2.2. Mô hình mô phỏng chuyển động của ôtô khi phanh trên đường vòng trong Matlab-simulink
2.2.2. Mô phỏng chuyển động của ôtô
2.2.2.1. Mô phỏng chuyển động khối thân xe
Kết hợp các phương trình vi phân mô tả chuyểnđộng của thân xe: (2-1) ÷ (2-6) ta xây dựng chương trình mô phỏng khối thân xe được thể hiện trên sơ đồ hình 2- 24:
Hình 2-25. Sơ đồ mô phỏng khối thân xe
Khối thân xe gồm ba khối: khối cận tốc và gia tốc dọc của ôtô; khối vận tốc và gia tốc bên của ôtô;khối góc xoay-vận tốc góc xoay-gia tốc góc xoay thân xe.
- Vận tốc và gia tốc dọc của ôtô
Từ các phương trình (2-1), (2-2) ta xây dựng sơ đồ mô phỏng vận tốc dọc vx
và gia tốc axdọc của ôtô.
37
Với các tín hiệu đầu vào là các lực dọc Fi và các lực bên Si , góc quay bánh xe dẫn hướng βi , góc quay thân xe ε.
Các lực dọc Fi và lực bên (lực ngang) Siđược lấy từ mô hình khối bánh xe.
Góc quay bánh xe dẫn hướng βiđược lấy từ mô hình hệ thống lái 2WS.
Tín hiệu đầu ra là vận tốc dọc vxvà gia tốc dọc axcủa ôtô. Hai tín hiệu đầu ra này là thông số dùng để khảo sát.
vx(m/s): cũng là tín hiệu đầu vào khối bánh xe, khối tính góc lệch bên.
ax (m/s2): cũng là tín hiệu đầu vào khối tính góc nghiêng thân xe.
- Vận tốc và gia tốc bên của ôtô
Từ các phương trình (2-3), (2-4) ta xây dựng mô phỏng vận tốc bên vx và gia tốc bên axcủa ôtô.
Với các tín hiệu đầu vào là các lực dọc Fivà các lực bên Si , góc quay bánh xe dẫn hướng βi , góc quay thân xe ε.
Tín hiệu đầu ra là vận tốc bên vy (m/s) và gia tốc bên ay (m/s2) của ôtô. Hai tín hiệu đầu ra này là thông số dùng để khảo sát và cũng là tín hiệu đầu vào khối bánh xe, khối tính góc lệch bên bánh xe, khối tính góc nghiêng ngang thân xe ψ và tải trọng tác dụng lên bánh xe Zi.
- Góc xoay thân xe - vận tốc và gia tốc góc xoay thân xe
Từ các phương trình (2-5), (2-6) ta xây dựng sơ đồ mô phỏng góc xoay thân xe ε, vận tốc và gia tốc góc xoay thân xe.
Với các tín hiệu đầu vào là các lực dọc Fi và các lực bên Si , góc quay bánh xe dẫn hướng βi
Tín hiệu đầu ra là góc xoay thân xe ε, vận tốc góc xoay thân xe ε. và gia tốc góc xoay thân xe
ε.., là thông số dùng để khảo sát và cũng là tín hiệu đầu vào khối tính góc lệch bên bánh xe α i.
2.2.2.2. Mô phỏng hệ thống lái hai bánh xe dẫn hướng (2WS)
Từ các biểu thức (2-26), (2-27) ta xây dựng chương trình mô phỏng quy luật góc quay bánh xe dẫn hướng của hệ thống lái 2WS trong matlab-simulink.
Tín hiệu đầu vào: góc quay vành lái βvl
38
Tín hiệu đầu ra: Góc quay của bánh xe dẫn hướng βi, là tín hiệu đầu vào cho khối thân xe, khối tính góc lệch bên bánh xe α i .
2.2.2.3. Mô phỏng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe
Từ các phương trình: (2-22) ÷ (2-29) ta xây dựng được mô phỏng sự phân bố tải trọng thẳng đứng Z lên các bánh xe.
Với tín hiệu đầu vào là: gia tốc dọc ax, gia tốc bên ayđược lấy ra từ khối thân xe và các thông số kỹ thuật của ôtô ( khối lượng toàn bộ xe m, khối lượng phần treo m0 , góc nghiêng thân xe ψ, độ cứng chống nghiêng hai cầu trước và sau Ct ψ, Cs ψ
…) được nhập thông quacửa sổ chính trong Matlab.
