Các kết quả mô phỏng, phân tích và so sánh các chỉ- 123docz.net

II. MÔ PHỎNG SỐ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK

4.7. Các kết quả mô phỏng, phân tích và so sánh các chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống

thống phanh ABS

Mô tả quãng đƣờng và vận tốc phanh trên đƣờng có hệ số bám 0.8 và vận tốc ban đầu phanh 40 km/h và vận tốc 80 km/h

Hình 4.26 Đồ thị quãng đường phanh ứng vơi vận tốc 40km/h, hệ số bám =0,8

Từ hình 4.26 và 4.27 trên ta nhận xét: Quãng đƣờng phanh xe ứng với vận tốc thấp thì có quãng đƣờng phanh ngắn hơn, ở đây ứng quãng đƣờng phanh của ô tô có vận tốc V= 80 km/h là 45 m; ứng với vận tốc v= 40 km/h là 12m.

Thời gian phanh của ô tô dài hay ngắn phụ thuộc rất lớn vào vận tốc phanh ban đầu. Cụ thể với vận tốc V= 80 km/h là 4s và 40 km/h là 2s.

Mô tả áp suất của bầu phanh của xe khi phanh trên đƣờng có hệ số bám 0,8 và vận tốc ban đầu phanh 40 km/h.

Hình 4.28. Đồ thị áp suất ứng với V= 40 km/h và hệ số bám 0,8

Từ hình 4.28 ta nhận xét: Áp suất lúc đầu tăng nhanh trong khoảng 0,4 s đầu tiên, nhƣng sau đó khi có tín hiệu điều khiển van ABS thì áp suất lúc này thay đổi lúc tăng, lúc giảm, giữ áp. Càng về cuối thì áp suất càng giảm

Mô tả vận tốc góc và hệ số trƣợt của xe khi phanh trên đƣờng có hệ số bám 0,8 và vận tốc ban đầu phanh 40 km/h.

Hình 4.29. Đồ thị giữa hệ số trượt và vận tốc góc ứng với V= 40 km/h và hệ số bám 0,8

Mô tả vận tốc góc và hệ số trƣợt của xe khi phanh trên đƣờng có hệ số bám 0,4 và vận tốc ban đầu phanh 40 km/h.

Trên hình 4.29 và 4.30 ta có nhận xét sau: Vận tốc góc xe chạy trên đƣờng có hệ số bám cao có vận tốc góc bánh xe giảm nhanh hơn so với xe chạy trên đƣờng có hệ số bám thấp.Với hệ số bám 0,8 thì thời gian dừng xe là 2s trong khi xe chạy trên đƣờng với hệ số bám 0,4 thì thời gian dừng xe là 2,3 s. Về độ trƣợt, xe chạy trên đƣờng có hệ số bám thấp có biên độ điều khiển của ABS rộng hơn, tuy nhiên gần về cuối quá trình phanh thì độ trƣợt đƣợc kiểm soát tốt trong giá trị mong muốn là 0,2

Mô tả vận tốc góc và hệ số trƣợt của xe khi phanh trên đƣờng có hệ số bám 0,8 và vận tốc ban đầu phanh 80 km/h.

Hình 4.31. Đồ thị hệ số trượt và vận tốc góc ứng với V= 80 km/h và hệ số bám 0,8

Trên hình 4.31 và 4.29 ta thấy xe chạy trên đƣờng tốt với vận tốc 80 km/h thì có thời gian phanh lớn hơn so với xe chạy với vận tốc 40 km/h. So sánh độ trƣợt xe chạy cùng hệ số bám, nhƣng vận tốc khác nhau, tín hiệu độ trƣợt bánh xe đều có biên dạng hình sin dao động xung quanh vùng có biên độ 0,2 .

Về thời gian phanh cũng phụ thuộc vào vận tốc phanh. Xe chạy với vận tốc 80km/h thì thời gian phanh là 4s, trong đó xe chạy với vận tốc 40 km/h thì thời gian phanh 2s.

Mô tả vận tốc góc và hệ số trƣợt của xe khi phanh trên đƣờng có hệ số bám 0,4 và vận tốc ban đầu phanh 80 km/h.

Hình 4.32. Đồ thị hệ số trượt và vận tốc góc ứng với V= 80 km/h và hệ số bám 0,4

Từ đồ thị hình 4.31 và 4.32 ta thấy ứng với xe chạy cùng vận tốc nhƣng hệ số trƣợt khác nhau thì xe chạy trên đƣờng có hệ số bám thấp có quãng đƣờng và thời gian phanh dài hơn.

