P HN II: NI DUNG
3.2.6.2Giao d in lp 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)
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 về để thu t toán so sánh với góc lái HW. Quá trình c thế di n ra và kết thúc khi góc lái HW và RW t ơng ng với nhau.
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) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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
Hình 4.2: Hằng số đáp ứng K= 4
Nhận xét:
Khi K=4 (Hình 4.2 ) thì đ ng đáp ng giữa góc HW và góc RW có kho ng l ch (h) lớn nên yêu cầu đáp ng nhanh c a h thống lái ch a đ t yêu cầu.
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= 250
Hình 4.3: Hằng số đáp ứng K= 250
Nhận xét:
Khi K= 250 (Hình 4.3) có kho ng l ch (h) gân nh băng 0, t o ra c m giác điều khiển có sự đáp ng nhanh đúng với ý ng i lái. Nh v y khi h số đáp ng càng cao sẽ cho sự đáp ng nhanh chóng giữa góc quay c a vô lăng và góc quay c a bánh xe dẫn h ớng.
- Cho xe chuyển động với các v n tốc khác nhau và vẫn giữ hằng số đáp ng K= 250. Ghi nh n l i các đồ thị đáp ng giữa góc xoay vô lăng và góc lái cơ cấu lái nhiều tốc độxe khác nhau đó. Sau khi quan sát các đồ thị, thì hầu nh sự đáp ng đều có kho ng l ch (h) gần nh bằng 0. Nh v y mọi tr ng h p, mọi tốc độ xe đều có sự đáp ng nhanh chóng giữa góc quay c a vô lăng và góc quay c a bánh xe dẫn h ớng (với hằng sốđáp ng là K= 250) đúng với ý c a ng i lái.
Nội dung th hai: Thực nghi m c m giác lái trên xe th t với bốn tr ng h p
- Trường hợp kích hai bánh dẫn hướng lên khỏi mặt đường
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 nong tr ng các đồ thịtrong tr ng h p này nh sau:
Đồ thị dòng i cho ta biết mô-men c n t i cơ cấu lái.
Hình 4.4: Dòng i=0 khi chưa đánh lái
Nhận xét:
Đồ thị này cho ta biết mối quan h giữa dòng đi n i và th i gian. Ban đầu tác gi ch a tác động lên vô lăng nên không có tín hi u điều khiển gửi xuống động cơ RW cơ cấu lái. Do v y, dòng đi n i t i động cơ RW bằng 0.(Hình 4.4)
Hình 4.5: Dòng i tăngkhi đánh lái ć kích bánh xe d ẫn hướng
Nhận xét:
o Đồ thị này cho ta biết dòng i sẽtăng khi ta xoay vô lăng điều khiển.
o Khi tác gi xoay vô lăng bên server va nâng các bánh xe d ẫn h ớng lên khỏi mặt đ ng, khi đó động cơ RW cơ cấu lái đ c cấp nguồn và ho t động làm thay đổi h ớng bánh xe. Do ma sát các chi tiết cơ khí t i cơ cấu lái nên t o ra mô-men c n tác động lên động cơ RW và dòng i điều khiển động cơ RW tăng lên, theo tỉ l thu n với mô-men c n. Hình 4.5 sẽ minh ch ng cho điều này.
Đồ thì dòng i khi kích các bánh xe dẫn h ớng theo góc lái
Hình 4.6: Đồ thị dòng i theo góc lái khi nâng các bánh xe dẫn hướng
Nhận xét:
o Khi tác động vào vô lăng với góc lái nhỏ, lúc ban đầu thi dòng i tăng cao do ma sát cơ cấu lái lớn. Khi cơ cấu lái ho t động thì ma sát gi m dần do quán tính làm cho dòng i gi m xuống.
o Khi hết hành trình c a góc lái thì i tăng đột ngột do động cơ bị hãm. Khi ta tr lái thì dòng i gi m dần và hầu nh không đổi cho đến hết hành trình ng c l i.
Đồ thì mô-men phản hôi khi ta kích các bánh xe dẫn h ớng
Hình 4.7: Mô-men phản hôi kh i kích các bánh xe dẫn hướng
Nhận xét:
o Do không có mô-men tr lực assit
nên không bị nh h ng b i v n tốc và góc lái nên đồ thị có biên d ng hình chữ nh t. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Trong đồ thị ta thấy mô-men ph n hồi tăng lên (khi b t đầu thay đổi góc lái) rồi gi m xuống, điều đó cho ta biết khi b t đầu thay đổi góc lái thì cần một mô-men lớn để th ng đ c mô-men c n do ma sát cơ khí c a cơ cấu lái.
- Trường hợp xe đứng yên và các bánh xe tiếp xúc với mặt đường (V=0):
Ta h kích và cho các bánh xe dẫn h ớng tiếp xúc với mặt đ ng nhựa.
Đồ thị dòng i cho ta biết mô-men c n t i cơ cấu lái
Hình 4.8: Dòng i tăng khi đánh lái co ma sát gi ữa các bánh xe dẫn hướng với mặt đường
Nhận xét:
Khi tác gi xoay vô lăng bên server va các banh xe dẫn h ớng tiêp xúc với mặt đ ng, khi đo ma sat t i cơ cấu lái sẽ tăng nên dong i cũng tăng lên.(Hình 4.8)
Đồ thì dòng i theo góc lái khi các bánh xe tiêp xuc mă ̣t đ ơng vơi vâ ̣n tôc V =0 km/h
Nhận xét:
o Khi tác động vào vô lăng với góc lái nhỏ, lúc ban đầu thi dòng i tăng cao