình nh, góc quay RW cơ cấu lái từ máy Client để tính toán mô men ph n hồi trên vô lăngđiều khiển cũng đ a dữ

li u hình nh lên cửa sổ giao di n với ng i điều khiển.

Hình 3.25: Giao diện truyên nhận dữ liê ̣u bên server

 Nguyên lý Hoạt động: (hình 3.25)

L p trình trong hinh 3.25 sẽ thực hi n vi c nhâ ̣n tin hiê ̣u từc m biến dòng và góc lái xe quân sự truyền về để tính toán ph n hồi c m giác lái cho mô hình bên Server. Nh vâ ̣y, s ̣truyên nhâ ̣n qua la ̣i gi ̃a Server va Client sẽ co độ trễ , s ̣ châ ̣m trễ nay đ ợc tinh toan phân sau.

 Giao diê ̣n lâ ̣p trinh bên Client.

Thu t toán so sánh góc HW và RW Tín hi u Góc HW Góc RW ph n hồi Phát wifi Thu wifi Cơ cấu điều khiển góc RW Tín hi u điều khiển

 Nguyên lý Hoạt động: (Hình 3.26)

Hình 3.27: Giao diện lập trình điêu khiển goc lai xe quân sự

Nguyên lý Hoạt động: (Hình 3.27)

L p trình trong hinh 3.27 sẽ tính toán góc lái RW c ần điêu khiển cơ cấu lái trên cơ s dựa vào tin hiê ̣u goc lái HW c a vô lăng trên mô hinh bên Server truyên xuông.

Hình ̀.28: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình truyên nhận bên Client

 Nguyên lý Hoạt động: (Hình 3.28)

Khi ng i lái xoay vô lăng, thì tín hi u góc lái này (góc HW) đ c máy bên Server thu nh n. Tiếp theo tín hi u này đ c bộ phát và thu WIFI truyền đi đến máy bên Client, t i đây tín hi u này đ c thu t toán so sánh góc HW và RW. Từ đó sẽ gửi tín hi u điều khiển đến cơ cấu lái để diều khiển góc lái RW ng với góc xoay c a HW. Trong quá trình cơ cấu lái làm vi c, thì tín hi u ph n hồi góc lái RW luôn đ c gửi vềđể thu t toán tính toán. Sau đó, tín hi u này đ c gửi về bên Server qua bộphát WIFI để so sánh với góc lái HW. Cùng lúc này, giá trị c a dòng i trên động cơ dẫn động cơ cấu lái cũng đ c c m biến dòng đ a về bộ phát WIFI trên máy Client. T i đây, tín hi u dòng i này đ c truyền về máy Server làm cơ s để tính toán mô men ph n hồi c m giác lái trên vô lăng điều khiển.

Bộ thu WIFI: nh n dữ li u tính toán bên Client Tín hi u điều khiển từ sever Cơ cấu điều khiển góc lái RW Bộ phát WIFI: truyền dữ li u tính toán bên Client Tín hi u ph n hồi đến sever C m bến dòng C m biến góc RW

Hình 3.29: Giao diện lập trình truyên nhận bên client

 Nguyên lý Hoạt động: (Hình 3.29)

L p trình trong hinh 3.29 là giao di n nh n góc lái HW trên vô lăng từ mô hình bên Server, đồng th i truyên tín hi u dong điê ̣n i c a động cơ điều khiển cơ cấu lái va goc lai RW c a cơ cấu lái (Client) lên mô hinh vô lăng đ iều khiển (Server).

3.3 Thu t toán và l p trình h th ng lái không tr c lái đi u khi n t xa

3.3.1 Gi i thi u l u đồ thu t toán cho xe có h th ng lái SBW đi u khi n t xa

Khi hoa ̣t đô ̣ng ch ơng trinh bên Server sẽ g ̉ i tin hiê ̣u goc xoay vô lăng qua WIFI đên client. Bên Client sẽ nhâ ̣n tin hiê ̣u va tinh toan goc lai xe quân s ̣ va điêu khiển xe quân s ̣ thay đổi h ơng.

Khi xe quân s ̣ thay đổi h ơng do đô ̣ng cơ tac đô ̣ng, s ̣ ma sat ta ̣i mă ̣t đ ơng càng lớn thì c m biến dòng ch o dong cang cao. Khi ây tin hiê ̣u dong sẽ đ ợc truyên qua WIFI tơi Server . T i Server sẽ tính toán lực ph n hồi lên vô lăng ng i điều khiển.

Cuôi cung khi nhân stop thi ch ơng trình ng ng hoa ̣t đô ̣ng.

