Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIẾN TỶ SỐ TRUYỀN HỆ THỐNG LÁI NHẰM TĂNG ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ

Ngành:

• Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô - máy kéo
• Ngành: Cơ khí động lực
• Mã số: 95.20.116

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô" tập trung vào vai trò then chốt của hệ thống lái trong an toàn và ổn định chuyển động của ô tô, đặc biệt là hệ thống lái tích cực (AFS). Nghiên cứu này xuất phát từ thực tế thiếu các công trình nghiên cứu sâu về AFS tại Việt Nam.

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng mô hình động lực học cho ô tô và hệ thống lái tích cực, thiết kế thuật toán điều khiển tỷ số truyền nhằm ổn định quỹ đạo, sau đó kiểm chứng thông qua mô hình bán thực nghiệm. Đối tượng nghiên cứu là hệ thống lái tích cực trên ô tô con, với phạm vi điều khiển tỷ số truyền góc và thực nghiệm trên mô hình bán thực nghiệm trong các chế độ quay vòng ổn định, chuyển làn, chuyển động thẳng thay đổi tốc độ và khi có gió ngang. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm.

Các kết quả nghiên cứu đã xác định được sự phụ thuộc của vận tốc góc quay và gia tốc góc quay thân xe vào góc quay bánh xe dẫn hướng thông qua mô hình động lực học phẳng. Đồng thời, mô hình động lực học của bánh xe đàn hồi đã giúp xác định phản lực ngang dựa vào góc lệch bên của lốp, cùng với mô hình xác định tải trọng thẳng đứng. Luận án đã nghiên cứu thành công nguyên lý điều khiển mờ để thiết kế bộ điều khiển AFS theo hướng Fuzzy logic.

Mô hình bán thực nghiệm được thiết kế và chế tạo dựa trên cụm cầu trước và khung xe Lexus LX470, tích hợp bộ điều khiển logic mờ. Các thí nghiệm đã được tiến hành để đánh giá tác động của hệ thống lái tích cực đến góc quay mô tơ và góc quay bánh xe dẫn hướng trong các tình huống như quay vòng thiếu/thừa, chuyển làn, và chuyển động thẳng dưới tác động của gió ngang hoặc thay đổi tốc độ. Kết quả cho thấy hệ thống lái tích cực giúp điều chỉnh góc quay bánh xe dẫn hướng, làm cho quỹ đạo chuyển động của ô tô tiến gần hơn đến quỹ đạo mong muốn và nâng cao tính năng an toàn. Sự sai lệch giữa kết quả mô phỏng lý thuyết và thực nghiệm nằm trong giới hạn cho phép (0.1% - 7.92%), khẳng định độ chính xác và tin cậy của mô hình.

Luận án khẳng định vai trò và hiệu quả của việc điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái tích cực trong việc tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô, đồng thời đặt nền tảng cho việc làm chủ công nghệ hiện đại và phát triển công nghiệp phụ trợ ô tô tại Việt Nam. Hạn chế của nghiên cứu là mới dừng ở mức mô phỏng và thực nghiệm trên mô hình, với các thông số đầu vào ảo, gợi mở hướng nghiên cứu tiếp theo trên xe thật và các hệ thống lái tích cực khác.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
  • 4. Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Nội dung và bố cục của luận án

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

  • 1.1. Tổng quan về ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô
    • 1.1.1. Khái quát về an toàn chuyển động
    • 1.1.2. Ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô
    • 1.1.3. Tỷ số truyền của hệ thống lái
  • 1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài và trong nước
    • 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
    • 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
  • 1.3. Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ VÀ HỆ THỐNG LÁI

  • 2.1. Xây dựng mô hình chuyển động của ô tô
    • 2.1.1. Mô hình động lực học ô tô chuyển động trong mặt phẳng
    • 2.1.2. Mô hình động lực học của bánh xe đàn hồi
    • 2.1.3. Mô hình xác định tải trọng tác dụng lên các bánh xe
  • 2.2. Xây dựng mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô
  • 2.3. Xây dựng mô hình hệ thống lái ô tô
    • 2.3.1. Mô hình hệ thống lái tích cực
    • 2.3.2. Mô hình toán học hệ thống lái tích cực
  • 2.4. Mô hình mô phỏng hệ thống lái
  • 2.5. Kết luận

• CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ VỚI HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC

  • 3.1. Thiết kế bộ điều khiển
    • 3.1.1. Đặt vấn đề
    • 3.1.2. Thiết kế bộ điều khiển AFS - Fuzzy Logic
    • 3.1.3. Thiết kế bộ điều khiển Fuzzy logic của mô tơ với hệ thống lái tích cực
  • 3.2. Mô phỏng khảo sát chuyển động của ô tô với tác động điều khiển tỉ số truyền của hệ thống lái
    • 3.2.1. Khảo sát chuyển động của ô tô khi quay vòng
    • 3.2.2. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển động thẳng
    • 3.2.3. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển làn
  • 3.3. Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

  • 4.1. Mục đích, nhiệm vụ và đối tượng thí nghiệm
    • 4.1.1. Mục đích thí nghiệm
    • 4.1.2. Đối tượng thí nghiệm
    • 4.1.3. Điều kiện thí nghiệm
  • 4.2. Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống lái tích cực AFS
    • 4.2.1. Hệ thống lái tích cực
    • 4.2.2. Bộ phận tạo tải
    • 4.2.3. Cụm đo góc quay bánh xe
    • 4.2.4. Cảm biến đo góc quay
    • 4.2.5. Cấu trúc điều khiển động cơ một chiều không chổi than (BLDCM)
    • 4.2.6. Chế tạo bộ điều khiển mô tơ của hệ thống lái tích cực
  • 4.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát chuyển động quay vòng của ô tô (J-turn)
    • 4.3.1. Khi độ cứng ngang lốp trước nhỏ hơn độ cứng ngang lốp sau
    • 4.4.2 Khi độ cứng ngang lốp trước lớn hơn độ cứng ngang lốp sau
  • 4.5. Kết quả khảo sát quỹ đạo của ô tô khi chuyển động thẳng
    • 4.5.1. Quỹ đạo chuyển động của ô tô dưới tác động của lực gió ngang
    • 4.5.2. Khảo sát quỹ đạo chuyển động của ô tô khi thay đổi tốc độ
  • 4.8. So sánh đánh giá kết quả giữa thực nghiệm với mô phỏng lý thuyết
  • 4.9. Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN

  • 1. Kết quả nghiên cứu, đóng góp mới của luận án:
  • 2. Một số hạn chế của luận án:
  • 3. Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài