Trong thực tế, hệ thống ABS sử dụng vành răng cú số răng hữu hạn (trƣờng hợp luận ỏn nghiờn cứu là 120 răng – mục 3.3), với phƣơng phỏp đo vận tốc nhƣ đó trỡnh bày ở mục 3.3.3, số xung mà hệ thống đếm đƣợc (nx) trong khoảng thời gian lấy mẫu (tm) là số nguyờn. Do đú giỏ trị gia tốc gúc mà hệ thống xỏc định đƣợc khụng biến thiờn liờn tục, nú chỉ cú thể cú cỏc giỏ trị cỏch nhau những bƣớc nhất định. Bộ giỏ trị ngƣỡng điều khiển gần nhất với bộ giỏ trị ngƣỡng điều khiển xỏc định đƣợc bằng mụ phỏng lý thuyết (Bảng 3. 2) phự hợp với giỏ trị cú thể đo đƣợc trong thực tế nhƣ trong Bảng 4. 1.
Bảng 4. 1. Cỏc giỏ trị ngưỡng gia tốc gúc điều khiển ABS phự hợp với giỏ trị đo được trong thực tế của hệ thống ABS luận ỏn nghiờn cứu
Chuyển pha Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu trƣớc
Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu sau Tăng ỏp → Giữ ỏp 1 = −62,8 (rad/s2) 1 = −58,1 (rad/s2) Giữ ỏp → Giảm ỏp 2= −83,7 (rad/s2) 2=−76,7 (rad/s2) Giảm ỏp → Giữ ỏp 3 = +46,5 (rad/s2) 3 = +51,2 (rad/s2) Giữ ỏp → Tăng ỏp 4 = +67,4 (rad/s2) 4 = +69,7 (rad/s2)
Lập chƣơng trỡnh điều khiển cho bộ điều khiển điện tử theo lƣu đồ thuật toỏn điều khiển đó trỡnh bày ở mục 3.2 với cỏc giỏ trị ngƣỡng điều khiển xỏc định đƣợc nhƣ trong Bảng 4. 1 và thực hiện thử nghiệm trờn đƣờng thử để đỏnh giỏ hoạt động của hệ thống ABS.
- 77 -
Để đảm bảo an toàn trong quỏ trỡnh thử nghiệm, luận ỏn thử nghiệm cỏc trƣờng hợp phanh với vận tốc ban đầu khoảng 30 km/h, sau đú thực hiện thử nghiệm phanh với vận tốc ban đầu 40 km/h để cú nhiều thời gian theo dừi, đỏnh giỏ hoạt động của hệ thống ABS. Theo dừi, phõn tớch vận tốc gúc của từng bỏnh xe trong quỏ trỡnh phanh cú điều khiển của ABS để điều chỉnh bộ giỏ trị ngƣỡng gia tốc điều khiển. Sau đõy là một số kết quả mụ phỏng thực nghiệm:
Phanh với vận tốc 40 km/h, khụng cú ABS
Trƣờng hợp mụ phỏng thực nghiệm này khụng sử dụng bộ điều khiển ABS. Hệ thống phanh làm việc nhƣ hệ thống khụng cú ABS.
Việc theo dừi vận tốc gúc bỏnh xe trong trƣờng hợp này nhằm kiểm tra hoạt động của hệ thống phanh trƣớc khi thử nghiệm với ABS. Hệ thống phanh phải đảm bảo hiệu quả phanh giữa cỏc bỏnh xe trờn cựng một cầu tƣơng đồng nhau, cơ cấu phành phải sinh ra đủ mụ men phanh để cỏc bỏnh xe đều bị trƣợt lết khi khụng cú ABS.
Sau khi tiến hành bảo dƣỡng, hệ thống phanh đó đảm bảo cỏc yờu cầu trờn. Đồ thị vận tốc gúc cỏc bỏnh xe nhƣ Hỡnh 4. 7 thể hiện quỏ trỡnh phanh khi khụng cú ABS từ vận tốc ban đầu 40 km/h.
- 78 -
Cỏc đồ thị vận tốc gúc bỏnh xe này cho thấy: sự thay đổi vận tốc gúc bỏnh xe trờn cựng một cầu xe tƣơng tự nhau, nhƣng cú sự khỏc nhau giữa cỏc bỏnh xe trờn hai cầu (trƣớc và sau). Cỏc bỏnh xe ở cầu trƣớc bị bú cứng hoàn toàn muộn hơn cỏc bỏnh xe ở cầu sau. Trong trƣờng hợp này, quóng đƣờng phanh đo đƣợc bằng thiết bị đo quóng đƣờng phanh là 13,8 m.