Hình ̀.̀0: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình điều khiển hệ thống lái SBW từ xa

3.3.2 Thi t k ph n m m

Ch ơng trình điều khiển bên máy server sau khi kết nối mô hình vô lăng điều khiển lái vào máy laptop Serrver. M wireless. M file ch y ch ơng trình server cho mô hình điều khiển h thống lái từ xa. Cửa sổ này thiết kế cho phần truyền tín hi u qua Intenet. Trong LabVIEW có th vi n giao tiếp qua m ng TCP/IP. Cửa sổ này ho t động nh sau:

Run

Server: mô hố̀nh vô lăng Truyền goc HW

Nhơ ̣n dòng i, góc RW ph n hồi

Client: Xe th c nghi m Truyền dòng i, góc RW Nhơ ̣n goc HW Wifi Stop T o c m giác lái

Hình 3.31: Thuật toán bên server

- Tín hi u từ vô lăng điều khiển sẽđ c hiển thị vào hai d ng đó là axis info (tín hi u số), buton info (nút nhấn hay on/off). Với TCP/IP tín hi u số truyền qua internet nên hai tín hi u xoay c a vô lăng điều khiển xe sự và tín hi u từ h thống lái trên xe điều đ c đ a trực tiếp vào bó đây Build Array. Các tín hi u buton info là các tín hi u on/ off nên không thể truyền qua Build Array mà ph i chuyển tín hi u on/off thành tín hi u số bằng hàm Select. Sau khi ra khỏi hàm thì tín hi u bây gi là số. Tín hi u này ng i nghiên c u mới đ a vào Build Array.

Hình 3.32: Thuật toán bên client

- Ch ơng trình điều khiển bên máy client khi truyền qua wireless b i access point tín hi u Client. Khi truyền đến Client tín hi u vẫn còn Build Array do đó nhóm nghiên c u ph i dùng hàm index Array để tách tín hi u ra. Khi nào cần dùng tín hi u nào ta lấy tín hi u đó ra sử d ng. Nh v y ng i nghiên c u tách 11 tín hi u ra. Tín hi u nào là tín hi u số thì dùng luôn c thể là tín hi u góc xoay c a vôlăng, tín hi u độ l i Kp và tín hi u giá trị góc lái c a cơ cấu lái. Còn các tín hi u số c a các tín hi u còn l i ph i dùng hàm select tr l i tr ng thái on/off nh cũ mới dùng đ c.

CH NG 4: KẾT QU TH C NGHI M

4.1 K ho ch và k t qu th c nghi m 4.1.1 K ho ch th c nghi m

Sau khi chế t o thành công mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa và xây dựng thu t toán điều khiển h thống lái không tr c lái điều khiển từ xa qua m ng WIFI, nhóm nghiên c u thử nghi m mô hình xe có h thống lái không tr c lái điều khiển từ xa t i trung tâm bồi d ỡng giáo viên và đào t o nhân lực công ngh cao c a Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thụt TPHCM trong đ ng đi nội bộ c a tr ng với chiều dài đo n đ ng 70 m có nhiều ngã rẽ với tốc độ xe đ t v n tốc đa là 20 km/h và ch một ng i, với sự cộng tác năm thành viên trong nhóm nghiên c u.

Hình 4.1: Thử nghiệm hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa qua mang WIFI

Chúng tôi tiến hành thực nghi m với ba nội dung:

 Nội dung th nhất: Thử nghi m sự đáp ng linh ho t c a h thống lái không tr c lái trên xe các chếđộ v n tốc khác nhau.

 Nội dung th hai: Thực nghi m c m giác lái trên xe th t với ba tr ng h p

 Tr ng h p xe đ ng yên và các bánh xe tiếp xúc với mặt đ ng (V=0)

 Tr ng h p xe chuyển động với v n tốc (V>=20km/h)

 Nội dung ba: Thử nghi m và tính toán th i gian tr c a h thống lái không tr c lái điều khiển từ xa qua m ng Wifi.

4.1.2 Ti n hành th c nghi m

Thực nghi m nội dung th nhất: Thực nghi m sựđáp ng linh ho t c a h thống lái không tr c lái trên xe các chếđộ v n tốc khác nhau.

- Dùng kích nâng cho hai bánh xe dẫn h ớng lên khỏi mặt đ ng. Kết nối với các thiết bị điều khiển nh sơ đồ đư trình bày. Cho h thống ho t động bằng cách xoay vôlăng điều khiển, quan sát trên màn hình c a laptop và ghi nh n các đồ thịtrong tr ng h p này nh sau:

 Đồthì đáp ng giữa góc quay c a vô lăng (HW) và góc quay c a cơ cấu lái (RW) trong tr ng h p hằng sốđáp ng K= 4

Giao d in lp trình mô hình