Về tần số làm việc của vận tốc góc:

Khi xe chạy với vận tốc khác nhau thì tần số làm việc đều gần bằng nhau, đều có tần số dao động trong khoảng 4 đến 6 lần trong 1s.

69 Nhận xét:

Sự khác biệt giữa phanh ABS và phanh thông thƣờng là phanh ABS có thể điều chỉnh áp suất trong bầu phanh, khống chế đƣợc độ trƣợt của bánh xe trong giá trị điều chỉnh. Tuy nhiên khi lắp thêm 1 bộ phận nữa trên hệ thống phanh thì thời gian truyền môi chất công tác của hệ thống này tăng thêm. Nguyên nhân chủ yếu là sự cản về tiết diện trong van ABS. Để tìm hiểu về hoạt động của van cũng nhƣ đánh giá đƣợc đặc tính của van, phần 1 chƣơng IV đi tiến hành thí nghiệm xây dựng đặc tính đó.

Do trong 1 hệ thống, các thành phần liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy mà khi có thêm 1 thành phần tham gia vào thì sẽ ảnh hƣởng tới toàn bộ hệ thống. Điều kiện kỹ thuật, kinh tế không cho phép chúng ta thí nghiệm toàn bộ hệ thống, vì vậy mà tác giả đã dùng kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm để phân tích và ứng dụng mô phỏng trên máy tính. Phƣơng pháp này vừa cho ta đánh giá đƣợc các thành phần khác, mà ta còn có thể phân tích, điều chỉnh thông số phù hợp để tạo hiệu quả phanh cao nhất, từ đó lại lấy kết quả thí nghiệm đƣa vào thực tế kiểm nghiệm lại.

KẾT LUẬN

Với các kết quả nghiên cứu trình bày trong nội dung các chƣơng, luận văn đã thực hiện đƣợc các mục tiêu đặt ra ban đầu, cụ thể là:

1. Nghiên cứu, phân tích các đặc điểm, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh khí nén ABS. Điểm khác biệt giữa phanh thông thƣờng và phanh ABS có thêm van ABS, cảm biến và bộ điều khiển ECU. Tiếp đến là phân tích cụ thể nguyên lý cấu tạo, hoạt động của các pha trong van ABS, từ đó phân tích nguyên nhân gây ra độ trễ của hệ thống là do sự đóng, mở các van màng. Để khắc phục hiện tƣợng trên, thì ngƣời ta đã bố trí van ABS đặt sát bầu phanh để giảm độ trễ cũng nhƣ cản hình học của các phần tử khác.

2. Xây dựng mô hình thí nghiệm để đo thời gian trễ của van qua các trạng thái pha tăng, giữ, giảm áp. Kết quả thu đƣợc sẽ đƣa vào mô hình mô phỏng để thử nghiệm, phân tích đánh giá.

Đã tiến hành lắp đặt các hệ thống đo, thiết kế chế tạo bộ điều khiển ABS để điều khiển van ABS trong các trạng thái pha hoạt động của van và thu thập dữ liệu lên máy tính. Cụ thể, đã lắp đặt các cảm biến áp trên đƣờng dẫn khí để đo áp suất trong bầu phanh. Nhờ vậy có thể đo đạc và lƣu trữ các thông số nhƣ áp suất trong bầu phanh, thời gian hoạt động của các pha.

Đã tiến hành mô phỏng trên máy với các phƣơng trình động lực học liên quan. Các số liệu mô phỏng và thử nghiệm đã đƣợc thu thập, lƣu trữ và xử lý để phục vụ cho việc so sánh, đánh giá hiệu quả của hệ thống, cũng nhƣ tính phù hợp giữa kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.

Các kết quả tính toán và thử nghiệm cho thấy kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm và mô phỏng lý thuyết sát với thực tế.

3. Các nội dung nghiên cứu lý thuyết và kết quả thí nghiệm làm tài liệu tham khảo phục vụ cho giảng dạy và học tập ngành công nghệ ô tô.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Hữu Cẩn (2004), Phanh ô tô - Cơ sở khoa học và thành tựu mới, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[2] Nguyễn Trọng Hoan (2004), Bài giảng động lực học các hệ thống thuỷ khí trên ô tô, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội.

[3] Trần Văn Nghĩa (2000), Hƣớng dẫn sử dụng phần mềm Matlab phần cơ sở, Khoa cơ khí trƣờng Đại Học Bách khoa Hà Nội.