Trong quỏ trỡnh phanh khụng cú ABS, cỏc bỏnh xe nhanh chúng bị bú cứng và cỏc bỏnh xe ở cầu sau bị bú cứng nhanh hơn cỏc bỏnh xe ở cầu trƣớc. Đõy là thụng tin cần đƣợc lƣu ý cho việc chọn giỏ trị ngƣỡng gia tốc gúc điều khiển cho cỏc bỏnh xe.
Phanh với vận tốc 40 km/h, cú sử dụng ABS (giai đoạn 1)
Thử nghiệm đƣợc thực hiện trờn đƣờng tốt, với vận tốc ban đầu 40 km/h, cú ABS với bộ điều khiển hoạt động theo cỏc giỏ trị ngƣỡng điều khiển đó đƣợc hiệu chỉnh nhƣ ở Bảng 4. 1. Đồ thị vận tốc gúc cỏc bỏnh xe đƣợc ghi lại nhƣ trờn Hỡnh 4. 8.
Hỡnh 4. 8. Đồ thị vận tốc gúc bỏnh xe khi phanh tại vận tốc 40km/h cú ABS
Từ đồ thị vận tốc gúc cỏc bỏnh xe cú thể nhận thấy: với bộ ngƣỡng gia tốc gúc điều khiển nhƣ Bảng 4. 1, vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe cú giảm, tăng trong quỏ trỡnh phanh. Điều đú cho thấy hệ thống phanh ABS cú thực hiện điều khiển thay đổi ỏp suất trong bầu phanh và bỏnh xe khụng bị trƣợt lết hoàn toàn trong quỏ trỡnh phanh. Tuy nhiờn, cỏc bỏnh xe cú xuất hiện hiện tƣợng trƣợt lết trong một số khoảng thời gian ngắn (khoảng từ 0,2 s đến 0,4 s). Cú sự sai khỏc giữa quy luật biến thiờn vận tốc gúc khi mụ phỏng thực nghiệm
- 79 -
và quy luật cú khi mụ phỏng lý thuyết trờn mỏy tớnh (đƣợc trỡnh bày tại mục 3.6.3 và phụ lục 3) do mụ hỡnh mụ phỏng trờn mỏy tớnh sử dụng một số giả thiết đơn giản húa và do sự sai khỏc giữa giỏ trị ngƣỡng điều khiển trong Bảng 3. 2 (dựng cho mụ phỏng lý thuyết) và Bảng 4. 1 (đó quy về giỏ trị thực cú thể xỏc định đƣợc).
Quóng đƣờng phanh đo đƣợc trong trƣờng hợp này là 13,7 m. So với trƣờng hợp thử nghiệm khụng cú ABS, quóng đƣờng phanh trong trƣờng hợp này cú ngắn hơn nhƣng khụng đỏng kể (13,7 m so với 13,8 m).
Sự xuất hiện hiện tƣợng trƣợt lết của cỏc bỏnh xe trong thời gian ngắn khi mụ phỏng thực nghiệm cú thể suy luận là do giỏ trị ngƣỡng gia tốc gúc 1 để chuyển từ pha tăng ỏp sang pha giữ ỏp và giỏ trị ngƣỡng 2 để chuyển từ pha giữ ỏp sang pha giảm ỏp cũn thấp. Vỡ vậy khi ECU điều khiển chuyển sang pha giữ ỏp (tại điểm 2 trờn Hỡnh 4. 9) và sau đú sang pha giảm ỏp (tại điểm 4) nhƣng theo quỏn tớnh cỏc bỏnh xe tiếp tục giảm vận tốc gúc khiến cỏc bỏnh xe bị trƣợt lết. Từ suy luận đú, cú thể nhận định khi điều chỉnh tăng giỏ trị ngƣỡng gia tốc 1, 2 lờn thành cỏc giỏ trị 1, 2, lỳc này ECU điều khiển chuyển
sang pha giữ ỏp (điểm 1 trờn Hỡnh 4. 9) và sau đú sang pha giảm ỏp (tại điểm 3) sớm hơn. Bỏnh xe tiếp tục giảm vận tốc gúc theo quỏn tớnh, nhƣng khụng giảm đến mức bị lƣợt lết.
Hỡnh 4. 9. Ảnh hưởng của giỏ trị ngưỡng gia tốc đến vận tốc gúc bỏnh xe
G ia tố c g óc bánh xe Vậ n t ốc gó c bánh x e
Sự biến thiên vận tốc góc bánh xe thu đ-ợc từ mô phỏng thực nghiệm lần 1
t
t Dự đoán vận tốc góc bánh
xe sau khi điều chỉnh 2
1 3 4
- 80 -
Từ phõn tớch trờn đõy, luận ỏn đó hiệu chỉnh ngƣỡng gia tốc gúc điều khiển (ngƣỡng chuyển từ pha tăng ỏp sang pha giữ ỏp và ngƣỡng chuyển từ pha giữ ỏp sang pha giảm ỏp) tăng dần lờn và thực nghiệm lại sau mỗi lần hiệu chỉnh để phõn tớch hoạt động của hệ thống. Sau nhiều lần hiệu chỉnh và thử nghiệm, luận ỏn đƣa ra đƣợc bộ giỏ trị ngƣỡng gia tốc gúc điều khiển ABS nhƣ Bảng 4. 2.
