Luận án Nghiên cứu hệ thống lái Steer by wire điện tử – thủy lực

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI STEER BY WIRE ĐIỆN TỬ - THỦY LỰC

Ngành:

Kỹ thuật cơ khí động lực

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung nghiên cứu hệ thống lái Steer by wire (SBW) điện tử - thủy lực, một công nghệ tiên tiến đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại và là nền tảng cho sự phát triển của công nghệ lái tự động. Vấn đề nghiên cứu được đặt ra là sự cần thiết phải làm chủ công nghệ này tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh các nghiên cứu trước đây thường chỉ dừng lại ở mức độ mô phỏng hoặc bán thực nghiệm mà chưa thực sự được kiểm chứng trên ô tô thực.

Đối tượng nghiên cứu chính là hệ thống lái trợ lực thủy lực trên xe ô tô tải HINO 300Series, với mục tiêu chuyển đổi sang hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực. Bơm thủy lực trợ lực lái vẫn được dẫn động trực tiếp từ động cơ. Luận án mang ý nghĩa khoa học sâu sắc khi là công trình đầu tiên tại Việt Nam hoàn thành việc chuyển đổi này, đồng thời xây dựng thành công mô hình động lực học và mô phỏng chính xác, cũng như nghiên cứu phương pháp điều khiển và thiết kế bộ điều khiển công nghiệp hoạt động ổn định.

Về mặt thực tiễn, sản phẩm hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực đã được lắp đặt và thử nghiệm trên xe HINO 300Series, hoạt động ổn định và tin cậy trong các chế độ khai thác thực tế, bao gồm đánh lái tại chỗ, có tải và vận hành trên đường giao thông nội bộ. Luận án đã đóng góp vào việc nghiên cứu chuyển đổi thành công hệ thống lái, xây dựng mô hình lý thuyết và bộ số liệu thực nghiệm đầy đủ, đồng thời nghiên cứu tạo cảm giác lái toàn diện (mô men cảm giác, giới hạn vành lái, tự động trả vành lái).

Nội dung nghiên cứu của luận án được cấu trúc thành bốn chương chính: tổng quan về vấn đề nghiên cứu, xây dựng mô hình động lực học và mô phỏng hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực, thiết kế bộ điều khiển bằng phương pháp điều khiển trượt SMC, và nghiên cứu thực nghiệm trên ô tô HINO 300Series để kiểm chứng mô hình lý thuyết. Các mô hình động lực học và mô phỏng được xây dựng bằng phần mềm Matlab/Simulink, bao gồm các mô hình con của hệ thống trợ lực thủy lực, động cơ điện một chiều, cụm bánh xe dẫn hướng, cụm vành lái, bộ chấp hành dẫn hướng và mô hình đổi hướng chuyển động ô tô.

Kết quả chung cho thấy hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực đã được chuyển đổi thành công, hoạt động ổn định và tin cậy ở các chế độ tĩnh, chuyển động với vận tốc thấp trên đường giao thông và quay vòng với bán kính nhỏ nhất. Sai lệch giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm rất nhỏ, khẳng định tính chính xác và tin cậy của mô hình.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
  • 1.1 HT lái với vấn đề quay vòng và ổn định hướng chuyển động
  • 1.2.1 Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống lái SBW
  • 1.2.2 Chuyển đổi hệ thống lái thông thường sang hệ thống lái SBW
  • 1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước
    • 1.3.1 Các nghiên cứu trong nước:
    • 1.3.2 Các nghiên cứu ngoài nước:
  • 1.3 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận án
    • 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu
    • 1.4.2 Nội dung nghiên cứu
    • 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu
    • 1.4 Kết luận chương
• CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HT LÁI SBW ĐIỆN TỬ - THỦY LỰC
  • 2.1 Cơ sở lý thuyết
  • 2.2 Xây dựng mô hình ĐLH hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực
    • 2.2.1 Các giả thiết xây dựng mô hình
    • 2.2.2 Hệ thống trợ lực thủy lực
    • 2.2.3 Động cơ điện một chiều
    • 2.2.4 Cụm bánh xe dẫn hướng
    • 2.2.5 Cụm vành lái
    • 2.2.6 Bộ chấp hành dẫn hướng
    • 2.2.7 Mô hình động lực học đổi hướng chuyển động ô tô
  • 2.3 Xây dựng sơ đồ khối mô phỏng ĐLH HT lái SBW điện tử - TL
    • 2.3.1 Sơ đồ khối mô phỏng ĐLH vành lái
    • 2.3.2 Sơ đồ khối mô phỏng ĐLH bộ chấp hành dẫn hướng
  • 2.4 Kết luận chương
• CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG LÁI SBW ĐIỆN TỬ - THỦY LỰC
  • 3.1 Tổng quan về điều khiển trượt SMC
  • 3.2 Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực bằng phương pháp điều khiển SMC
    • 2.1.1 Thiết kế bộ điều khiển chấp hành dẫn hướng
    • 2.1.2 Thiết kế bộ điều khiển tạo cảm giác lái
  • 2.3 Mô phỏng hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực
    • 2.3.1 Sơ đồ khối mô phỏng hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực
    • 2.3.2 Mô phỏng vành lái
    • 2.3.3 Mô phỏng bộ chấp hành dẫn hướng
    • 2.3.4 Mô phỏng đổi hướng chuyển động ô tô
  • 2.4 Kết luận chương
• CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
  • 4.1 Mục đích và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
    • 4.1.1 Mục đích thực nghiệm
    • 4.1.2 Phương pháp thực nghiệm
  • 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm với hệ thống lái trợ lực thủy lực
    • 4.2.1 Các bước chuẩn bị thực nghiệm
    • 4.2.2 Phương pháp thực hiện
    • 4.2.3 Kết quả thực nghiệm
  • 4.3 Chuyển đổi hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực
    • 4.3.1 Khảo sát, đo đạc các thông số trên xe ô tô tải HINO 300Series
    • 4.3.2 Chuyển đổi cụm vành lái tái tạo cảm giác
    • 4.3.3 Chuyển đổi cụm chấp hành dẫn hướng
    • 4.3.4 Tính toán, kiểm nghiệm các thông số làm việc của hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực trên xe ô tô HINO 300Series
    • 4.3.5 Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống lái
  • 4.4 Thực nghiệm với hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực
    • 4.4.1 Các bước chuẩn bị thực nghiệm
    • 4.4.2 Kết quả thực nghiệm
  • 4.5 Kiểm chứng mô hình lý thuyết với thực nghiệm
  • 4.6 Kết luận chương