Tín hiệu đầu ra: tải trọng thẳng đứng phân bố lên các bánh xe hai cầu trước và sau ( Z1 ÷ Z4) ; góc nghiêng thân xe ψ là tín hiệu dùng để khảo sát.
Tải trọng phân bố lên các bánh xe dẫn hướng sẽ là tín hiệu đầu vào khối bánh xe.
2.2.2.4. Mô phỏng hệ thống phanh thủy lực a. Mô phỏng xy lanh chính
Từ các phương trình (2-28) ÷(2-42) ta lập được sơ đồ Matlap simulink. Đầu vào của khối gồm:
Lực tác dụng lên cần đẩy (N) Áp suất khoang I (N/m2) Áp suất khoang II (N/m2) Đầu ra củakhối gồm:
Dịch chuyển của pistong khoang I (m)
Lưu lượng chảy vào đường ống từ khoang I (m3/s) Dịch chuyển của pistong khoang II (m)
Lưu lượng chảy vào đường ống từ khoang II (m3/s)
b. Mô phỏng đường ống dẫn dầu hệ thống phanh thủy lực cho 1 cầu
Từ các phương trình (2-43) ÷ (2-51) ta lập được sơ đồ mô phỏng bằng Matlap simulink.
Đầu vào của khối:
- Lưu lượng chảy qua đường ống (m3/s)
39 - Đạo hàm của lưu lượng
- Áp suất của đường ống (N/m3) Đầu ra của khối có:
- Độ chênh áp 2 đầu đường ống (N/m2) - Áp suất cuối đường ống (N/m2)
c. Mô phỏng cơ cấu phanh bánh xe
* Mô phỏng xy lanh công tác
Từ các phương trình (2-52)÷(2-54) ta lập được sơ đồ mô phỏng bằng Matlap simulink.
- Đầu vào của khối:
+ Q11: lưu lượng dầu chảy qua van điều khiển tới cơ cấu phanh bánh xe trước bên trái.
+ Q1t: lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành bánh xe trước bên trái.
- Đầu ra của khối:
+ Pxlt: áp suất tại xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe phía trước bên trái.
+ xt; độ dịch chuyển của pistong, xy lanh công tác.
* Mô hình mô phỏng má phanh , đĩa phanh gồm:
Từ biểu thức (2-59) ta lập được sơ đồ mô phỏng.
- Đầu vào của khối
+ x1: dịch chuyển pistong, xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe trước bên trái + x2: dịch chuyển pistong, xy lanh công táccơ cấu phanh bánh xe sau bên trái - Đầu ra của khối
+ Mp1: mô men phanh bánh xe trước bên trái + Mp2: Mô men phanh bánh xe sau bên trái 2.2.2.5. Mô phỏng góc lệch bên aicủa bánh xe
Từ các phương trình toán học: (2-61) ÷ (2-68) ở trên, ta xây dựng mô hình mô phỏng góc lệch bên aicủa bánh xe.
40
Với các tín hiệu đầu vào là: Vận tốc dọc vx , vận tốc bên vy , góc quay thân xe ε, vận tốc góc quay thân xe ε., góc quay bánh xe dẫn hướng βi .Tín hiệu đầu ra thu được là góc lệch bên bánh xe αi . Tín hiệu này là tín hiệu đầu vào cho khối bánh xe.
2.2.2.6. Mô phỏng bánh xe
Từ các biểu thức (2-56) ÷ (2-60) và ta xây dựng chương trình mô phỏng động lực học khối bánh xe.
Với các tín hiệu đầu vào là :
Vận tốc chuyển động của ôtô vx (m/s) được lấy ra từ khối thân xe Tải trọng thẳng đứng Ziđược lấy ra từ khối tải trọng thẳng đứng Góc lệch bên aiđược lấy ra từ khối tính góc lệch bên của bánh xe.
Mô men chủ động hoặc mô men phanh được nhập từ cửa sổ chính của matlab.
Tín hiệu đầu ra gồm:
Vận tốc góc bánh xe ωb(rad/s), thông số lấy ra khảo sát Lực dọc Fi(N) là tín hiệu đầu vào khối thân xe
Lực bên Si(N) là tín hiệu đầu vào khối thân xe Độ trượt s là thông số khảo sát.
Nối các sơ đồ mô phỏng lại với nhau ta được sơ đồ khối mô phỏng ứng xử động lực học của ôtô hình
41
Hình 2-26. Sơ đồ mô phỏng ứng xử của ôtô