4.1.2.1. Thiết kế và thi công khung đỡ hộp số:
Mục đích: Đỡ hộp số và các chi tiết khác phục vụ cho việc hoạt động của hộp số.
Hình 4. 4: Bản vẽ khung đỡ
84
Hình 4. 6: Khung được thực hiện
4.1.2.2. Thi công cắt vỏ hộp số:
Mục đích: Quan sát được các chi tiết bên trong hộp số trong quá trình hoạt động.
85
4.1.2.3. Thi công đưa đường khí nén vào hộp số:
Mục đích: Tạo đầu nối ống khí nén ở các lỗ dầu giúp dẫn khí nén thông qua các
đường dầu đến các bộ chấp hành C0, C1, C2, B0, B1, B2, B3.
86
Hình 4. 9: Thi công taro tạo ren để dẫn các ống khí
4.1.2.4. Thi công khóa biến mô thủy lực:
Mục đích: Khóa ly hợp khóa biến mô, biến mô lúc này chỉ có chức năng truyền
momen từ động cơ điện đến trục sơ cấp hộp số.
87
4.1.2.5. Thi công motor dẫn động và cơ cấu truyền động:
Mục đích: Truyền chuyển động quay của motor điện thông qua puly chủ động, dây
curoa và puly bị động đến biến mô dẫn động biến mô quay dẫn động trục sơ cấp của hộp số.
Hình 4. 11: Motor dẫn động và cơ cấu truyền động đến trục sơ cấp hộp số.
4.1.2.6. Thi công lắp đặt cơ cấu chuyển số, bàn đạp ga và các cảm biến:
❖ Lắp đặt cần chuyển số và cảm biến vị trí trung gian:
Mục đích: Khi vị trí cần chuyển số thay đổi, cảm biến vị trí trung gian sẽ nhận tín hiệu
88
Hình 4. 12: Cần chuyển số và cơ cấu cần dẫn khớp xoay.
❖ Lắp đặt bàn đạp ga và cảm biến vị trí bàn đạp ga:
Mục đích: Khi thay đổi hành trình bàn đạp ga, cảm biến vị trí bàn đạp ga nhận tín hiệu thay đổi của góc mở cánh bướm ga và gửi tín hiệu đến ECU. ECU điều khiển cấp điện hiển thị % độ mở bướm ga lên màn hình led và đồng thời truyền tín hiệu điều khiển tốc
độ động cơ và chế độ lái thích hợp nhất.
Hình 4. 13: Bàn đạp ga có gắn cảm biến vị trí bướm ga.
4.1.2.7. Thi công lắp đặt cụm van solenoid và cụm dây dẫn khí nén
Chức năng: Nhận lệnh điều khiển từ ECU để đóng ngắt đường dẫn khí nén đến các
89
Hình 4. 14: Cụm van solenoid điều khiển cấp khí nén.
Vị trí van 1 2 3 4 5 6 7
Vị trí được cấp khí nén C0 B0 C2 B1 B2 B3 C1
Bảng 4. 3: Vị trí van solenoid điều khiển cấp khí nén đến các phanh và ly hợp
90
4.1.2.8. Thi công chi tiết bảo vệ:
Mục đích: Bảo vệ người vận hành khi thực hiện khởi động mô hình
Hình 4. 16: Chi tiết bảo vệ người dùng
4.1.2.9. Thiết kế và thi công bảng hiển thị:
Mục đích: Hiển thị giúp người sử dụng dễ dàng quan sát được chi tiết các hoạt động
của mô hình đang diễn ra ở các vị trí cụ thể.
Bản hiện thị được thiết kế với tiêu chí về tính thống nhất và đầy đủ về các tính năng hoạt động của mô hình. Trên bảng hiển thị được thêm một sơ đồ khối hoạt động của hộp số. Sơ đồ này nhìn đơn giản nhưng lại dễ dàng hiểu được nguyên lý cũng như đường truyền công suất của hộp số thông qua việc điều khiển các đèn led bên dưới các bộ phận ví dụ như các phanh, ly hợp, khớp một chiều. Lúc này Led sẽ sáng ở đúng các chế độ hoạt động của từng tay số.
Trên bảng điều khiển có bảng hiện thị hoạt động của các van điện từ, phanh và ly hợp của hộp số tại từng tay số để hiện thị thông tin hoạt động của các bộ phận nhằm so sánh với các đèn Led được mô phỏng trên sơ đồ khối hoạt động bên phải để kiểm tra sự chính xác khi mô hình hoạt động.
91 Ngoài ra còn các hiện thị các thông số của vị trí cánh bướm ga, tốc độ xe,… để hiện thị cho người học đầy đủ thông tin tại thời điểm mà hộp số hoạt động.
