CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRÊN SIMULINK
4.1.3. Mô phỏng ABS khi xe đi trên đường, đột ngột gặp vật cản, phanh và đánh lá
vật cản
4.1.3.1. Các bước thiết lập
Tiến hành tạo một dataset mới bằng cách copy dataset từ Carsim. Ở dataset này sẽ là dữ liệu mơ phỏng của xe có ABS:
Bước 1: Tạo dataset mới.
Hình 4.25. Tạo dataset mới
- (1): Đặt tên Dataset phù hợp.
- (2): Ở Vehicle, thiết lập xe mặc định từ dataset đã copy, không chỉnh sửa. - (3): Thiết lập Procedure để có được mặt đường chúng ta mong muốn. - (4): Link Carsim với Simulink với bộ điều khiển “ABS Nhom 1”.
Hình 4.26. Thiết lập các thơng số
- (1): Driver Controls: thiết lập lần lượt các chế độ vận hành của xe như trên ảnh minh họa. + Thiết lập vận tốc đầu của xe 100km/h.
+ Không mở bướm ga trong quá trình mơ phỏng.
+ Thiết lập áp suất phanh và thời gian đạp phanh qua dataset được copy từ dataset Spike: 15 MPa @ 0.3 sec.
Hình 4.27. Thiết lập thời gian phanh
+ Xe chạy với tất cả các số, để mặc định của dataset, không chỉnh sửa.
+ Thiết lập chế độ đánh lái của xe qua dataset được Copy and Link từ dataset Accident Avoidance Path, khi gặp vật cản, xe sẽ đánh lái để tránh va chạm với vật:
Hình 4.28. Thiết lập đánh lái
- (2): Miscellaneous 3D Road: Copy and Link Dataset từ Many Lanes 4 Lanes Section (Adjacent Lanes) để có được một đoạn đường với bề rộng lớn và tiến hành đặt tên, chỉnh sửa thơng số Dataset.
Hình 4.29. Thiết lập dạng đường
+ (1) Reference Path: Path Segment Builder: Copy and Link Dataset từ dataset Curves Single Curve và tiến hành chỉnh sửa thông số dataset. Ở đây, vì muốn xe chạy trên
đường thẳng nên nhóm tắt độ cong của đường để có được một đoạn đường thẳng với nhiều làn đường.
+ (2) 3D Shapes: Repeated Object: Copy and Link Dataset từ dataset Railroad Crossing và tiến hành thiết lập loại vật cản và tọa độ vị trí của vật cản trên đường như ảnh minh họa:
Hình 4.30. Thiết lập tọa độ vật cản
Ở trường hợp mô phỏng này, chúng ta phải thiết lập thời điểm phanh, tọa độ để xe thực hiện đánh lái, và tọa độ vị trí của vật cản phải ăn khớp với nhau để q trình mơ phỏng diễn ra đúng với thực tế (khi gặp vật cản bất ngờ, tài xế sẽ phanh và thực hiện đánh lái gấp).
Sau khi hoàn thành thiết lập, nhấn Send to Simulink Run hoặc Run Now để chạy dữ liệu mô phỏng.
Bước 3: Tạo một dataset mới xe khơng có ABS.
Tiến hành tạo một dataset mới khác bằng cách copy dataset từ Carsim, ở dataset này sẽ là dữ liệu mô phỏng của xe khơng có ABS:
- Đặt tên Dataset phù hợp.
- Ở Vehicle, thiết lập xe mặc định từ dataset đã copy, sau đó ngắt hệ thống ABS trên xe bằng cách chọn vào B-Class, Hatchback w/o (without) ABS.
- Thiết lập Procedure, dùng dữ liệu từ “Case 3 (ne vat can)” để 2 xe cùng chạy trên một đường và có cùng một thiết lập điều khiển xe.
- Xe khơng có ABS sẽ khơng link Simulink và Carsim. Sau khi thiết lập hồn thành, cho màu khác cho xe khơng có ABS giúp dễ dàng quan sát so sánh hơn, sau đó nhấn Run Math Model để chạy dữ liệu mơ phỏng.
Hình 4.31. Đồ thị vận tốc xe, bánh xe của 2 xe ABS và không ABS
Ở xe khơng có ABS: Khi thực hiện q trình phanh, các bánh xe sẽ bị bó cứng, do đó, qua biểu đồ, ta thấy được vận tốc của cả 4 bánh xe đột ngột giảm nhanh về 0. Khi đó, các bánh xe đã bị bó cứng và trượt trên đường, làm mất tính dẫn hướng của xe, người lái khơng thể điều khiển được hướng lái mong muốn, còn xe sẽ trượt theo quán tính. Vậy nên, trong video mơ phỏng, xe khơng có ABS sẽ trượt và va vào vật cản trên đường.
Ở xe có ABS: nhờ có ABS, khi thực hiện phanh, hệ thống sẽ điều khiển nhấp nhả phanh làm bánh xe vẫn lăn trên đường, từ đó đảm bảo tính dẫn hướng của xe và người lái có thể đánh lái theo hướng mong muốn để tránh các vật cản.
Hình 4.32. Đồ thị áp suất phanh tại các bánh xe của 2 xe có ABS và khơng có ABS
Ở xe khơng có ABS: vì thiết lập giá trị cực đại của áp suất phanh trong Carsim là 15 MPa, vậy nên khi thực hiện phanh, các bánh xe phía trước của xe sẽ lập tức đạt giá trị 15 MPa trong 0.3s, còn các bánh xe sẽ chỉ đạt giá trị xấp xỉ 6 MPa vì Carsim được thiết lập tuân theo nguyên tắc phân bố trọng lượng xe khi phanh. Việc đạt giá trị cực đại của áp suất phanh và không thay đổi thay đổi trong một khoảng thời gian chứng tỏ bánh xe bị bó cứng và dẫn đến hiện tượng trượt lếch.
Ở xe có ABS: Tuân theo nguyên tắc phân bố trọng lượng xe khi phanh nên các bánh xe phía trước cũng sẽ nhận một áp suất phanh lớn hơn các bánh xe phía sau. Trong q trình phanh, hệ thống điều khiển nhấp nhả phanh để bánh xe khơng bị bó cứng nên đồ thị lực phanh có hình dạng như hình ảnh.
Hình 4.33. Đồ thị hệ số trượt các bánh xe của 2 xe có ABS và khơng có ABS
Hình 4.34. Đồ thị hệ số trượt các bánh xe của xe có ABS trong khoảng 4,2 đến 6,8 giây
Xe có ABS: Để thấy rõ hơn về sự can thiệp của ABS thì ta nhìn vào đồ thị từ giây 4,2 đến 6,8. Hệ thống ABS đã hiệu chỉnh lực phanh trên các bánh xe và kiểm soát độ trượt giúp
các bánh xe dẫn hướng đánh lái né vật cản. Nhưng ở đây vẫn có sự vọt lố ngồi khoảng 5% - 10% của hệ thống đã thiết lập ban đầu và hơi mất ổn định do trong trường hợp xe thực hiện phanh và đánh lái gấp, 1 phần bị ảnh hưởng độ trễ của vận hành cơ khí. Tuy xe vẫn có thể kiểm sốt phanh và đánh lái né vật cản nhưng vẫn chưa có sự tối ưu nhất, qua đó có thể thấy được nhược điểm của bộ điều khiển on – off trong các trường hợp phanh và đánh lái khẩn cấp.
Xe khơng có ABS: Tương tự TH2 vào giây thứ 4 xe phanh đột ngột và đánh lái. Lúc này các bánh xe bị bó cứng và hệ số trượt giảm nhanh về -1 dẫn đến xe mất tính dẫn hướng, theo quán tính xe tiếp tục trượt về trước và tông vào vật cản.
4.2. Các trường hợp mô phỏng hệ thống TCS bằng Simulink/Carsim