4.3.1. Cài đặt các thông số môi trường thực nghiệm trên CarSim.
Đây là một vài thông số khi cho xe chạy trên đường có hai hệ số bám: vận tốc xe chạy là 85 km/h, thời gian dừng thực nghiệm là sau 6 giây, thời gian bắt đầu thực nghiệm là 0 giây, vị trí lúc đầu là 0 mét, áp suất phanh tối đa là 15 MPa.
Hình 4.36 Thiết lập thời gian và áp suất phanh
Ở loại đường này ta cho xe chạy bình thường từ 0 đến 2 giây, từ giây thứ 2 xe bắt đầu phanh, từ giây thứ 2,1 đến giây thứ 10 thì áp suất phanh ln giữ là 15 Mpa.
Hình 4.37 Thiết lập hệ số bám của các làn đường
Đường 2 hệ số bám gồm có 1 làn là đường bình thường với hệ số bám là 0,85 và làn còn lại là đường trơn nước với hệ số bám là 0,7.
4.3.2. Đánh giá hiệu quả của các bộ điều khiển trong hệ thống ABS .4.3.2.1 Áp suất phanh. 4.3.2.1 Áp suất phanh.
Hình 4.38 Biểu đồ áp suất phanh bánh bên trái của cầu trước trên đường 2 hệ số bám.
Hình 4.39 Biểu đồ áp suất phanh bánh bên phải của cầu trước trên đường 2 hệ số bám.
Hình 4.40 Biểu đồ áp suất phanh bánh bên trái của cầu sau trên đường 2 hệ số bám.
Hình 4.41 Biểu đồ áp suất phanh bánh bên phải của cầu sau trên đường 2 hệ số bám.
Theo thiết kế thì lực phanh ở 2 bánh sau chỉ bằng một nửa lực phanh ở 2 bánh trước, nên áp suất phanh ở 2 bánh sau có tần số dao động thấp hơn 2 bánh trước.
Kết luận:
Xe khơng có ABS, khi người lái đạp phanh, áp suất phanh tăng đột ngột lên giá trị cực đại, làm cho các bánh xe bị hãm cứng nên dẫn đến xảy ra hiện tượng trượt lết.
Đối với xe có ABS sử dụng bộ điều khiển On Off, khi người lái đạp phanh thì áp suất phanh ở các bánh xe tăng giảm liên tục để giúp bánh xe không bị bó cứng khi
phanh. Bên cạnh đó 2 bánh sau có tín hiệu áp suất dao động ít hơn 2 bánh trước vì lực phanh ở 2 bánh sau thấp hơn 2 bánh trước.
Đối với xe có ABS sử dụng bộ điều khiển Fuzzy PID, khi người lái đạp phanh thì áp suất phanh ở các bánh xe dao động với biên độ nhỏ (gần như là một đường thẳng), ổn định. Vì theo thiết kế nên tín hiệu áp suất ở 2 bánh sau dao động ổn định hơn là 2 bánh trước, và nhờ bộ điều khiển mà trong suốt quá trình phanh, độ trượt giữa bánh xe với mặt đường như mong muốn và đạt hiệu quả phanh cao.
4.3.2.2 Độ trượt.
Hình 4.42 Biểu đồ độ trượt bánh bên trái của cầu trước trên đường 2 hệ số bám.
Hình 4.44 Biểu đồ độ trượt bánh bên trái của cầu sau trên đường 2 hệ số bám.
Hình 4.45 Biểu đồ độ trượt bánh bên phải của cầu sau trên đường 2 hệ số bám.
Ta thấy đồ thị đồ trượt ở 2 bánh sau khá ổn định và đồng đều hơn độ trượt ở 2 bánh trước, vì ở 2 bánh sau có lực phanh thấp hơn lực phanh ở 2 bánh trước và 2 bánh sau chỉ dẫn động. Vì các bánh bên trái có hệ số bám thấp hơn các bánh xe bên phải, nên độ trượt ở các bánh bên trái có giá trị cao hơn độ trượt các bánh bên phải tương ứng.
Đối với đồ thị xe khơng có ABS ta thấy khi người lái vừa đạp phanh thì độ trượt của cả 4 bánh xe đều tiến tới giá trị 1 rất nhanh, đồng nghĩa với việc xe khơng có ABS chạy trên đường thẳng thì khi phanh sẽ xảy ra hiện tượng trượt.
