Điều khiển Skyhook được Karnopp đề xuất vào năm 1986 với mục đích là sự tiện lợi, thoải mái của người ngồi trên xe với ý tưởng gắn vào phần có lò xo một giảm chấn bằng một chiếc móc (hook) vào bầu trời (sky) như (hình 3.9a). Do đó dao động của phần thân xe sẽ được giảm một cách đáng kể, tạo sự thoải mái, tiện lợi cho người ngồi trên xe.
Hình 3.9. Điều khiển Skyhook, ý tưởng (a) và thực hiện (b)
Tất nhiên việc áp dụng ngay sơ đồ điều khiển Skyhook như ý tưởng ở (Hình 3.9a) vào ôtô là việc không thể được. Trên thực tế (Hình 3.9b) giảm chấn Skyhook được thay thế bằng một giảm chấn điều khiển được (có thể điều khiển được hệ số giảm chấn) để tạo một hiệu quả tương đương với mô hình ý tưởng. Khi đó giảm chấn của hệ thống bán chủ động hoạt động tương tự như một giảm chấn liên kết với một tham chiếu quán tính trên bầu trời.
Như đã nói ở trên cách xác định lực giảm chấn (trong trường hợp chủ động) hay hệ số giảm chấn (trong trường hợp bán chủ động) phụ thuộc vào cách điều khiển. Hệ số giảm chấn trong trường hợp này được xác định từ sơ đồ của hệ thống Skyhook. Để tiếp tục tính toán với hệ thống, trước hết cần giải thích một số các thông số của hệ thống. Trong sơ đồ (Hình 3.8), các vận tốc vs, vu là vận tốc của thân xe và bánh xe xét theo phương thẳng đứng, ms,
mS kS u m t k b) S m S b kS mu t k gky b a) C¶m biÕn
mu là khối lượng các phần thân xe và bánh xe; vsu là vận tốc tương đối giữa phần thân xe và bánh xe, khi hai phần tách rời nhau, vận tốc này là dương và ngược lại; tất cả các trường hợp khác về vận tốc hay lực, đều lấy chiều lên là dương và chiều đi xuống là âm.
Xét trường hợp thân xe chuyển động lên và đang ở trạng thái tách rời nhau với bánh xe hoặc thân xe chuyển động xuống và đang ở trạng thái tiến lại gần bánh xe, hay có thể biểu diễn bằng công thức vsvsu ≥ 0.
Từ sơ đồ ý tưởng của hệ thống Skyhook (Hình 3.9a), lực giảm chấn xác định được xác định
Fsky = -bsky.vs (3.1)
Trong đó Fsky là lực giảm chấn Skyhook. Ở mô hình tương đương (hình 3.9b) lực giảm chấn tự động Fd mà trong trường hợp này là Fsa được xác định
Fd = Fsa = -bsa.vsu (3.2)
Trong đó Fsa là lực giảm chấn bán chủ động tác dụng vào thân xe, bsa là hệ số giảm chấn bán chủ động, vsu là vận tốc tương đối giữa thân xe và bánh xe.
Để mô hình bán chủ động tương đương hoạt động như mô hình Skyhook, lực giảm chấn của hai trường hợp phải bằng nhau.
Fsky = -bskyvs = -bsavsu=Fsa (3 .3)
Do đó hệ số giảm chấn bán chủ động Skyhook hay lực giảm chấn của hệ thống được xác định. su s sky sa v v b b = (3.4) Fsa = - bskyvs (3.5)
Xét trường hợp thân xe đi xuống ( vs < 0 ) và thân xe chuyển động tách rời bánh xe (vsu > 0 ). Ở sơ đồ ý tưởng, giảm chấn Skyhook có thể tác dụng lực theo chiều đi lên vào thân xe, nhưng giảm chấn bán chủ động trong trường
hợp này không thể tạo ra một lực có chiều như vậy. Do đó lực giảm chấn được đưa về nhỏ nhất có thể được, trong trường hợp này là 0.
Trường hợp còn lại, thân xe đi lên (vs > 0) và thân xe chuyển động lại gần
bánh xe hơn (vsu < 0 ). Tương tự lực của giảm chấn Skyhook ở (Hình 3.9a) và
lực của giảm chấn bán chủ động ở (Hình 3.9b) không thể tác động cùng chiều. Do đó lực giảm chấn cũng được đặt ở mức thấp nhất.
Từ đó có thể đưa ra công thức tổng quát của điều khiển Skyhook.
vs.vsu ≥ 0 =>Fsa =bsky . vs (3.6)
vs.vsu <0 =>Fsa =0
vs : vận tốc tuyệt đối của vật mang lò xo
vsu : vận tốc tương đối của thân xe so với bánh xe Fsa : Lực giảm chấn bán chủ động
bsky : Hệ số giảm chấn Skyhook
Trên thực tế, một thiết bị giảm chấn chỉ có một giới hạn nhất định về mức độ thay đổi hệ số giảm chấn.
Giả sử giảm chấn thay đổi trong hệ thống có thể điều chỉnh được hệ số giảm chấn một cách liên tục trong khoảng
0 ≤ bsa ≤ bmax (3.7)
Khi thêm điều kiện (3.7), hệ số giảm chấn bán chủ động trong điều khiển Skyhook được xác định bởi
bsa = 0 nếu vs.vsu ≤ 0
su
s
sky
sa v
v
b
b = nếu 0 <
su
s
sky
sa v
v
b
b = ≤ bmax
(3.8)
bsa = bmax nếu
su
s
sky
sa
v
v
b
b = > bmax