[4] Phạm Công Ngô (2006), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[5] Wabco (2011), Anti-Lock Braking System (ABS) and Anti-Slip Regulation (ASR), 2nd Edition

[6] Meritor Wabco (1999), Anti-Lock Braking System Training Program- Student Manual, USA

Phụ lục Phụ lục 1: Dữ liệu chạy trên phần mềm matlab

%Dữ liệu của hệ thống phanh cho quá trình mô phỏng clear all

%Thong so tham khao

%thong so mo hinh xe 1/4 xe co abs pmax=7e5;% Ap suat max, N/m^2 p0=pmax;%N/m^2

a=0.654; b=1.13;

k=1.43; % Chi so doan nhiet ga=4.68e3; %ty trong khong khi

vgh=340; %Van toc gioi han dong khi, m/s

l1=3; % Chieu dai ong tu tong van den van bao ve 3 nga, m l2=2; % Chieu dai ong tu van bao ve 3 nga toi van abs, m lbp=0.8; % Chieu dai ong tu van abs den bau phanh, m d=0.008; % Duong kinh ong dan;

d1=d;

dabs=0.008;% duog kinh ong

f1=pi*d1^2/4; % dien tich ung voi chieu dai l fabs=pi*dabs^2/4; % dien tich ung voi chieu dai l2 fbp=f1;

V1=l1*f1; % The tich ong dan tu tong phanh den nga 3 cau phanh

Vabs=labs*f1%+0.2e-3; % The tich ong dan tu binh khi den van phanh abs Vbp=lbp*f3; % The tich ong dan tu van phanh abs den ba phanh

lamda=0.025% He so khi tinh can duong ong

pxi1=lamda*l1/d1; % He so can o nut van phanh chinh (khoang phanh truoc pxivanapsuat=0.478; %He so can qua van dieu chinh ap suat

pxiabs=lamda*labs/dabs%+pxivanapsuat; % He so can o nut van phanh mu1=1/pxi1^0.5; % He so luu luong o nut van phanh chinh

mu2=1/pxi1^0.5; muabs=1/pxiabs^0.5; mubp=0.55;

sm1=pi*0.18^2/4;

% thong so cua phan dieu chinh abs gb=13000/2; %trong luong xe1/4 xe g=9.81;% gia toc trong truong m=gb/10;% khoi luong xe Rb=0.345;% ban kinh banh xe j1=2; %mo men quan tinh banh xe komega=0.36; % he so can khong khi xome=0.75*bb*hh*komega;

% thong so mo hinh lop alpha=0*pi/180; s1=0.03; C1=40e3; Cs=40e4; As=0.0115; c2=1.55;

% thong so cua co cau phanh A=0.665;% he so ket cau lk=0.75;% chieu dai dan dong

dk=0.24;%duong kinh vong tron co so cua cam phanh h=0.35;%khoang cach 2 diem dat luc

74 v0=40/3.6; %km/h, van toc ban dau

V0=v0; abs

Phụ lục 2: Chƣơng trình điều khiển bộ thu thập dữ liệu

Chip type : ATmega8 Program type :

Chip type Application

AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 256

*******************************************************/ #include <mega8.h>

#include <delay.h>

// Declare your global variables here // Standard Input/Output functions #include <stdio.h>

int t1,t2,t3,t4;// khai bao bien t int Data = 0; khai bao bien Data int counter=0; //khai bao bien counter char str[15];

// Voltage Reference: AVCC pin

#define ADC_VREF_TYPE ((0<<REFS1) | (1<<REFS0) | (0<<ADLAR)) // Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

76 ADCSRA|=(1<<ADSC);

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0); ADCSRA|=(1<<ADIF);

return ADCW; }

// Timer1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {

sprintf(str,"%d",Data); puts(str);

counter++;

// code hien thi ap suat if(counter == 300) {

// giam ap

printf("bat dau giam ap (%d)", t1); }

if(counter == 360) {

// giu ap

printf("bat dau giu ap (%d).\n", t2); }

if(counter == 410) {

// tang ap

77 printf("bat dau tang ap (%d).\n", t3); }

if(counter ==550) // {

printf("bat dau giu ap (%d).\n", t4); }

// code su khi ly khi ngat tran if(counter>600)

{ counter=0; }

// Reinitialize Timer1 value TCNT1H=0xD8F0 >> 8; TCNT1L=0xD8F0 & 0xff; // Place your code here }

// Timer2 overflow interrupt service routine interrupt [TIM2_OVF] void timer2_ovf_isr(void) {

TCNT2=0xB2;

// Place your code here }

void main(void) {

// Input/Output Ports initialization // Port B initialization

DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (1<<DDB1) | (1<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=0 Bit0=0

//PORTB=0xff; // Port C initialization

// Function: Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=Out

DDRC=(0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (1<<DDC0);

// State: Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=0

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=Out Bit0=Out DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (1<<DDD1) | (1<<DDD0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=0 Bit0=0

