Tải bản đầy đủ (.docx) (70 trang)

Đồ án môn học đề tài hệ thống treo chủ động trên ô tô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.21 MB, 70 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Họ và tên sinh viên: Mã số sinh viên: Lớp:

4. Ngày giao nhiệm vụ:………..

5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:………...

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<small>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH</small>

<i><b>(Dành cho giảng viên hướng dẫn)</b></i>

Họ và tên sinh viên: Mã số sinh viên: Lớp:

Tên đề tài: Hệ thống treo chủ động. Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô.

Họ và tên GV hướng dẫn: Ths. Nguyễn Trung Hiếu.

<i><b>2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (khơng được đánh máy)</b>2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<i><small>Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục10Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài10</small></i>

<small>2.</small>

<i><small>Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội…</small></i>

<i><small>5Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá10Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình</small></i>

<i><small>đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.</small></i>

<i><small>Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…5</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<small>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH</small>

<i><b>(Dành cho giảng viên phản biện)</b></i>

Họ và tên sinh viên: Mã số sinh viên: Lớp:

Tên đề tài: Hệ thống treo chủ động. Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô.

Họ và tên GV hướng dẫn: Ths. Nguyễn Trung Hiếu.

<i><b>2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không được đánh máy)</b>2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<i><small>Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục10Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài10</small></i>

<small>2.</small>

<i><small>Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội…</small></i>

<i><small>5Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá10Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình</small></i>

<i><small>đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.</small></i>

<i><small>Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…5</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

<b>KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC</b>

<b>XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN</b>

Tên đề tài: Hệ thống treo chủ động

Họ và tên sinh viên: Mã số sinh viên: Lớp:

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

Trong quá trình học tập và rèn luyện tại môi trường đại học, chúng em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích về chun mơn lẫn kiến thức cuộc sống từ các thầy cô, được các q thầy cơ chỉ dạy và giúp đỡ tận tình trong quá trình học tập. Từ những kiến thức mà các q thầy cơ chỉ dạy giúp chúng em có cơ sở nền tảng để hoàn thành đồ án của mình một cách tốt nhất.

Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến bố mẹ đã sinh ra và nuôi dưỡng chúng em khôn lớn đến tận giây phút này. Chúng con xin hứa sẽ làm tốt nhất những gì mình có thể để khơng phụ lòng và cũng như là để đền đáp ơn công cha nghĩa mẹ đã nuôi nấng, chúng con xin cảm ơn bố mẹ rất nhiều.

Tiếp theo, nhóm em xin cảm ơn Th.s Nguyễn Trung Hiếu đã tận tình và chỉ bảo nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án, mặc dù rất bận rộn trong công việc nhưng thầy vẫn dành nhiều thời gian và tâm huyết trong việc hướng dẫn chúng em. Thầy đã hỗ trợ cho chúng em rất nhiều kiến thức và tài liệu khi chúng em bắt đầu bước vào thực hiện. Trong q trình thực hiện, thầy ln định hướng, góp ý và sửa chữa chỗ sai, giúp chúng em kịp thời sửa chữa những sai sót. Một lần nữa chúng em cảm ơn Th.s Nguyễn Trung Hiếu đã giúp chúng em hình thành ý tưởng cũng như hiểu về hệ thống treo trên ô tô hiện nay.

Thông qua đồ án này, chúng em xin trình bày lại những gì mà mình đã tìm hiểu về đề tài “Hệ thống treo chủ động”. Có lẽ kiến thức là vơ hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân mỗi người ln tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó, trong q trình hồn thành đồ án, chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được những đóng góp ý kiến đến từ thầy, cơ và các bạn đọc để đồ án của chúng em được hồn thiện hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước...2

1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước...3

1.5. Đề cương chi tiết...4

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...5</b>

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống treo...5

2.2.2. Hệ thống treo thu hồi điện từ...10

<b>CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TREO ¼ TRÊN MATLAB/SIMULINK. .11</b> 3.1. Xây dựng mơ hình hệ thống treo ¼...11

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

3.1.1. Mơ hình vật lý...11

3.1.2. Mơ hình tốn học...12

3.2. Thiết kế mơ hình mơ phỏng hệ thống treo ¼...13

3.2.1. Mơ phỏng hệ thống treo ¼ khơng có bộ điều khiển (hệ thống treo bị động). .13 3.2.2. Mơ phỏng hệ thống treo ¼ có bộ điều khiển (hệ thống treo chủ động)...18

3.2.2.1. Bộ điều khiển PID...18

3.2.2.2. Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống treo ¼...19

3.2.3 Đánh giá kết quả của mơ hình mơ phỏng bằng Simulink...26

<b>CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG TRÊN CARSIM...28</b>

4.1. Thiết lập bộ điều khiển cho Carsim...28

4.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển...28

4.1.2. Xây dựng bộ điều khiển cho Carsim...29

4.2. Case Studies và phân tích kết quả...31

4.2.1. Thao tác điều chỉnh Carsim...31

4.2.2. Case studies và phân tích kết quả...37

4.2.2.1. Xe qua các khúc cua...37

4.2.2.2. Xe qua đường nhựa nhấp nhô...41

4.2.2.3. Xe đi qua đường đất nhấp nhô ngẫu nhiên...44

4.3. Đánh giá sự ổn định của bộ điều khiển...49

<b>CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN...51</b>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO...52</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU</b>

EAS: Electronic Air Suspension. ECU: Engine Control Unit.

ECASS: Electronically controlled active suspension system. PID: Proportional Integral Derivative.