Bảng 4. 2. Ngưỡng gia tốc gúc điều khiển ABS đó được hiệu chỉnh qua mụ phỏng thực nghiệm
Chuyển pha Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu trƣớc
Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu sau Tăng ỏp → Giữ ỏp 1 = −60,5 (rad/s2) 1 = −55,8 (rad/s2) Giữ ỏp → Giảm ỏp 2= −81,4 (rad/s2) 2= −74,4 (rad/s2) Giảm ỏp → Giữ ỏp 3 = +46,5 (rad/s2) 3 = +51,2 (rad/s2) Giữ ỏp → Tăng ỏp 4 = +67,4 (rad/s2) 4 = +69,7 (rad/s2)
Phanh với vận tốc 40km/h, cú sử dụng ABS (giai đoạn 2)
Thử nghiệm vẫn đƣợc thực hiện trờn đƣờng tốt, với vận tốc ban đầu 40 km/h, cú ABS với bộ điều khiển hoạt động theo cỏc giỏ trị ngƣỡng điều khiển đó đƣợc hiệu chỉnh nhƣ trong Bảng 4. 2. Với nhiều lần thử nghiệm, biến thiờn vận tốc gúc cỏc bỏnh xe khi phanh đều tƣơng tự nhau, cú dạng nhƣ trờn đồ thị Hỡnh 4. 10.
Từ cỏc đồ thị thực nghiệm này cú thể nhận định: sau khi điều chỉnh ngƣỡng gia tốc gúc điều khiển, cỏc bỏnh xe khụng cũn hiện tƣợng trƣợt lết. Vận tốc gúc cỏc bỏnh xe giảm, tăng theo chu kỳ và giảm dần về ―0‖. Tuy nhiờn, tần số hoạt động của hệ thống khụng cao (thấp hơn kết quả mụ phỏng lý thuyết), ở cầu trƣớc chỉ vào khoảng 1,5 Hz, ở cầu sau vào khoảng 2 Hz. Hệ thống hoạt động với tần số thấp nờn khụng phỏt huy đƣợc hiệu quả nhƣ mong muốn và hiệu quả phanh khụng cao. Cụ thể, quóng đƣờng phanh đo đƣợc trong trƣờng hợp này là khoảng 13,3 m.
- 81 -
Hỡnh 4. 10. Quy luật biến thiờn vận tốc gúc cỏc bỏnh xe khi thực nghiệm phanh trờn đường tốt với vận tốc ban đầu 40km/h cú ABS (sử dụng bộ giỏ trị ngưỡng trong bảng Bảng 4. 2)
Cú thể nhận định nguyờn nhõn khiến tần số hoạt động của hệ thống thấp cú thể do chờnh lệch giữa cỏc giỏ trị ngƣỡng 1 và 4 cũng nhƣ 2 và 3 lớn. Do đú luận ỏn đó tiến hành hiệu chỉnh cỏc giỏ trị ngƣỡng gia tốc gúc theo hƣớng thu hẹp chờnh lệch giỏ trị giữa cỏc giỏ trị ngƣỡng 1 và 4 cũng nhƣ 2 và 3 để đạt đƣợc hiệu quả cao hơn.
Sau nhiều lần hiệu chỉnh và thực nghiệm, luận ỏn xỏc định đƣợc bộ giỏ trị ngƣỡng gia tốc gúc điều khiển hệ thống phanh ABS khớ nộn lắp đặt trờn xe nghiờn cứu nhƣ trong Bảng 4. 3. Với bộ giỏ trị ngƣỡng điều khiển này, hiệu quả phanh của ụ tụ là tốt nhất. Cụ thể, khi thử nghiệm phanh cú ABS với vận tốc ban đầu 40 km/h trờn mặt đƣờng phủ nhựa asphalt khụ, quóng đƣờng phanh của ụ tụ đạt mức 13,1 m và giữ nguyờn đƣợc quỹ đạo chuyển động thẳng của ụ tụ.