Hình 4. 17: Bản thiết kế bảng hiển thị của mô hình trên phần mềm Corel
Hình 4. 18: Bảng hiển thị hoạt động thực tế của mô hình
Bảng điều khiển được thiết kế bao gồm:
• Sơ đồ khối hoạt động của hộp số
• Bảng hoạt động của các phanh, li hợp, khớp 1 chiều tại từng tay số • Áp suất khí nén được cấp
92 • Bộ vi xử lí • Hiển thị góc mở cách bướm ga • Hiển thị tốc độ xe • Công tắc nguồn • Núm chỉnh tải
• Đèn báo chế độ O/D OFF • Đèn báo kick down
• Các vị trí kiểm tra tín hiệu: 0V, 5V, 12V, VS, TPS, SOL NO.1, SOL NO.2
4.1.2.10. Sơn mô hình và hoàn thiện phần cơ khí:
Hình 4. 19: Mô hình trước và sau khi sơn khi sơn
4.2. Thi công hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F:
4.2.1. Thiết kế hệ thống điều khiển mô hình hộp số tự động A343F: 4.2.1.1. Thiết kế lưu đồ điều khiển mô hình hộp số tự động 4.2.1.1. Thiết kế lưu đồ điều khiển mô hình hộp số tự động
Lưu đồ thuật toán điều khiển mô hình sau đây được tình bày nguyên lý lên xuống số ở từng tay số tại mức độ tải thường và ở 3 độ mở bướm ga tượng trương. Ở chương trình điều khiển chính sẽ được lập trình bởi 10 trường hợp của góc mở cánh bướm ga để quá trình lên số được chuẩn xác hơn. Dựa vào các lưu đồ này là cơ sở để có thể viết được chương trình điều khiển của mô hình hộp số tự động A343F.
93
LƯU ĐỒ CHỌN DẢI SỐ
94
LƯU ĐỒ CHUYỂN SỐ DẢI “D”
95
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI ”D”
96
LƯU ĐỒ XUỐNG SỐ TẠI DẢI ”D”
97
LƯU ĐỒ CHỌN SỐ DẢI “ 2 “
98
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI “ 2 “
99
LƯU ĐỒ XUỐNG SỐ TẠI DẢI “ 2 “
100
LƯU ĐỒ CHUYỂN SỐ TẠI DẢI “ L “
101
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI “ L “
102
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI “ L “
Hình 4. 29: Lưu đồ xuống số tại dải L
4.2.1.2. Ứng dụng thuật toán Fuzzy điều khiển mô hình hộp số tự động A343F: 4.2.1.2.1. Tổng quan về thuật toán Fuzzy logic: 4.2.1.2.1. Tổng quan về thuật toán Fuzzy logic:
❖ Định nghĩa về Fuzzy logic:
Hệ logic mờ (Fuzzy logic) mô tả quan hệ dựa trên luật nếu–thì (if–then rules), ví dụ như “ nếu mở van nóng thì nhiệt độ tăng”. Sự nhập nhằng (không xác định) trong định nghĩa của các thừa số ngôn ngữ (ví dụ, nhiệt độ cao) được biểu diễn thông qua tập mờ, là tập có các biến chồng khớp. Theo ý nghĩa của tập mờ, thì một miền phần tử có thể đồng thời nằm trong nhiều tập (với các cấp độ tham gia khác nhau). Ví dụ t = 20◦C nằm trong tập nhiệt độ Cao có hàm thành viên là 0.4 và trong tập nhiệt độ Trung bình với hàm thành viên là 0.2. Sự thay đổi từ hàm thành viên sang không tham gia cho một kết quả suy diễn mịn dùng luật mờ nếu-thì , thực ra là một dạng nội suy.
103
Hình 4. 30: Ví dụ về logic mờ
Theo logic truyền thống (traditional logic), một biểu thức logic chỉ nhận một trong hai giá trị: True hoặc False. Khác với lý thuyết logic truyền thống, một biểu thức logic mờ có thể nhận một trong vô số giá trị nằm trong khoảng số thực từ 0 đến 1. Nói cách khác, trong logic truyền thống, một sự kiện chỉ có thể hoặc là đúng (tương đương với True - 1) hoặc là sai (tương đương với False - 0) còn trong logic mờ, mức độ đúng của một sự kiện được đánh giá bằng một số thực có giá trị nằm giữa 0 và 1, tuỳ theo mức độ đúng “nhiều” hay “ít” của nó. Giá trị của các biến trong biểu thức logic mờ không phải là các con số mà là các khái niệm, ví dụ như “nhanh”, “trung bình”, “chậm” hay “nóng”, “vừa”, “lạnh”... Chính vì vậy cách giải quyết các bài toán trong logic mờ rất gần với cách tư duy của con người.