LQR: Linear–Quadratic Regulator.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<i>Hình 3.2: Xét khối lượng treo M<small>1</small>...12</i>

<i>Hình 3.3: Xét khối lượng khơng được treo M<small>2</small>...13</i>

<i>Hình 3.4: Mơ hình tích phân của các gia tốc khối lượng...14</i>

<i>Hình 3.5: Mơ phỏng simulink định luật Newton...14</i>

<i>Hình 3.6: Mơ phỏng simulink thêm vào lực lò xo 1 và lực giảm chấn 1...15</i>

<i>Hình 3.7: Mơ phỏng simulink thêm vào lực lị xo 2 và lực giảm chấn 2 và mặt đường. . .16</i>

<i>Hình 3.8: Mơ phỏng simulink thêm lực đầu vào “U” và đầu ra quảng đường x(t)...17</i>

<i>Hình 3.9: Dao động thân xe khi qua mặt đường gập ghềnh 10cm...18</i>

<i>Hình 3.10: Cấu trúc của bộ điều khiển PID...19</i>

<i>Hình 3.11: Mơ hình hệ thống treo ¼...20</i>

<i>Hình 3.12: Mơ phỏng hệ thống treo ¼ có bộ điều khiển PID với đường gập ghềnh cao10cm...21</i>

<i>Hình 3.13: Thời gian dập tắt dao động khi K<small>P</small> = 25000, K<small>I</small> = 0, K<small>D</small> = 0...22</i>

<i>Hình 3.14: Thời gian dập tắt dao động khi K<small>P</small> = 115000, K<small>I</small> = 0, K<small>D</small> = 0...23</i>

<i>Hình 3.15: Dao động thân xe khi K<small>P</small> = 115000, K<small>I</small> = 0, K<small>D</small> = 15000...23</i>

<i>Hình 3.16 Dao động thân xe khi K<small>P</small> = 115000, K<small>I</small> = 0, K<small>D</small> = 70000...24</i>

<i>Hình 3.17: Mơ phỏng hệ thống treo ¼ có bộ điều khiển PID với đường nhấp nhơ ngẫunhiên...25</i>

<i>Hình 3.18: Độ cao và dao động thân xe đối với mặt đường nhấp nhơ...25</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<i>Hình 3.19: So sánh dao động thân xe trường hợp đi qua mặt đường gập ghềnh 10cmngẫu nhiên với giữa hệ thống thống treo ¼ có sử dụng bộ điều khiển và khơng có bộ điều</i>

<i>Hình 3.20: So sánh dao động thân xe trường hợp đi qua mặt đường nhấp nhô ngẫu nhiênvới giữa hệ thống thống treo ¼ có sử dụng bộ điều khiển và khơng có bộ điều khiển...27</i>

<i>Hình 4.1: Mơ hình hệ thống treo ...28</i>

<i>Hình 4.2: Mơ hình điều khiển Carsim...30</i>

<i>Hình 4.3: Bộ điều khiển...30</i>

<i>Hình 4.4: Giao diện chính của Carsim...31</i>

<i>Hình 4.5: Giao diện tùy chỉnh thơng số cơ bản...31</i>

<i>Hình 4.6: Giao diện tùy chỉnh thơng số cầu trước...32</i>

<i>Hình 4.7: Giao diện tùy chỉnh thơng số cầu sau...32</i>

<i>Hình 4.8: Bảng tùy chỉnh hệ thống treo cầu trước...33</i>

<i>Hình 4.9: Bảng tùy chỉnh hệ thống treo cầu sau...33</i>

<i>Hình 4.10: Mơ phỏng loại đường cong lớn...34</i>

<i>Hình 4.11: Độ cong của đường...34</i>

<i>Hình 4.12: Mơ phỏng đường nhựa nhấp nhơ...35</i>

<i>Hình 4.13: Hình ảnh trực quan về đường nhựa nhấp nhơ...35</i>

<i>Hình 4.14: Mơ phỏng đường đất nhấp nhơ ngẫu nhiên...36</i>

<i>Hình 4.15: Hình ảnh trực quan về đường đất nhấp nhơ ngẫu nhiên...36</i>

<i>Hình 4.16: Xe bắt đầu vào cung đường cong phải...37</i>

<i>Hình 4.17: Xe bắt đầu vào cung đường cong trái...37</i>

<i>Hình 4.18: Đồ thị mặt đường của các bánh xe đi qua...38</i>

<i>Hình 4.19: Lực tác dụng thẳng đứng lên lốp xe...38</i>

<i>Hình 4.20: Dao động của giảm chấn...39</i>

<i>Hình 4.21: Lực của các bộ giảm chấn...40</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<i>Hình 4.22: Gia tốc phần thân được treo...41</i>

<i>Hình 4.23: Xe chạy trên đường nhựa nhấp nhơ...41</i>

<i>Hình 4.24: Đồ thị mặt đường của các bánh xe đi qua...42</i>

<i>Hình 4.25: Đồ thị biểu diễn biên độ dịch chuyển thẳng đứng của bộ giảm chấn theo thờigian...42</i>

<i>Hình 4.26: Đồ thị biểu diễn gia tốc thẳng đứng của tâm khối lượng được treo...43</i>

<i>Hình 4.27: Đồ thị biểu diễn lực pháp tuyến lên các bánh xe theo thời gian...43</i>