Bảng 4. 3. Ngưỡng gia tốc gúc điều khiển ABS
Chuyển pha Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu trƣớc
Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu sau Tăng ỏp → Giữ ỏp 1 = −58,1 (rad/s2) 1 = −53,5 (rad/s2) Giữ ỏp → Giảm ỏp 2= −79,1 (rad/s2) 2= −72,1 (rad/s2)
- 82 - Chuyển pha Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều
khiển bỏnh xe cầu trƣớc
Ngƣỡng gia tốc gúc (ε) điều khiển bỏnh xe cầu sau Giảm ỏp → Giữ ỏp 3 = +44,2 (rad/s2) 3 = +48,8 (rad/s2) Giữ ỏp → Tăng ỏp 4 = +65,1 (rad/s2) 4 = +67,4 (rad/s2)
Kết quả thực nghiệm hoạt động của hệ thống phanh khớ nộn cú ABS
Luận ỏn đó xỏc định đƣợc bộ giỏ trị ngƣỡng gia tốc gúc cuối cựng cho chƣơng trỡnh điều khiển ABS trong hệ thống phanh khớ nộn trờn xe nghiờn cứu nhƣ Bảng 4. 3 cho hiệu quả điều khiển tốt nhất.
Với chƣơng trỡnh điều khiển và cỏc giỏ trị ngƣỡng điều khiển đú, luận ỏn đó tiến hành thử nghiệm nhiều lần ở một số chế độ thử nghiệm khỏc nhau (vận tốc ban đầu trƣớc khi phanh v = 30 km/h, 40 km/h, trờn đƣờng phủ nhựa asphalt khụ, đƣờng phủ nhựa asphalt ƣớt) tại Trƣờng Đại học Bỏch khoa Hà Nội. Cỏc kết quả của nhiều lần mụ phỏng thực nghiệm ở cựng một chế độ đều tƣơng tự nhau nờn cú thể nhận định rằng hệ thống ABS hoạt động ổn định. Cỏc Hỡnh 4. 11 và Hỡnh 4. 12 dƣới đõy lần lƣợt trỡnh bày đồ thị biến thiờn vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe khi phanh gấp với vận tốc trƣớc khi phanh 40 km/h trờn đƣờng phủ nhựa asphalt khụ và đƣờng phủ nhựa asphalt ƣớt.
Hỡnh 4. 11. Biến thiờn vận tốc gúc cỏc bỏnh xe khi phanh cú ABS trờn đường phủ nhựa asphalt khụ, v0 = 40 km/h
- 83 -
Hỡnh 4. 12. Biến thiờn vận tốc gúc cỏc bỏnh xe khi phanh cú ABS trờn đường phủ nhựa asphalt ướt, v0 = 40 km/h
Qua cỏc kết quả thu đƣợc từ thực nghiệm cho thấy:
Khi hệ thống phanh cú ABS, vận tốc gúc cỏc bỏnh xe giảm – tăng theo chu kỳ và giảm dần về ―0‖, khụng cú bỏnh xe nào bị trƣợt lết trong quỏ trỡnh phanh.
Tần số biến thiờn vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe xấp xỉ 3 Hz, giỏ trị này phự hợp với kết quả nghiờn cứu khả năng đỏp ứng tần số điều khiển của hệ thống ở mục 3.1. Trong đa số trƣờng hợp thử nghiệm, quóng đƣờng phanh trong trƣờng hợp hệ
thống phanh cú ABS ngắn hơn trƣờng hợp hệ thống khụng cú ABS. Một số trƣờng hợp thử nghiệm phanh với vận tốc ban đầu khoảng 30 km/h và cỏc trƣờng hợp phanh trờn đƣờng trơn ƣớt cú quóng đƣờng phanh cú ABS dài hơn trƣờng hợp khụng cú ABS.
Sự biến thiờn vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe trong quỏ trỡnh phanh cú điều khiển của ABS (trong thực tế) tƣơng tự với sự biến thiờn vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe trong kết quả mụ phỏng ở mục 3.6.3. Cụ thể, quy luật biến thiờn vận tốc gúc cỏc bỏnh xe trong quỏ trỡnh phanh trờn đƣờng khụ ở vận tốc ban đầu 40 km/h thu đƣợc từ kết quả mụ phỏng (Hỡnh 3. 15) và từ kết quả thực nghiệm (Hỡnh 4. 11) cú sự tƣơng đồng; quy luật biến thiờn vận tốc gúc cỏc bỏnh xe trong quỏ trỡnh phanh trờn đƣờng ƣớt ở vận tốc ban đầu 40 km/h thu đƣợc từ kết quả mụ phỏng (Hỡnh 3. 19) và từ kết
- 84 -
quả thực nghiệm (Hỡnh 4. 12) cú sự tƣơng đồng. Điều đú cho thấy mụ hỡnh mụ phỏng chuyển động của ụ tụ và mụ hỡnh mụ phỏng hệ thống phanh khớ nộn cú ABS phự hợp với hoạt động thực tế của xe nghiờn cứu trong quỏ trỡnh phanh.