Quá trình điều khiển được thực hiện theo một chu trình kín như hình 2.16.
Hình 2.16 Chu trình điều khiển kín của ABS [5]
1. Bộ chấp hành thủy lực; 2. Xy lanh phanh chính; 3. Xy lanh bánh xe; 3. Bộ điều khiển (ECU); 5. Cảm biến tốc độ bánh xe.
Các cụm của chu trình bao gồm:
- Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xy lanh phanh chính.
- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp điều khiển (ECU). Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời.
- Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến các xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe.
- Đối tượng điều khiển: là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường. ABS hoạt động tạo ra moment phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe với mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại để lực phanh là lớn nhất.
- Các nhân tố ảnh hưởng như: điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mòn, …).
Quá trình điều khiển của ABS được trình bày như hình 2.17:
Hình 2.17 Sơ đồ trạng thái không gian biểu diễn hoạt động của ABS [5]
Khi phanh chậm, sự giảm tốc của xe thay đổi chậm và nhỏ thì hoạt động của hệ thống phanh là bình thường, ABS không can thiệp. Khi phanh gấp hay phanh trên đường trơn, gia tốc chậm dần của bánh xe tăng nhanh, có hiện tượng bị hãm cứng ở các bánh xe, thì ABS sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển giảm áp suất phanh để chống sự lại sự hãm cứng các bánh xe. Sau đó áp suất phanh sẽ được điều khiển ở các chế độ giữ áp hoặc tăng áp/ giảm áp, thực hiện chế độ tăng áp chậm hay tăng áp nhanh để duy trì độ trượt khi phanh nằm trong khoảng tối ưu. Chu kỳ giảm áp - giữ áp - tăng áp được điều khiển lặp lại phụ thuộc vào tình trạng trượt của các bánh xe, sau đó kết thúc và trở về trạng thái phanh bình thường. Tùy vào điều kiện của bề mặt đường, số chu kỳ điều khiển sẽ dao động từ 4 - 10 lần trong vòng một giây. ABS đạt được tốc độ điều khiển nhanh này nhờ những tín hiệu điện tử và khả năng đáp ứng, xử lý nhanh của các bộ vi xử lý trong ECU. [5]
Lưu đồ thuật toán chỉ sự hoạt động của ABS theo một vòng lặp kín như hình 2.18:
Hình 2.18 Vòng lặp hoạt động của ABS [5]
Sau khi kiểm tra và kích hoạt các dữ liệu của hệ thống, vi xử lý bắt đầu điều khiển hoạt động của hệ thống theo một vòng lặp, tiến hành tính toán tốc độ các bánh xe, tốc độ xe, kiểm tra tình trạng, khả năng đáp ứng của bộ điều khiển và hệ thống, chọn chế độ làm việc có hay không có sự can thiệp của ABS. Khi ABS hoạt động sẽ tiến hành phân tích diễn biến của quá trình phanh thông qua các tín hiệu vào, xác định cách ứng xử và tiến hành điều khiển các bộ phận chấp hành làm việc theo một chu trình vòng lặp kín. [5]
Kiểm tra bộ điều khiển và hệ thống
Phân tích và ứng xử