<i>Hình 4.28: Xe đi qua đường đất nhấp nhơ bất kỳ...44</i>

<i>Hình 4.29: Đồ thị biểu diễn biên độ của bánh xe đi qua các nhấp nhơ ngẫu nhiên theothời gian...44</i>

<i>Hình 4.30: Đồ thị biểu diễn lực của bộ giảm chấn trên các bánh xe...45</i>

<i>Hình 4.31: Đồ thị biểu diễn gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của tâm khối lượng đượctreo...46</i>

<i>Hình 4.32: Lực tác dụng thẳng đứng lên lốp xe...47</i>

<i>Hình 4.33: Khi xe chuẩn bị lên dốc ở giây thứ 8...48</i>

<i>Hình 4.34: Khi xe lên dốc...48</i>

<i>Hình 4.35: So sánh gia tốc thẳng đứng thân xe trong trường hợp xe đi qua đoạn đườngcác khúc cua khi có bộ điều khiển và khơng có bộ điều khiển...49</i>

<i>Hình 4.36: So sánh gia tốc thẳng đứng thân xe trường hợp xe đi trên đường nhựa nhấpnhơ khi có bộ điều khiển và khơng có bộ điều khiển...49</i>

<i>Hình 4.37. So sánh gia tốc thẳng đứng thân xe trường hợp xe đi trên đường đất nhấp nhơkhi có bộ điều khiển và khơng có bộ điều khiển...50</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>DANH MỤC CÁC BẢNG</b>

<i>Bảng 3.1: Thơng số tính tốn cho mơ hình hệ thống treo ¼...12Bảng 4.1: Thơng số dùng trong bộ điều khiển Carsim...30</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1. Lý do chọn đề tài</b>

Trong vài năm gần đây, nền kinh tế nước ta có những bước phát triển vượt bậc, đời sống người dân được nâng cao, cùng với việc chính phủ đang đầu tư quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải đã biến ô tô trở thành phương tiện đi lại tiện nghi và phổ biến được nhiều người quan tâm. Không như các nước phát triển với nước ta ô tô vẫn là vấn đề mới mẻ đặc biệt là các ứng dụng công nghệ tiên tiến trên xe. Vì thế việc nghiên cứu về ơ tơ là rất cần thiết nó là cơ sở để các nhà nhập khẩu cũng như các nhà sản xuất trong nước kiểm tra chất lượng xe khi nhập khẩu cũng như xuất xưởng đồng thời cung cấp kiến thức cho người dân mua và sử dụng một cánh hiệu quả kinh tế cao.

Khi sử dụng một phương tiện giao thơng ngồi những yêu cầu về khả năng thuận lợi trong lưu thông thì một phương tiện gọi là tốt cịn phải đảm bảo an tồn trong chuyển động, tính thẩm mỹ cao và độ êm dịu cao trong quá trình sử dụng để đảm bảo sức khỏe cho người tham gia giao thơng. Ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam đang có những bước đi ban đầu về thiết kế, chế tạo ô tô. Song do điều kiện đường xá kém chất lượng, ở các xe này chưa đáp ứng được một số các yêu cầu đòi hỏi về độ êm dịu chuyển động, tính tiện nghi, tính an tồn chuyển động... Một trong những nguyên nhân là do chất lượng đường của chúng ta cịn hạn chế. Chính vì vậy, việc quan tâm đến độ êm dịu cho một chiếc xe khi tham gia giao thông là một quan trọng trong q trình chế tạo một phương tiện giao thơng nói chung và ơ tơ nói riêng. Và một trong những hệ thống ảnh hưởng tới các yếu tố trên là hệ thống treo. Vì thế, nhóm em chọn đề tài “Hệ thống treo chủ động” cho đồ án này.

<b>1.2. Mục tiêu đề tài</b>

- Nghiên cứu, tìm hiểu sự phát triển của hệ thống treo chủ động trên ô tô hiện nay. - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống treo chủ động.

- Mơ hình hóa hệ thống treo ¼ và thiết kế bộ điều khiển qua Matlab/Simulink - Thiết kế bộ điều khiển và mô phỏng hệ thống treo chủ động trên Carsim. - Phân tích, so sánh và đánh giá mức độ hiệu quả của hệ thống treo chủ động.

<b>1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu</b>

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống treo chủ động trên ô tô.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tập trung nghiên cứu vào hệ thống treo chủ động qua việc phân tích, so sánh đánh giá hiệu quả của hệ thống treo mơ hình ¼ và mơ phỏng trên Carsim trong các trường hợp xe chạy trên đường để đánh giá độ ổn định của bộ điều khiển cho hệ thống treo.

<b>1.4. Tình hình nghiên cứu</b>

<b>1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước</b>

Trên thế giới, ngày nay có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về ơ tơ như dao động các loại xe con, mơ hình dao động ¼, các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng dao động và tối ưu hệ thống treo, các chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô, các phương pháp nghiên cứu lý thuyết chủ yếu dựa vào cơ học cổ điển, gần đây sử dụng phương pháp cơ học hệ nhiều vật. Và hệ thống treo là hệ thống rất quan trọng trên ô tô đang được các kỹ sư nghiên cứu và cải tiến.

Dưới đây, nhóm chúng tơi sẽ đưa ra các nghiên cứu ngồi nước đã góp phần giúp hệ thống treo tiên tiến hơn:

Cơng trình nghiên cứu của Massimo SORLI và Giuseppe QUAGLIA [1] đã phân tích đặc tính hệ thống treo khí nén dùng trên ô tô, nghiên cứu đặc tính phi tuyến hệ thống treo khí nén có lắp thêm bình khí phụ. Đánh giá ảnh hưởng các thơng số: thể tích, áp suất, diện tích chịu lực của lị xo khí nén trong miền tần số đến đặc tính động lực học hệ thống treo. Tuy nhiên cơng trình này mới chỉ dừng lại ở mơ hình dao động ¼ ơ tơ, chưa áp dụng cho một ơ tơ có thơng số cụ thể. Để đánh giá đầy đủ và chính xác ảnh hưởng của hệ thống treo khí nén đến dao động cần mô phỏng cho một ô tô cụ thể.

Công trình nghiên cứu của Katsuya Toyofuku, Chuuji Yamada, Toshiharu Kagawa, Toshinori Fujita [2] đã nghiên cứu, xây dựng và mơ phỏng đặc tính hệ thống treo khí nén trên ơ tơ có sử dụng bình khí phụ, đánh giá ảnh hưởng của chiều dài đường ống nối giữa bình khí phụ và lị xo khí nén đến đặc tính động lực học trong miền tần số. Cơng trình mới dừng lại ở mơ hình đơn giản, để đảm bảo độ chính xác cần mơ phỏng cho một ơ tơ cụ thể.

Cơng trình nghiên cứu của CHEN Ke, ZHANG Ming and TONG Xuefeng [3] về hệ thống treo khí nén đã xây dựng mơ hình dao động ơ tơ 7 bậc tự do với phần tử đàn hồi phi tuyến, sử dụng điều khiển mờ trong Matlab để điều khiển gia tốc dao động thân xe, tăng tính êm dịu và an tồn chuyển động ơ tơ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Cơng trình nghiên cứu của William Daniel Robinson [4] về hệ thống treo ô tơ, tác giả đã nghiên cứu, phân tích và xây dựng các mơ hình hệ thống treo tuyến tính, phi tuyến. Trong mơ hình hệ thống treo khí nén có sử bình khí phụ, sau khi phân tích đặc tính hệ thống treo, tác giả tiến hành xây dựng các bộ điều khiển bán tích cực hệ thống treo, điều khiển phần tử giảm chấn.

Nghiên cứu về hệ thống treo thủy khí, Dongpu Cao [5], tác giả đã xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống treo thủy khí trên ơ tơ có tải trọng lớn, khảo sát đánh giá các yếu tố về kết cấu, vị trí bố trí các buồng khí trong hệ thống treo ảnh hưởng đến dao động. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến các thông số khai thác sử dụng. Nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các ơ tơ có tải trọng lớn.

<b>1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước</b>

Sự phát triển của mạng lưới giao thông hiện nay là điều kiện thuận lợi cho phát triển phương tiện giao thông đường bộ. Vì vậy, việc nghiên cứu để cải tiến cho ô tô ngày càng tiên tiến là rất quan trọng. Một trong đặc tính quan trọng của ơ tơ là tính êm dịu ảnh hưởng do hệ thống treo đang được các kỹ sư ô tô nước ta nghiên cứu, học hỏi và cải tiến.

Các cơng trình nghiên cứu ở Việt Nam về hệ thống treo sử dụng các mơ hình dao động để đánh giá:

Mơ hình dao động ¼ ô tô được tác giả Nguyễn Văn Trà [6] sử dụng nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo bán tích cực ở sơ đồ ¼ để nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô. Tác giả đã xác định được tham số tối ưu cho hệ thống treo bị động và tham số cho giảm chấn của hệ thống treo bán tích cực. Ở mơ hình này độ cứng của phần tử đàn hồi được tuyến tính hóa bằng một hệ số có giá trị khơng đổi khi tính tốn và khảo sát.

Mơ hình dao động ½ ô tô trong mặt phẳng dọc được dùng để khảo sát dao động liên kết của ô tô hai trục. Khi có kể đến hệ ghế và người ngồi trên sàn xe thêm vào trong mơ hình, được tác giả Đặng Việt Hà [7] sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số tới tính êm dịu chuyển động của ơ tơ khách được đóng mới ở Việt Nam. Tuy nhiên, khi sử dụng mơ hình này không đánh giá được sự phân bố lại tải trọng thẳng đứng theo phương ngang, dao động lắc ngang của khối lượng được treo và không được treo. Trong mô hình các hệ số đàn hồi và giảm chấn được tuyến tính hóa bằng các hệ số.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>Nhận xét chung:</b>

Các nghiên cứu về hệ thống treo về lý thuyết cũng như thí nghiệm đã tương đối hồn chỉnh, nhiều loại mơ hình tốn học đã được áp dụng để xây dựng và mơ phỏng mơ hình dao động, các cơng trình này được đánh giá có tính tin cậy cao. Tuy nhiên, các cơng trình nghiên cứu dao động của ô tô ở nước ta thường tập trung nghiên cứu dao động của một số loại ô tô trong một số điều kiện cụ thể, chủ yếu tập trung nghiên cứu xe khách, xe con trên đường giao thông chất lượng cao và việc thiết kế mạch mơ phỏng thực tế có giá thành rất đắt và việc đi tìm hiểu nghiên cứu chuyên sâu chưa phù hợp với phạm vi và kiến thức của sinh viên.