Đối với xe có ABS sử dụng bộ điều khiển On Off thì độ trượt ở 2 bánh trước có biên độ dao động tương đối lớn, cịn ở 2 bánh sau có độ trượt dao động thấp hơn quanh giá trị đầu ra mong muốn là 0,15.
Đối với xe có ABS sử dụng bộ điều khiển Fuzzy PID thì độ trượt dao động ổn định gần với giá trị 0,15. Độ vọt lố khoảng 21,33% đối với bánh sau, 30% đối với bánh trước và sai số xác lập khoảng 15%
4.3.2.3 Vận tốc.
Hình 4.46 Biểu đồ vận tốc bánh xe và của xe khơng có ABS trên đường 2 hệ số bám.
Biểu đồ cho thấy khi xe vừa phanh thì lập tức vận tốc của cả 4 bánh xe đều về giá trị 0, nhưng vận tốc của xe thì giảm về giá trị 0 chậm hơn, nên ta sẽ thấy được hiện tượng xe vẫn tiến về phía trước nhưng 4 bánh xe đều khơng hoạt động.
Hình 4.47 Đồ thị vận tốc bánh xe và của xe có ABS sử dụng bộ điều khiển On Off trên đường 2 hệ số bám.
Vì theo thiết kế ta có hiệu quả phanh ở 2 bánh sau (hiệu quả 50%) chỉ bằng một nửa hiệu quả phanh của 2 bánh trước (hiệu quả 100%) nên ta có thể thấy được vận tốc của 2 bánh sau dao động tiến tới gần với vận tốc của xe hơn là vận tốc của 2 bánh trước. Bên cạnh đó vì phần đường bên trái có hệ số bám thấp hơn bên phải nên các bánh xe bên trái có đồ thị vận tốc khác với đồ thị của các bánh xe bên phải tương ứng.
Hình 4.48 Đồ thị vận tốc bánh xe và của xe có ABS sử dụng bộ điều khiển Fuzzy PID trên đường 2 hệ số bám.
Nhìn chung vận tốc của cả 4 bánh xe đều có giá trị gần với giá trị vận tốc của xe. Xe chạy trong khoảng thời gian từ 2,5 giây đến khi dừng hẳn thì ta thấy trên biểu đồ, biên độ dao động vận tốc của các bánh xe (khi vận tốc giảm dần theo thời gian) gần như là một đường thẳng. Vì vậy có thể nhận xét rằng bộ điều khiển PID Fuzzy là bộ điều khiển có tính ổn định cao.
Hình 4.49 Quãng đường phanh giữa các bộ điều khiển ở trường hợp đường hai hệ số bám.
Nhìn vào hình 4.50 ta thấy xe sử dụng bộ điều khiển Fuzzy PID có quãng đường phanh ngắn nhất, tiếp theo là xe sử dụng bộ điều khiển On – Off và cuối cùng xe khơng sử dụng ABS có quãng đường phanh dài nhất.
Bảng 4.3. Kết quả thực nghiệm trên đường hai hệ số bám.
Đầu vào: Vận tốc ban đầuv0=85km/h; Đường thẳng có hai hệ số bám φ1=0.85 và
φ2=0.7 Tiêu chí Bộ điều khiển Thời gian phanh (s) Quảng đường phanh (m) Độ trượt dọc lớn nhất Độ lệch tối đa (Độ) Không ABS 5.64 88.93 1 67.9 On - Off 5.38 87.25 0.69 0.952 Fuzzy PID 5.26 85.12 0.202 1.274
Kết luận: Ở trường hợp này, dể thấy bộ điều khiển Fuzzy PID là bộ điều khiển tối ưu nhất với quảng đường phanh và thời gian phanh nhỏ. Theo sau là bộ điều khiển On Off. Tuy góc lệch của bộ điều khiển Fuzzy PID lớn hơn nhưng không đáng kể.
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 5.1. Kết luận
Đề tài đã đạt được mục tiêu và nội dung đề ra, có ý nghĩa nghiên cứu trong chương trình giảng dạy.
Đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh ABS.
Đã xây dựng thành công bộ điều khiển On Off và Fuzzy PID để đánh giá hiệu quả phanh của hai bộ điều khiển.