Khái niệm về tập mờ: Cho S là một tập hợp và x là một phần tử của tập hợp
đó. Một tập con mờ F của S được định nghĩa bởi một hàm tư cách thành viên μF(x) đo “mức độ” mà theo đó x thuộc về tập F. Trong đó, 0 ≤ μF(x) ≤ 1.
Khi μF(x) = 0 nghĩa là x hoàn toàn không thuộc tập F. Khi μF(x) = 1 nghĩa là x thuộc F hoàn toàn.
104
Các toán tử logic trên tập mờ:
Logic mờ không quan tâm đến cách thức các tập mờ được tạo ra như thế nào, mà quan tâm đến các luật hỗ trợ cho việc suy luận trên các tập mờ này. Phần này sẽ trình bày các phép toán thao tác trên các tập mờ, đó là phép bù (complement) phép hợp (union), phép giao (intersection).
Phép hợp hay toán tử OR:
Khái niệm: Hợp của hai tập mờ thể hiện mức độ một phần tử thuộc về một trong hai tập là bao nhiêu.
Hình 4. 31: Phép hợp tử
Công thức: MA∨ B(x) = max (μA(x) , μB(x) ) Ví dụ:
μTre(An) = 0.8 và μTrung niên(An) = 0.3
=> μTre ∨ Trung Niên(An) = max( 0.8, 0.3) = 0.8
105 Khái niệm: Giao của hai tập mờ (A B) thể hiện mức độ một phần tử thuộc về cả hai tập là bao nhiêu.
Công thức: MA∧ B(x) = min (μA(x) , μB(x) ) μTre(An) = 0.8 và μTrung niên(An) = 0.3
=> μTre ∧ Trung Niên(An) = min( 0.8, 0.3) = 0.3
Hình 4. 32: Phép giao
Phép bù hay toán tử NOT:
Khái niệm: Bù của một tập mờ thể hiện mức độ một phần tử không thuộc về tập đó là bao nhiêu. Công thức: MA(x) = 1 - μA(x) Ví dụ : μTrẻ(An) = 0.8 MTrẻ(An) = 1 – 0.8 = 0.2 MA∨ A(x) = max (0.8, 0.2) = 0.8 MA∧ A(x) = min( 0.8, 0.2) = 0.2
106
Hình 4. 33: Phép bù
Luật mờ: Một luật mờ là một biểu thức if- then được phát biểu ở dạng ngôn ngữ tự
nhiên thể hiện sự phụ thuộc nhân quả giữa các biến.
Ví dụ :if nhiệt độ là lạnh và giá dầu là rẻ then sưởi ấm nhiều. Trong đó:
‘nhiệt độ’, ‘giá dầu’ và ‘sưởi ấm’ là các biến
‘lạnh’, ‘rẻ’, ‘nhiều’ là các giá trị hay chính là các tập mờ. Hoặc:
if một người có chiều cao là cao và cơ bắp là lực lưỡng then chơi bóng rổ hay. Các biến ở đây sẽ là: ‘chiều cao’, ‘cơ bắp’, ‘chơi bóng rổ’
Các giá trị hay tập mờ là: ‘cao’, ‘lực lưỡng’, ‘hay’.
Thủ tục ra quyết định mờ: (fuzzy decision making procedure)
Để hệ thống mờ có thể suy luận bằng các luật mờ và đưa ra kết luận từ các số liệu chính xác ở đầu vào, hệ thống thực hiện 3 bước:
107
Hình 4. 34: Luật mờ
Mờ hóa: Tính toán các giá trị mờ từ các giá trị chính xác ở đầu vào.
Suy luận mờ: Áp dụng tất cả các luật mờ có thể áp dụng để tính ra giá trị mờ cho kết luận, sau đó kết hợp các kết quả đầu ra.
Phi mờ hóa: Xác định giá trị chính xác từ kết quả mờ có được ở bước 2. Có nhiều kỹ thuật phi mờ hóa có thể áp dụng được, phương pháp thông dụng nhất là phương pháp trọng tâm (centriod method).
Cho hệ thống mờ dùng trong điều trị bệnh gồm các luật sau đây: IF sốt nhẹ THEN liều lượng asperine thấp
IF sốt THEN liều lượng asperine bình thường IF sốt cao THEN liều lượng asperine cao
IF sốt rất cao THEN liều lượng asperine cao nhất Và các tập mờ được biểu diễn như sau:
Hình 4. 35: Các tập mờ
Biểu diễn của các tập mờ trong bài toán trên:
Một bệnh nhân sốt ở 38.7 độ, hãy xác định liều lượng asperince cần thiết để cấp cho bệnh nhân.