Vì vậy, sau khi tìm hiểu các hướng nghiên cứu trong và ngồi nước, nhóm chúng tơi đã chọn đề tài hệ thống treo chủ động trên ô tô, sử dụng mơ hình dao động cụ thể là sử dụng mơ hình hệ thống treo ¼, tiến hành thiết lập mơ hình, thiết kế bộ điều khiển và dùng các thông số cụ thể để mô phỏng, đánh giá ảnh hưởng của hệ thống treo chủ động đến dao động ô tô thông qua việc so sánh giữa hệ thống treo có bộ điều khiển và khơng có bộ điều khiển trên các điều kiện mặt đường khác nhau. Từ đó thấy được tầm quan trọng của hệ thống treo có bộ điều khiển (hệ thống treo chủ động).

<b>1.5. Đề cương chi tiết</b>

Đề tài này được thực hiện gồm 5 chương: Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Xây dựng hệ thống treo ¼ trên Matlab/Simulink Chương 4: Mô phỏng trên Carsim

Chương 5: Kết luận

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1. Giới thiệu chung về hệ thống treo</b>

Hệ thống treo là bộ phận đặt phía trên cầu trước và cầu sau của xe, kết nối vỏ khung ô tô với các cầu, nhờ đó xe có thể vận hành êm ái và ổn định. Ngồi ra, chúng cịn đóng vai trị quan trọng trong việc truyền lực và mô-men từ bánh xe lên đến khung hoặc vỏ xe. Điều này giúp bánh xe đảm bảo hoạt động đúng quy trình.

<i>Hình 2.1: Hệ thống treo</i>

Hệ thống treo có cấu tạo gồm 3 bộ phận khác nhau. Mỗi bộ phận lại đảm nhận một nhiệm vụ riêng biệt, cụ thể như sau:

- Bộ phận đàn hồi: cấu tạo gồm lò xo, thanh xoắn, nhíp và khí nén, giữ nhiệm vụ hấp thụ dao động từ mặt đường, làm giảm tác động của sức nặng lên khung xe, giúp bánh xe di chuyển êm ái, ổn định.

- Bộ phận giảm chấn: Có hai loại giảm chấn là giảm chấn thủy lực và giảm chấn dùng ma sát. Chúng đóng vai trị trong việc hạn chế dao động của bánh xe và thân xe. Nhờ đó, đảm bảo độ bám đường tốt hơn.

- Bộ phận dẫn hướng: Giống như tên gọi của nó, bộ phận này đóng vai trị đảm bảo động học của xe, hướng bánh xe chỉ di chuyển theo phương thẳng đứng. Ngồi ra, chúng cịn giữ vai trị tiếp nhận, truyền lực và mô-men từ bánh xe lên khung, vỏ xe.

<b>2.1.1. Công dụng</b>

Hệ thống treo là một hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe, liên kết ở đây là liên kết đàn hồi. Hệ thống treo có những chức năng chính sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

- Đỡ thân xe lên cầu xe, cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng với vỏ xe hoặc khung xe. Hạn chế những chuyển động không mong muốn khác của bánh xe như: chuyển động lắc ngang hay lắc dọc của bánh xe.

- Những bộ phận của hệ thống treo làm nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt những dao động, rung động, va đập từ mặt đường truyền lên đảm bảo tính êm dịu trong chuyển động của bánh xe.

- Hệ thống treo còn có nhiệm vụ truyền lực và momen giữa bánh xe và khung xe: bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng xe, phản lực từ trường), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực đẩy với khung vỏ) lực ngang (lực ly tâm, lực gió bên hoặc phản lực ngang…), momen chủ động hoặc momen phanh.

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay các loại đường khác nhau).

- Bánh xe có thể dịch chuyển trong một giới hạn nhất định.

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe.

- Không gây tải trọng tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ. - Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường.

<b>2.1.2. Yêu cầu</b>

Hệ thống treo phải đảm bảo phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như trên đường tốt hoặc có thể chạy trên nhiều địa hình khác nhau.

- Bánh xe phải đảm bảo khả năng linh hoạt trong một phạm vi giới hạn.

- Quan hệ động học bánh xe phải hợp lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo làm mềm dịch chuyển theo phương thẳng đứng nhưng không ảnh hưởng đến quan hệ động học và động lực học của bánh xe theo phương dịch chuyển.

- Không gây các tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung vỏ xe.

- Hệ thống treo phải có độ bền cao, độ tin cậy sử dụng lớn, trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật không gây ra những hư hỏng bất thường.

- Đảm bảo giá thành thấp, mức độ phức tạp liên kết không quá lớn.

- Có khả năng chống rung, chống ồn từ bánh xe lên thùng xe, vỏ xe tốt, nâng cao tiện nghi cho xe.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

- Đảm bảo tính điều khiển và tính chuyển động của xe tốt ngay cả khi ở tốc độ cao.

<b>2.1.3. Phân loại hệ thống treo trên ô tô</b>

Theo dạng bộ phận dẫn hướng, hệ thống treo được chia làm các loại: - Phụ thuộc.

- Độc lập.

Theo loại phần tử đàn hồi, gồm có:

- Loại kim loại, gồm: nhíp lá, lị xo xoắn, thanh xoắn. - Loại cao su: chịu nén hoặc chịu xoắn.

- Loại khí nén và thuỷ khí.

Theo phương pháp dập tắt dao động, chia ra:

- Loại giảm chấn thuỷ lực: tác dụng một chiều và hai chiều.

- Loại giảm chấn bằng ma sát cơ: gồm ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ phận dẫn hướng.

Theo sự thay đổi đặc tính điều chỉnh, có: - Hệ thống treo khơng tự điều chỉnh.

