Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1. Thuật toán hệ thống điều khiển ga tự động trên xe điện ZERO
3.1.1. Giới thiệu thuật toán hệ thống điều khiển ga tự động trên xe điện ZERO
CCS ECU là một hệ thống kiểm soát phản hồi trên xe ơ tơ điện. Mục đích của CCS là duy trì tốc độ xe khơng đổi mặc dù có những xáo trộn bên ngồi, chẳng hạn như thay đổi về gió hoặc điều kiện mặt đường. Điều này được thực hiện bằng cách đo tốc độ xe, so sánh với tốc độ cài đặt và tự động điều chỉnh tín hiệu bàn đạp tăng tốc theo quy luật điều khiển PID.
Hình 3.1. Sơ đồ xe điện ZERO tích hợp hệ thống điều khiển ga tự động
Bo mạch Arduino Mega 2560 là bộ xử lí của CCS ECU. Cơng tắc điều khiển dùng để vận hành hệ thống điều khiển ga tự động. Thuật tốn điều khiển chính là một vịng lặp vơ tận với các nhiệm vụ xử lí các tín hiệu đầu vào, tính tốn dựa trên chúng để cho ra tín hiệu đầu ra cần thiết là tín hiệu vị trí bàn đạp tăng tốc mới và tín hiệu cơng tắc bàn đạp tăng tốc đến hộp tín hiệu và an tồn.
42
3.1.2. Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển ga tự động trên xe điện ZERO
43 Hình 3.3. Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển ga tự động (tiếp theo)
44 Khi giá trị SET = 0, xe sẽ ở chế độ điều khiển bình thường với tốc độ xe hoàn toàn dựa vào bàn đạp tăng tốc do người lái điều khiển và CCS ECU sẽ ngắt bộ điều khiển PID. CCS ECU sẽ nhận các tín hiệu từ công tắc điều khiển, công tắc bàn đạp phanh, cảm biến vị trí chân ga, cơng tắc đâm đụng, cơng tắc tiến lùi để quyết định các chế độ của hệ thống điều khiển ga tự động như chức năng bật tắt CCS ECU, chức năng cài đặt tốc độ, chức năng tăng giảm tốc độ, chức năng hủy, chức năng phục hồi tốc độ cài đặt và chức năng hoạt bộ điều khiển PID.
Một phần quan trọng của thuật tốn là kích hoạt bộ điều khiển PID để điều khiển tín hiệu vị trí bàn đạp tăng tốc. Việc cài đặt thông số cho bộ điều khiển PID dựa vào thực nghiệm để chọn những thông số phù hợp nhất đảm bảo nhu cầu chính là xe đạt tới tốc độ mong muốn nhanh, êm dịu và mượt mà. Khâu tỷ lệ (Proportional) của bộ điều khiển PID điều chỉnh tín hiệu điện áp dựa trên sự sai số (ERROR = Vset – Vxe hoặc ERROR = Vset1 - Vxe) giữa tốc độ thực tế của xe (Vxe) và tốc độ mong muốn của xe (Vset hoặc Vset1). Nếu giá trị ERROR dương (Vset > Vxe), bộ điều khiển PID sẽ tăng điện áp tín hiệu vị trí bàn đạp tăng tốc để tăng tốc và ngược lại, nếu giá trị ERROR dương (Vset < Vxe), bộ điều khiển PID sẽ giảm điện áp tín hiệu vị trí bàn đạp tăng tốc để giảm tốc. Do đó, khi xe càng gần tốc độ mong muốn, gia tốc xe càng giảm. Khâu tích phân (Integral) của bộ điều khiển PID có chức năng cân bằng nhanh giá trị ERROR về 0 và khâu vi phân (Derivative) được áp dụng vào những thay đổi nhỏ của tốc độ. Các giá trị hằng số Kp, Ki, Kd ban đầu được chọn theo bảng 3.1. Khi xử lí, các hằng số trên có thể được liên tục thay đổi để đảm bảo yêu cầu nhu cầu chính đã đề ra.
Bảng 3.1. Các giá trị hằng số Kp, Ki, Kd ban đầu Chức năng Chức năng Hằng số Cài đặt tốc độ Tăng tốc theo nấc Tăng tốc liên tục Giảm tốc theo nấc Giảm tốc liên tục Kp 1.5 1.5 0.13 1.5 0.13 Ki 0.000035 0.000035 0.000035 0.000035 0.000035 Kd 2 2 0.13 2 0.13
45