108 Bước 1: Mờ hóa giá trị x = 38.7 đã cho: ta thấy 38.7 thuộc về các tập mờ như sau:
μSốt nhẹ (x) = 0.3 μSốt (x) = 0.7 μSốt cao (x) = 0 μSốt rất cao (x) = 0
Hình 4. 36: Biểu diễn tập mờ
Bước 2: Ta thấy có 2 luật 1 và 2 có thể áp dụng cho ra hai liều lượng aspirine: μThấp (x) = 0.3 μBình thường (x) = 0.7
Kết hợp các giá trị mờ này lại ta được vùng được tô màu sau đây:
Hình 4. 37: Kết hợp giá trị mờ
Bước 3: Phi mờ hóa kết quả bằng cách tính trọng tâm của diện tích được tô trong hình trên, chiếu xuống trục hoành ta được giá trị ±480mg, đây chính là liều lượng aspirine cần cấp cho bệnh nhân.
4.2.1.2.2. Điều khiển hộp số tự động bằng Fuzzy logic:
Trong phần trên chúng ta đã biết, ECU ECT sang số dựa vào bản đồ sang số như hình 4.34. Thời điểm sang số phụ thuộc vào 2 thông số là tốc độ xe và tải. Các giá trị này được lưu trong bộ nhớ ECU, đóng vai trò như các bảng tra (look-up
table). ECU có thể điều khiển sang số dựa vào các câu lệnh điều kiện. Dựa vào bản đồ
109
Nếu tải là 50% và tốc độ nhỏ hơn 1450 vòng/phút thì vị trí là số 1
nếu tải là 50% và tốc độ nhỏ hơn 2450 vòng/phút thì vị trí là số 2
nếu tải là 50% và tốc độ nhỏ hơn 4000 vòng/phút thì vị trí là số 3
nếu không
thì vị trí là số OD
Phát biểu như trên chỉ cho 1 vị trí tải. Để phát biểu bao trùm hết bản đồ sang số, cần rất nhiều câu như vậy. Trong lập trình, việc điều khiển dòng thông tin thông suốt và đi đúng hướng sẽ gặp nhiều khó khăn.
Đối với các hệ thống phức hợp và phi tuyến như việc điều khiển sang số, fuzzy logic sẽ phát huy tác dụng. Chúng ta hãy thiết lập bộ điều khiển fuzzy logic để có thể tính toán được thời điểm sang số một cách đơn giản và hiệu quả.
Trước hết, bộ điều khiển sử dụng 2 tín hiệu đầu vào là tải
và tốc độ xe chứ không phải chỉ một tín hiệu đầu vào như trong ví dụ trước.
Bằng cách Edit > Add variable … > Input ta sẽ thêm được tín hiệu đầu vào thứ 2 như hình dưới.
110
Hình 4. 38: Bộ điều khiển sang số bằng fuzzy logic
Mở khối tải load, điều chỉnh các thông số như hình 4.34. Trong đó, khoảng giá trị [0, 100] ứng với % tải. Ba hàm tính thành viên xác định 3 tập fuzzy thể hiện 3 vị trí: tải nhẹ (Lght), tải trung bình (Middle) , tải nặng (Heavy). 3 hàm tính thành viên này dạng trimf.
111 Mở khối tốc độ Speed và điều chỉnh các thông số hình 4.35. Trong đó khoảng giá trị [0, 300] thể hiện dải tốc độ xe có thể đạt được. Ba hàm tính thành viên cũng dạng trimf. Nhấn vào từng đường để thay đổi tên, kéo và thả để di chuyển các đỉnh.
Hình 4. 40: Hàm tính thành viên Speed
Mở và điều chỉnh khối tín hiệu sang số Gear như hình 4.38. Vị trí tay số được xếp vào 3 tập fuzzy: Low (Low thấp), Middle (trung bình), High (cao). Low ứng với tay số thấp ( số 1, 2); Middle ứng với tay số trung bình (số 2, 3); High ứng với tay số cao (số 3, OD). Khoảng giá trị lấy từ 0 đến 4 ứng với 4 số trong hộp số tự động thông thường.
112
Hình 4. 41: Hàm tính thành viên Gear
Mở khối rule để thiết lập điều kiện như hình 4.37. Trong đó có 3 luật:
If (Load is Light) and (Speed is Low) then (Gear is Low)
Nếu tải nhẹ, tốc độ thấp thì tay số thấp.
If (Load is Middle) and (Speed is Average) then (Gear is Middle)
Nếu tải trung bình, tốc độ trung bình thì tay số trung bình.
If (Load is Heavy) and (Speed is High) then (Gear is High)
113
Hình 4. 42: Thiết lập điều khiển
Kết quả tính toán bằng các luật trên các tập fuzzy cho như Hình 4.38. Di chuyển các thanh trượt để xem các kết quả khác nhau ứng với các tín hiệu đầu vào khác nhau. Ví dụ một vị trí trong hình, tải là 30, tốc độ xe 68, kết quả vị trí tay số là 2.73. Dĩ nhiên chúng ta