Hệ thống treo chủ động (Active Suspension Control System) là một cơng nghệ ơ tơ, nó điều khiển sự chuyển động thẳng đứng của bánh xe thông qua hệ thống vi mạch, thay vì chuyển động của bánh xe được xác định hoàn toàn bởi mặt đường. Do đó hệ thống này hầu như loại bỏ được vấn đề nghiêng ngang, sự chúi đầu hay đuôi xe trong những trường hợp xe vào cua, phanh hoặc tăng tốc.

Công nghệ này giúp chiếc xe đạt được tính êm dịu và tính năng lái cao hơn, bằng cách giữ cho bánh xe vng góc với mặt đường khi vào cua, nhờ đó tăng thêm độ bám và sự điều khiển xe.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Vi mạch điều khiển sẽ phát hiện chuyển động của thân xe từ các cảm biến gắn trên xe và dùng các dữ liệu được tính tốn bởi thuật tốn điều khiển, từ đó sẽ điều khiển hoạt động của hệ thống treo.

Hệ thống treo chủ động sử dụng các bộ chấp hành riêng biệt để tạo ra các lực đến từng bộ phận đàn hồi một cách độc lập ở mỗi bánh xe để cải thiện tính năng vận hành. Nhược điểm của thiết kế này là chi phí cao, làm tăng thêm sự phức tạp cũng như tăng khối lượng cho toàn hệ thống, và phải bảo dưỡng khá thường xuyên và sửa chữa khi cần phải cài đặt. Việc bảo dưỡng cũng là một vấn đề, vì chỉ có các đại lý ủy quyền của hãng mới có dụng cụ và kỹ thuật viên đủ khả năng sửa chữa cũng như chẩn đoán hư hỏng một cách chính xác.

<i>Hình 2.2: Hệ thống treo chủ động</i>

<b>2.2.1. Hệ thống treo khí nén điện tử</b>

Ban đầu, hệ thống treo trên ô tô chỉ bao gồm các bộ phận như lị xo, nhíp lá... sau đó được thay thế bằng các gối cao su có chứa khí nén. Tuy nhiên, hệ thống này vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu về việc giảm xóc, tạo sự êm ái cho chiếc xe. Thế nên, các nhà thiết kế xe hơi đã ứng dụng công nghệ vật liệu và kỹ thuật cơ - điện tử để tạo ra hệ thống treo cải tiến hơn, đó là hệ thống treo khí nén điện tử.

Hệ thống treo khí nén điện tử (Electronic Air Suspension - EAS) là hệ thống treo thông minh, cho phép người lái có thể điều chỉnh độ đàn hồi của giảm xóc phù hợp với từng chế độ vận hành của xe. Đây là hệ thống treo khí nén tân tiến nhất hiện nay, chủ yếu được sử dụng trên các dòng xe cao cấp.

<b>2.2.1.1. Cấu tạo hệ thống EAS bao gồm các bộ phận chính:</b>

- Giảm xóc khí nén:

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Hệ thống treo khí nén - điện tử EAS bao gồm 4 giảm xóc khí nén đặt ở các bánh xe và hoạt động như một lị xo thơng thường. Cấu tạo của lị xo khí nén này bao gồm 1 màng cao su bao bọc bên ngồi và lớp khí được bơm từ máy nén ở bên trong. Tùy vào lượng khí bơm vào, lực giảm chấn sẽ khác nhau với 2 hoặc 3 mức độ mềm, trung bình, cứng để phù hợp với từng loại địa hình.

- Cảm biến độ cao:

Cũng như giảm xóc, hệ thống treo khí nén điện tử được trang bị 4 cảm biến độ cao. Các bộ cảm biến này được gắn trên thân xe để theo dõi khoảng cách giữa thân xe và hệ thống treo, giúp đo lường độ cao gầm xe. Dựa vào đó, máy nén sẽ bơm một lượng khí thích hợp vào xi lanh.

<i>Hình 2.3: Cấu tạo hệ thống treo khí nén điện tử</i>

Cảm biến tốc độ:

- Có chức năng ghi nhận và gửi tín hiệu tốc độ xe đến ECU của hệ thống treo, cảm biến tốc độ mang đến những ưu điểm nổi bật để giúp người điều khiển nắm bắt được tình hình tốc độ khi di chuyển.

ECU hệ thống treo:

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

- 2 bộ điều khiển điện tử (ECU) được đặt ở đỉnh của 2 xi lanh khí. ECU có chức năng nhận tín hiệu từ các cảm biến để điều khiển lực giảm chấn, độ cứng giảm xóc...phù hợp với từng điều kiện.

<b>2.2.1.2. Nguyên Lý Hoạt Động</b>

Hệ thống treo khí nén điện tử hoạt động dựa trên tính đàn hồi của khơng khí khi bị nén. Bộ giảm xóc khí nén có khả năng hấp thụ những rung động nhỏ, dễ dàng điều chỉnh được độ cao của khoảng sáng gầm xe.

Khi di chuyển trên đường không bằng phẳng, tải trọng khác nhau ở mỗi bánh xe sẽ làm thay đổi độ cao của xe. Lúc này, các cảm biến sẽ truyền tín hiệu về ECU. Bộ điều khiển điện tử này sẽ tự động nạp hoặc xả khí trong các xi lanh để điều chỉnh và khống chế độ cao ổn định của bánh xe.

Theo đó, độ cao của xe sẽ tăng khi khí nén được bơm vào xi lanh và ngược lại, khi khí nén được giải phóng, độ cao của xe sẽ giảm xuống.

