Trong điều kiện lái xe thông thường, các nghiên cứu về lực đánh lái cho một chiếc xe cho thấy mô men đánh lái cần thiết khi lái xe dao động từ 0-2 Nm, trong trường hợp khẩn cấp có thể cần đến mô men xoắn cực đại lên tới 15 Nm, và tốc độ đánh lái là 1÷2 vịng tay lái mỗi giây hoặc tốc độ quay của bánh xe là khoảng 20o÷40o/s [13], [41], [42], [57], [58]. Từ những giá trị mục tiêu này ta có thể tính tốn điện áp cần thiết/tối đa cho động cơ bằng phương trình sau[13]:
𝑖𝑀 = 𝑘𝑖𝑇𝑀 (4.18)
𝑉𝑀 = 𝑖𝑀𝑅 + 𝑘𝐸𝜔𝑀 (4.19)
Trong đó: iM - dịng động cơ; ki - hằng số dòng; VM - điện áp hoạt động; R - điện trở đầu cuối; kE - hằng số ngược EMF. Mômen động cơ τM và tốc độ ωM có liên
quan đến mơ men và tốc độ tại trục đầu ra Ts và ωs tương ứng bởi tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh răng ig.
𝑇𝑀 =𝑇𝑠 𝑖𝑔
(4.20)
𝜔𝑀 = 𝜔𝑠. 𝑖𝑔 (4.21)
Mô men của động cơ DCM2 truyền tới bánh xe dẫn hướng được tính như sau:
𝑇𝑐ℎ = 𝑇𝑠. 𝑖𝑐𝑙. 𝜂 (4.22)
Trong đó: 𝑇𝑐ℎ - mô men truyền từ động cơ DCM2 đến bánh xe dẫn hướng;
η - hiệu suất tính đến tổn hao ma sát của các bánh răng, khớp quay và trục
quay 𝜂 = 𝜂𝑏𝑟. 𝜂𝑘𝑞. 𝜂𝑡𝑞 tra bảng [8] ta tính được η = 0,5 ÷ 0,75 chọn η=0,7.
Thơng số của động cơ DCM2: Điện áp 9 ÷ 16 V
Mô men xoắn: Tdc=1.83 Nm; Tốc độ không tải: n= 2036 rpm; Dòng điện: 35A
Tỉ số truyền idc =16.33
Động cơ lựa chọn phải thỏa mãn điều kiện
Tch ˃ Tc
Từ công thức (4.22), thay các giá trị vào ta được:
𝑇𝑐ℎ = 𝑇𝑑𝑐. 𝑖𝑐𝑙. 𝜂 = 𝑇𝑑𝑐. 𝑖𝑔. 𝑖𝑐𝑙. 𝜂 (4.23)
Tch= 1,83.30,34.24,7.0,7 = 959,98 (Nm) (4.24) Với Tch ˃ Tc . Do đó mơ men động cơ đáp ứng yêu cầu của hệ thống lái.
Tốc độ quay tại đầu vào cơ cấu lái:
𝜔𝑠 =30,372036 = 67 (𝑟𝑝𝑚) (4.25)
4.3.5 Thiết kế bộđiều khiển cho hệ thống lái
Sơ đồ điều khiển của hệ thống như Hình 4.18 bao gồm: Khối đo góc quay (Encoder); khối driver điều khiển động cơ; khối đo vận tốc xe; khối đo dòng và áp động cơ; khối hiển thị; khối điều khiển (phím bấm); khối đầu ra giao tiếp; khối vi xử lý (CPU) và nguồn (ắc quy).