H. 3-6. Đồ thị thể hiện chỉ tiêu đánh giá tính quá đô
Đối với ô tô tính quá độ trong điều khiển hướng của nó được thông qua tác động hàm đánh tay lái kiểu bước nhảy, trong thực tế đó là tác động đánh tay lái gấp. Theo tiêu chuẩn đánh giá đặc tính này của “Liên Xô” trong thực tế được khảo sát với điều kiện vành tay lái được xoay với tốc độ trung bình bằng 7 radian/s từ vị trí nào đó để đạt được gia tốc 4 m/s2 ở chế độ xác lập .
Đánh giá về tính điều khiển và tính ổn định khi chuyển động của ô tô trên phương diện lý thuyết, được thực hiện thông qua mô tả toán học các chế độ chuyển động của ô tô và tìm chuyển động của nó thông qua việc giải mối quan hệ toán học đó .
Trong các nghiên cứu lý thuyết các ô tô điều khiển đãừ chỉ ra một dạng quá độ của ô tô như trên hình 3-7 .
1. Ô tô có đặc tính quá độ tiệm cận dần 2. Ô tô có đặc tính quá độ dao động tiệm cận 2. Ô tô có đặc tính quá độ dao động tiệm cận 3. Ô tô có đặc tính quá độ dao động lớn
H. 3-7. Đặc tính quá độ quay vòng t t 0 3 2 1
Trong đó : đường 1 là đường đặc tính quá độ tiệm cận dần với chế độ xác lập, loại này tương ứng với ô tô có cấu trúc quay vòng thiếu chuyển động ở vùng tốc độ thấp .
( vô tô < 1/2 . g.l.(x2 -x1))
đường 2 là đặc tính quá độ mang tính dao động tiệm cận ứng với ô tô có cấu trúc quay vòng thiếu chuyển động ở vùng tốc độ :
( vô tô > 1/2. g.l.(x2-x1)) . Đối với ô tô có cấu trúc quay vòng thiếu, khi tốc độ chuyển động càng tăng, hoặc hiệu số (x2-x1)lớn thì tính chất dao động của quá trình quá độ sẽ tăng lên
đường 3 là quá độ của ô tô có cấu trúc quay vòng thiếu nhiều hay có cấu trúc quay vòng thiếu ít chuyển động ở vùng tốc độ cao .
ở công thức trên : x1,x2 - gọi là độ cứng bên riêng phần của cầu trước và cầu sau
x1 =Cas /(g.mt);x2 =Cas0 /(g.mts);
Qua nghiên cứu các đặc tính quay vòng của ô tô đã đưa ra một số kết luận :
Đối với xe ô tô có kết cấu quay vòng thường, tính ổn định kém. Đặc biệt khi xe hoạt động ở vùng tốc độ gần với tốc độ giới hạn, khi đó chỉ cần một sai suất nhỏ trong việc điều khiển xe hoặc có một tác động lực bên ngẫu nhiên nào đó đều dẫn đến mất ổn định và mất khả năng điều khiển của xe. Còn đối với xe có tính quay vòng thiếu, khi quay vòng ở tốc độ cao để đảm bảo quỹ đạo chuyển động người lái xe cần phải bù tay lái nhiều và một nhược điểm cơ bản là tính chất dao động trong quá độ của nó cũng tăng cùng với tốc độ. Trong thực tế kể cả xe ô tô có tính quay vòng thiếu khi quay vòng với gia tốc cao cũng sẽ bị mất tính ổn định chuyển động, trong trường hợp này sự trượt ở bánh xe trước tăng nhanh dẫn đến xe bị văng ra khỏi quỹ đạo .
3.3. mô tả toán học chuyển động của ô tô
3.3.1. các mô hình của ô tô được sử dụng trong nghiên cứu
Để mô tả toán học chuyển động của ô tô, trước tiên cần phải mô hình hoá ô tô. Đối với nghiên cứu điều khiển và ổn định khi chuyển động của ô tô
có thể dùng các mô hình như sau :
- Mô hình phẳng tuyến tính một vết - Mô hình phẳng tuyến tính hai vết
- Mô hình phẳng phi tuyến tính hai vết
Đối với mô hình phẳng tuyến tính một vết không xét đến ảnh hưởng của sự nghiêng thân xe, sự thay đổi trọng tâm của ô tô và ảnh hưởng của thay đổi tải trọng thẳng đứng đến khả năng truyền lực bên. ở mô hình này các đặc tính của lốp được coi là tuyến tính. Do đưa ra nhiều giả thuyết nên độ chính xác của mô hình giảm. Mô hình phẳng tuyến tính hai vết đã xét đến ảnhhưởng của sự thay đổi trọng tâm xe nhưng cũng như mô hình tuyến tính một vết, trong mô hình này coi các đặc tính của bánh xe là tuyến tính. Mô hình phẳng tuyến tính hai vết có độ chính xác cao so với mô hình phẳng tuyến tính một vết tuyến tính, nhưng cũng vẫn quá nhiều giả thuyết nên độ chính xác chưa cao .