Sự êm ái và ổn định của chiếc xe phụ thuộc vào độ đàn hồi của lượng khí nén bơm vào xi lanh. Khi khí nén có độ đàn hồi tốt, hiệu quả giảm chấn sẽ tối ưu giúp xe di chuyển mượt mà, ổn định.

<b>2.2.2. Hệ thống treo thu hồi điện từ</b>

Hệ thống treo chủ động kiểu thu hồi điện từ (Electronic recuperative suspension) sử dụng một mô tơ gắn liền với từng bánh xe độc lập, giúp tạo ra các phản ứng cực kỳ nhanh chóng và tái sinh năng lượng thông qua việc tận dụng các mô tơ như máy phát điện. Thiết kế này gần như đã khắc phục được các nhược điểm của hệ thống thủy lực là thời gian đáp ứng chậm và tiêu thụ năng lượng cao. Ưu điểm này chỉ mới được công nhận trong thời gian gần đây từ sự kiểm chứng của một mẫu xe concept của công ty Bose, người sáng lập ra công ty này đã phát triển hệ thống treo mới lạ này trong nhiều năm từ khi ông là một giáo sư ở trường Đại học MIT. Hệ thống treo tích cực điều khiển bằng điện tử (ECASS) đã được cấp bằng sáng chế bởi Đại học Trung tâm Texas cho ngành Cơ điện tử trong những năm 1990 và đã được phát triển bởi hệ thống điện tử L-3 sử dụng trên các xe quân sự. Các xe HMMWV (Humvee) được trang bị ECASS đã thể hiện sự vượt trội về đặc tính kỹ thuật trong tất cả các đánh giá đặc tính về sự tác động của giảm chấn đến người lái, đến sự ổn định của xe và tính năng lái.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TREO ¼ TRÊN MATLAB/SIMULINK3.1. Xây dựng mơ hình hệ thống treo ¼</b>

<b>3.1.1. Mơ hình vật lý</b>

<i><b>Hình 3.1: Mơ hình hệ thống treo ¼.</b></i>

Phương pháp xây dựng phương trình vi phân mơ tả dao động của hệ thống treo trên cơ sở mô hình ¼.

Khối lượng được treo ký hiệu là M<small>1</small> gồm các khối lượng như thân xe, khung xe, động cơ, hàng hóa và hành khách...

Khối lượng khơng được treo ký hiệu là M<small>2</small> gồm khối lượng vành bánh xe, cầu xe... Hệ thống treo liên kết giữa khối lượng M<small>1</small> và M<small>2</small> gồm lị xo có độ cứng ký hiệu là K<small>1</small> và giảm chấn có hệ số cản giảm chấn là b<small>1</small>.

Lốp xe là một phần tử đàn hồi nên cũng được mơ hình hóa thành một lị xo có độ cứng ký hiệu là K<small>2</small> và một giảm chấn có hệ số cản giảm chấn ký hiệu là b<small>2</small>.

Các dao động của ô tô sinh ra khi di chuyển gồm: dao động thẳng đứng, dao động lắc ngang và lắc dọc của thân xe. Trong đó dao động theo phương thẳng đứng là lớn nhất và là thơng số đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô.

Một bộ truyền động có khả năng tạo ra lực điều khiển U để điều khiển chuyển động của thân xe

Thống số tính tốn cho mơ hình hệ thống treo ¼:

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<i><b>Bảng 3.1: Thơng số tính tốn cho mơ hình hệ thống treo ¼.</b></i>

b<small>1</small> damping constant of suspension system 350N.s/m b<small>2</small> damping constant of wheel and tire 12500N.s/m K<small>1</small> spring constant of suspension system 52000N/m K<small>2</small> spring constant of wheel and tire 200000N/m

u control force

<b>3.1.2. Mô hình tốn học</b>

Đối với khối lượng được treo, các ngoại lực tác dụng là: Lực do phần tử đàn hồi của hệ thống treo tác dụng lên:

Xét khối lượng được treo M<small>1:</small>

<i>∑ F=U −F<small>K 1</small></i>−<i>F<small>b 1</small></i>=<i>M</i><small>1</small><i>. ´X</i><small>1</small>

<i>↔ U−K</i><sub>1</sub><i>.</i>

(

<i>X</i><sub>1</sub>−<i>X</i><sub>2</sub>

)

−<i>b</i><sub>1</sub><i>.</i>

(

<i>X</i>´<sub>1</sub>− ´<i>X</i><sub>2</sub>

)

=<i>M</i><sub>1</sub><i>. ´X</i><sub>1</sub>

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<i>→<sup>U −K</sup></i><small>1</small><i>.</i>

(

<i>X</i><sub>1</sub>−<i>X</i><sub>2</sub>

)

−<i>b</i><sub>1</sub><i>.</i>

(

<i>X</i>´<sub>1</sub>− ´<i>X</i><sub>2</sub>

)

<i>M</i><sub>1</sub> <sup>= ´</sup><i><sup>X</sup></i><small>1</small> (3.5)

Xét khối lượng không được treo M<small>2:</small>

<i>∑ F=−U −F<sub>K 2</sub></i>−<i>F<sub>b 2</sub></i>+<i>F<sub>K 1</sub></i>+<i>F<sub>b1</sub></i>=<i>M</i><sub>2</sub><i>. ´X</i><sub>2</sub>

<i>↔−U −K</i><sub>2</sub><i>.</i>

<sub>(</sub>

<i>X</i><sub>2</sub>−<i>W</i>

<sub>)</sub>

−<i>b</i><sub>2</sub><i>.</i>

(

<i>X</i>´<sub>2</sub>− ´<i>W</i>

)