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped

TCCR0=(0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00); TCNT0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock

79 // Clock value: 1000.000 kHz

// Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Disconnected // OC1B output: Disconnected // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer Period: 10 ms

// Timer1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10); TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (0<<CS10); TCNT1H=0xD8; TCNT1L=0xF0; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 7.813 kHz // Mode: Normal top=0xFF

80 // OC2 output: Disconnected

// Timer Period: 9.984 ms ASSR=0<<AS2; TCCR2=(0<<PWM2) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<CTC2) | (1<<CS22) | (1<<CS21) | (1<<CS20); TCNT2=0xB2; OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00); // USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600

UCSRA=(0<<RXC) | (0<<TXC) | (0<<UDRE) | (0<<FE) | (0<<DOR) | (0<<UPE) | (0<<U2X) | (0<<MPCM);

81 UBRRL=0x33;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// The Analog Comparator's positive input is // connected to the AIN0 pin

// The Analog Comparator's negative input is // connected to the AIN1 pin

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 250.000 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

SFIOR=(0<<ACME); // SPI initialization // SPI disabled

// TWI initialization // TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE); // Global enable interrupts

#asm("sei") while (1) {

82 Data = read_adc(0);

// code dieu khien van hoat dong if(counter == 300)

{ // xa ap ;

PORTB.0=0; // VAN GIU AP PORTB.1=0; // VAN XA AP } if(counter == 370) { // giu ap PORTB.0=0; PORTB.1=1; } // sau 0.5 s tang ap if(counter == 410 ) { PORTB.0=1; PORTB.1=1; // counter=0; } // sau 1.4 s giu ap if(counter == 550 ) {

83 PORTB.0=0; PORTB.1=1; counter=0; // Reset } } }

Phụ lục 3: Bảng giá trị giữa áp suất và giá trị adc của quá trình giảm áp

thí nghiệm lần 1 thí nghiệm lần 2 thí nghiệm lần 3 adc áp suất logic thời gian adc áp suất logic adc áp suất logic

127 5.1925 0 0 128 5.1342 0 128 5.1342 0 126 5.2494 0 10 127 5.1925 0 128 5.1342 0 127 5.1925 0 20 127 5.1925 0 128 5.1342 0 127 5.1925 0 30 128 5.1342 0 128 5.1342 0 127 5.1925 0 40 128 5.1342 0 128 5.1342 0 127 5.1925 0 50 127 5.1925 0 127 5.1925 0 131 4.9509 1 60 128 5.1342 1 127 5.1925 0 136 4.6174 1 70 131 4.9509 1 128 5.1342 0 145 3.9289 1 80 139 4.4005 1 127 5.1925 1 149 3.5865 1 90 142 4.171 1 131 4.9509 1 153 3.2217 1 100 151 3.4069 1 139 4.4005 1 156 2.9334 1 110 154 3.127 1 145 3.9289 1 157 2.8345 1 120 156 2.9334 1 151 3.4069 1 158 2.7342 0 130 158 2.7342 1 156 2.9334 1 158 2.7342 0 140 159 2.6325 0 158 2.7342 1 158 2.7342 0 150 158 2.7342 0 162 2.319 0 157 2.8345 0 160 159 2.6325 0 163 2.2117 0 158 2.7342 0 170 158 2.7342 0 162 2.319 0 158 2.7342 0 180 158 2.7342 0 163 2.2117 0 158 2.7342 0 190 161 2.4249 0 158 2.7342 0 200 163 2.2117 0 210 162 2.319 0 220 162 2.319 0

Phụ lục 4: Bảng giá trị giữa áp suất và giá trị adc của quá trình tăng áp

thí nghiệm lần 1 thí nghiệm lần 2 thí nghiệm lần 3 adc áp suất logic thời gian adc áp suất logic adc áp suất logic

154 3.127 0 0 152 3.315 0 155 3.0309 0 155 3.0309 0 10 153 3.2217 0 156 2.9334 0 154 3.127 0 20 152 3.315 0 156 2.9334 0 154 3.127 0 30 152 3.315 0 156 2.9334 0 154 3.127 1 40 152 3.315 0 156 2.9334 0 152 3.315 1 50 152 3.315 1 156 2.9334 0 151 3.4069 1 60 146 3.8454 1 156 2.9334 0 150 3.4974 1 70 145 3.9289 1 156 2.9334 0 149 3.5865 1 80 144 4.011 1 155 3.0309 1 148 3.6742 1 90 142 4.171 1 153 3.2217 1

Các kết quả mô phỏng, phân tích và so sánh các chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống

Xây dựng sơ đồ thí nghiệm