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
của hệ 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
Hình 4.27 Đồ thị quãng đường phanh ứng với vận tốc 80km/h, hệ số bám =0,8
64
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 tốcV= 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
65
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.
Hình 4.30. Đồ thị hệ số trượt và vận tốc góc ứng với V= 40 km/h và hệ số bám 0,4
66
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 .
67
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.
68
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 kếtquả thí nghiệm đƣa vào thực tế kiểm nghiệm lại.
69
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 cácphần 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.
70
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
71
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
72
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
nuy3=0.35;% he so ma sat tang trong va guoc phanh
73
v0=40/3.6; %km/h, van toc ban dau V0=v0;
abs
74
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
External RAM size Data Stack size
*******************************************************/ #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
#defne 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);
/ Start the AD conversion
75
ADCSRA|=(1<<ADSC);
/ Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA &
(1<<ADIF))==0); ADCSRA|=(1<<ADIF); return ADCW;
}
/ Timer1 overfow 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 76 download by : skknchat@gmail.com
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 overfow 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
/ Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=Out Bit0=Out
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=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (1<<PORTB1) | (1<<PORTB0);
//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
PORTC=(0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);
/ 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
PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);
/ 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
78
/ 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 Overfow 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: Nrmal top=0xFF
79
/ 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
TIMSK=(0<<OCIE2) | (1<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (1<<TOIE1) | (0<<TOIE0);
/ 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, N 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);
UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (1<<RXEN) | (1<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);
UCSRC=(1<<URSEL) | (0<<UMSEL) | (0<<UPM1) | (0<<UPM0) | (0<<USBS) | (1<<UCSZ1) | (1<<UCSZ0) | (0<<UCPOL);
UBRRH=0x00;
80
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
ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);
/ ADC initialization
/ ADC Clock frequency: 250.000 kHz / ADC Voltage Reference: AVCC
pin ADMUX=ADC_VREF_TYPE;
ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADFR) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (1<<ADPS2) | (0<<ADPS1) | (1<<ADPS0);
SFIOR=(0<<ACME); / SPI initialization / SPI disabled
SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA)
|(0<<SPR1) | (0<<SPR0); // TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE); // Global enable interrupts
#asm("sei") while (1)
{
81
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 ) { 82 download by : skknchat@gmail.com
PORTB.0=0; PORTB.1=1; counter=0; // Reset } } } 83 download by : skknchat@gmail.com
Phụ lục 3: Bảng giá trị giữa áp suất và giá trị adc của quá trình giảm áp thí nghiệm lần 1 adc áp suất 127 5.1925 126 5.2494 127 5.1925 127 5.1925 127 5.1925 127 5.1925 131 4.9509 136 4.6174 145 3.9289 149 3.5865 153 3.2217 156 2.9334 157 2.8345 158 2.7342 158 2.7342 158 2.7342 157 2.8345 158 2.7342 158 2.7342 158 2.7342 158 2.7342 84 download by : skknchat@gmail.com
Phụ lục 4: Bảng giá trị giữa áp suất và giá trị adc của quá trình tăng áp thí nghiệm lần 1 adc áp suất 154 3.127 155 3.0309 154 3.127 154 3.127 154 3.127 152 3.315 151 3.4069 150 3.4974 149 3.5865 148 3.6742 147 3.7605 145 3.9289 144 4.011 143 4.0917 140 4.3254 138 4.4742 133 4.8217 131 4.9509 130 5.0134 129 5.0745 128 5.1342 129 5.0745 128 5.1342 129 5.0745 129 5.0745 129 5.0745 128 5.1342 129 5.0745 85 download by : skknchat@gmail.com