+<i>K</i><sub>1</sub><i>.</i>

<sub>(</sub>

<i>X</i><sub>1</sub>−<i>X</i><sub>2</sub>

<sub>)</sub>

+<i>b</i><sub>1</sub><i>.</i>

(

<i>X</i>´<sub>1</sub>− ´<i>X</i><sub>2</sub>

)

=<i>M</i><sub>2</sub><i>. ´X</i><sub>2</sub> <i>→</i><sup>−</sup><i><sup>U −K</sup></i><sup>2</sup><i><sup>.</sup></i>

<sup>(</sup>

<i><sup>X</sup></i><sup>2</sup><sup>−</sup><i><sup>W</sup></i>

<sup>)</sup>

<sup>−</sup><i><sup>b</sup></i><sup>2</sup><i><sup>.</sup></i>

(

<i>X</i><sup>´</sup><sub>2</sub>− ´<i>W</i>

)

+<i>K</i><sub>1</sub><i>.</i>

<sub>(</sub>

<i>X</i><sub>1</sub>−<i>X</i><sub>2</sub>

<sub>)</sub>

+<i>b</i><sub>1</sub><i>.</i>

(

<i>X</i><sup>´</sup><sub>1</sub>− ´<i>X</i><sub>2</sub>

)

<b>3.2. Thiết kế mơ hình mơ phỏng hệ thống treo ¼ </b>

<b>3.2.1. Mơ phỏng hệ thống treo ¼ khơng có bộ điều khiển (hệ thống treo bị động)</b>

Hệ thống này sẽ được mơ hình hóa bằng cách tổng hợp các lực tác dụng lên cả hai khối lượng (khối lượng được treo và khối lượng khơng được treo) và tích phân gia tốc của mỗi khối lượng hai lần để đưa ra vận tốc và vị trí. Đầu tiên chúng ta sẽ lập mơ hình tích phân của các gia tốc khối lượng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<i>Hình 3.4: Mơ hình tích phân của các gia tốc khối lượng.</i>

Tiếp theo, chúng ta sẽ bắt đầu mơ hình hóa định luật Newton. Định luật Newton cho mỗi khối lượng này có thể được biểu thị như sau:

<i>Hình 3.5: Mơ phỏng simulink định luật Newton.</i>

Thêm vào lực từ lò xo 1, giảm chấn 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<i>Hình 3.6: Mơ phỏng simulink thêm vào lực lò xo 1 và lực giảm chấn 1.</i>

Thêm vào lực từ lò xo 2, giảm chấn 2 và khối Step (W) mô phỏng mặt đường đường gập ghềnh 10cm bằng cách điều chỉnh thông số Final value = 0,1.

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

<i>Hình 3.7: Mơ phỏng simulink thêm vào lực lò xo 2 và lực giảm chấn 2 và mặt đường “W”.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Thêm lực đầu vào “U” – lực điều chỉnh giảm chấn, ở trường hợp mô phỏng hệ

<i>thống treo bị động U = 0 và đầu ra dao động thân xe x(t) (hình 3.8).</i>

<i>Hình 3.9: Dao động thân xe khi qua mặt đường gập ghềnh 10cm.</i>

<b>3.2.2. Mơ phỏng hệ thống treo ¼ có bộ điều khiển (hệ thống treo chủ động)</b>

Một hệ thống treo trên ơ tơ tốt phải có khả năng bám đường tốt, đồng thời vẫn mang lại sự thoải mái khi lái xe qua các đoạn đường gồ ghề và hố sâu. Khi xe gặp bất kỳ sự xáo trộn nào trên đường (ví dụ như hố chậu, vết nứt và mặt đường không bằng phẳng), thân xe không được có dao động lớn và dao động đó phải nhanh chóng biến mất.

Từ biểu đồ dao động thân xe khơng có bộ điều khiển khi đi qua mặt đường gập ghềnh 10cm, dao động thân xe tại thời gian đầu xấp xỉ 6cm và thời gian dập tắt dao động khoảng 10s. Để đáp ứng nhu cầu về sự êm dịu tối ưu nhất, chúng tôi muốn thiết kế một bộ điều khiển để khi đi qua mặt đường gập ghềnh 10cm dao động thân xe sẽ nhỏ hơn 6mm và thời gian dập tắt dao động dưới 3 giây.

<b>3.2.2.1. Bộ điều khiển PID</b>

Hàm truyền của bộ điều khiển PID là:

<i>s</i> <sup>+</sup><i><sup>K</sup><small>D</small>s=<sup>K</sup><small>D</small>s</i><sup>2</sup>+<i>K<sub>P</sub>s+K<sub>I</sub></i>

<i>s</i> (3.11) - K<small>P</small>: là độ lợi của khâu tỷ lệ.

- K<small>I</small>: Là độ lợi của khâu tích phân.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

- K<small>D</small>: Là độ lợi của khâu vi phân.

<i>Hình 3.10: Cấu trúc của bộ điều khiển PID</i>

- r: Tín hiệu mong muốn. - y: Ngỏ ra mong muốn.

- e: Sai số giữa tín hiệu thực tế và tín hiệu mong muốn. - u: Tín hiệu điều khiển.

<b>3.2.2.2. Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống treo ¼ </b>

Để thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống treo ¼, đầu tiên ta sẽ thay đổi lực “U”, mặt đường “W” thành đầu vào hệ thống “input”, dao động thân xe x(t) thành đầu ra hệ thống “output”.

</div>

×