Hiện nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của tin học mà việc giải các bài toán phi tuyến tính trở nên đơn giản hơn và như vậy cho phép ta đưa vào đầy đủ hơn các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển động của ô tô. Tuỳ thuộc và mục đích nghiên cứu và độ chính xác yêu cầu mà ta đưa ra các giả thuyết đễ xây dựng các mô hình phù hợp với mục đích nghiên cứu. Để có độ chính xác cao trong luận án đã lựa chọn mô hình hai vết phi tuyến để khảo sát .
Các giả thiết đưa ra xây dựng của mô hình :
- Bỏ qua ảnh hưởng của nghiêng thân xe và sự thay đổi các góc đặt của bánh xe .
- Hiện tượng nghiêng thân xe dẫn đến thay đổi phân bố khối lượng của xe, nhưng điều quan trọng hơn là làm thay đổi các góc đặt của bánh xe, tuy nhiên việc sử dụng hệ thống treo chủ động để tăng tính điều khiển và ổn định chuyển động. Chính vì vấn đề sử dụng hệ thống treo để tăng tính ổn định chuyển động trong quay vòng là một hướng nghiên cứu lớn và để đánh giá độc lập ảnh hưởng của việc điều khiển 4 bánh đến tính ổn định khi chuyển động của ô tô, nên trong đề tài không đề cập đến ảnh hưởng này .
- Bỏ qua ảnh hưởng của hiện tượng hiệu ứng con quay của các khối lượng chuyển động quay trong ô tô trong quay vòng .
- Bỏ qua ảnh hưởng của gió bên. - Dùng mô hình lốp phi tuyến.
- Khảo sát các chế độ quay vòng tĩnh và quay vòng động của ô tô chạy trên đường bằng phẳng, bỏ qua sự chuyển động theo phươmng thẳng đứng .
- Giả thiết vị trí chân ga luôn đảm bảo tốc độ chuyển động của ô tô không đổi.
Hình (3-8) mô tả chuyển động của ô tô trong mặt phẳng đường (OXoYo). Chuyển động của ô tô được xác định bằng hai chuyển động, chuyển động của trọng tâm ô tô và chuyển động quay của ô tô quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm .
X0 VY>0 a H.3-8. Mô hình các quan e hệ động hoc T VX>0 X0
Trọng tâm của ô tô chuyển động với vận tốc Vo tiếp tuyến với đường cong quỹ đạo, khi chuyển động trên quỹ đạo cong ở trọng tâm xuất hiện gia tốc hướng tâm có trị số được tính bằng công thức sau :
Wqto = Vo . (a. + e. ) . (3-2)
Các thành phần vận tốc của trọng tâm trên hệ toạ độ cố định là :
Vxo = Vo . cos(a+ e ) (3-3)
Vyo = Vo . sin(a+ e) (3-4)
Các thành phần gia tốc của trọng tâm trên hệ tọa độ cố định là :
.
Vxo = V. . cos(a+ e ) - V . (a. + e. ) . sin(a. + e. ) (3-4.a)
.
Vyo = V. . sin(a+ e) + V . (a. + e. ) . cos(a+ e) (3-4.b) Vị trí của trọng tâm ô tô xác định bằng tích phân các phương trình (3- 3.a) và (3-3.b) trong khoảng thời gian : Dt = (ti+1 - ti)
Dxo = ti+ũDt
ti
dt
Vxo. = ti+ũDt +
ti
V.cos(a e).dt ằ V . cos(a+ e) . Dt (3-5.a)
yo D = ti+ũDt ti dt Vyo. = ti+ũDt + ti V.sin(a e). dt ằ V . sin(a+ e) .Dt (3-5.b) 3.3.3. các quan hệ động học chuyển động quay vòng của ô tô