I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Xe Đại học TN
Nghiên cứu hệ thống điều khiển xe, đặc biệt là tại Đại học Thái Nguyên, có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Bài viết này giới thiệu tổng quan về tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam, phân tích hệ thống treo ô tô khách, ảnh hưởng của dao động đến cơ thể con người và các chỉ tiêu đánh giá. Mục tiêu là xây dựng nền tảng kiến thức vững chắc cho việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển xe tiên tiến, phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. Tài liệu tham khảo chủ yếu từ luận văn thạc sỹ của Lê Nam Huy, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên năm 2019.
1.1. Tình Hình Phát Triển Xe Khách Ngành Kỹ thuật Ô tô VN
Theo thống kê, mỗi năm các cơ sở sản xuất lắp ráp ô tô trong nước cho ra đời hơn 20.000 xe. Dự báo đến năm 2020, nhu cầu sản lượng ô tô khách các loại là 30.000 xe. Tuy nhiên, các loại ô tô khách chế tạo trong nước khó đảm bảo sự thỏa hiệp tối ưu giữa các mục tiêu mâu thuẫn như chất lượng động lực học, độ bền và chi phí sản xuất. Ngành Kỹ thuật Ô tô đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng lực cạnh tranh của các sản phẩm này.
1.2. Phân Tích Kết Cấu Hệ Thống Treo Xe Khách Hiện Nay
Hệ thống treo là một trong những hệ thống quan trọng nhất của ô tô, có tác dụng giảm dao động và va đập truyền lên thân xe. Nghiên cứu các kết cấu hệ thống treo trên xe khách như hệ thống treo của xe khách Samco Primas Li, xe khách Hyundai Universe Mini K39s... giúp hiểu rõ ưu nhược điểm của từng loại. Nguyên lý hệ thống điều khiển xe cần được nắm vững để cải tiến hệ thống treo hiện tại.
II. Vấn Đề Dao Động Ô Tô Ảnh Hưởng Tới Con Người Như Thế Nào
Dao động ô tô tác động trực tiếp đến sự thoải mái và sức khỏe của hành khách và người lái. Các nghiên cứu chỉ ra rằng dao động có thể gây mệt mỏi, khó chịu, thậm chí ảnh hưởng đến hệ thần kinh. Việc giảm thiểu dao động là một trong những mục tiêu quan trọng của việc thiết kế hệ thống treo. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như gia tốc bình phương trung bình giúp định lượng mức độ dao động. Tài liệu tham khảo sử dụng tiêu chuẩn ISO/DIS 2631 để đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động.
2.1. Cơ Chế Tác Động Của Dao Động Lên Cơ Thể Người
Dao động truyền qua ghế ngồi, sàn xe, và các bộ phận khác của ô tô tác động lên cơ thể con người. Tần số và biên độ dao động là hai yếu tố quan trọng quyết định mức độ ảnh hưởng. Các bộ phận khác nhau của cơ thể có tần số dao động riêng, và khi tần số dao động của ô tô trùng với tần số dao động riêng của cơ thể, hiện tượng cộng hưởng có thể xảy ra, gây ra khó chịu lớn.
2.2. Các Chỉ Tiêu Đánh Giá Độ Êm Dịu Chuyển Động Xe Khách
Các chỉ tiêu như gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động, chỉ tiêu đối với hàng hóa, đánh giá giảm giá theo công suất dao động được sử dụng để định lượng độ êm dịu chuyển động. Các phương pháp đánh giá này giúp so sánh hiệu quả của các hệ thống treo khác nhau và đưa ra các giải pháp cải thiện.
III. Hướng Dẫn Xây Dựng Mô Hình Dao Động Điều Khiển Fuzzylogic
Xây dựng mô hình dao động tương đương của ô tô khách là bước quan trọng để phân tích và điều khiển hệ thống treo. Mô hình dao động ô tô khách 2 cầu được sử dụng phổ biến để mô phỏng các dao động theo phương thẳng đứng và phương ngang. Các phương trình vi phân mô tả dao động được thiết lập dựa trên các định luật vật lý. Cơ sở lý thuyết điều khiển hệ mờ (Fuzzylogic control - FLC) được áp dụng để xây dựng bộ điều khiển thông minh, có khả năng thích ứng với các điều kiện vận hành khác nhau.
3.1. Mô Hình Dao Động Ô Tô Khách 2 Cầu Chi Tiết
Mô hình này xét đến các yếu tố như khối lượng xe, khối lượng cầu xe, độ cứng và hệ số cản của hệ thống treo, độ cứng và hệ số cản của lốp xe. Các phương trình vi phân mô tả dao động được thiết lập dựa trên định luật II Newton và định luật moment.
3.2. Ứng Dụng Logic Mờ Trong Điều Khiển Hệ Thống Treo
Điều khiển Hệ thống điều khiển xe sử dụng logic mờ (Fuzzy Logic Control - FLC) có khả năng xử lý các thông tin không chắc chắn và phi tuyến tính. Các tập mờ và luật mờ được xây dựng dựa trên kinh nghiệm và kiến thức chuyên gia. Bộ điều khiển mờ có khả năng tự động điều chỉnh các thông số của hệ thống treo để đạt được độ êm dịu chuyển động tối ưu. Cần nắm vững tài liệu hệ thống điều khiển xe về lý thuyết để áp dụng tốt.
3.3. Nguyên tắc xây dựng bộ điều khiển mờ cho xe khách
Bộ điều khiển mờ được xây dựng dựa trên nguyên tắc tổng hợp, bao gồm các bước như fuzzification (mờ hóa), inference (suy luận), và defuzzification (giải mờ). Tập luật điều khiển được xây dựng dựa trên kinh nghiệm và kiến thức về hệ thống treo. Các luật điều khiển mô tả mối quan hệ giữa các biến đầu vào (ví dụ: vận tốc xe, độ gồ ghề của mặt đường) và các biến đầu ra (ví dụ: lực giảm chấn của bộ giảm xóc).Giáo trình kỹ thuật ô tô sẽ giúp nắm rõ kiến thức nền tảng.
IV. Mô Phỏng Phân Tích Hiệu Quả Hệ Treo Bán Chủ Động
Mô phỏng hệ thống treo bán chủ động trên phần mềm Matlab/Simulink cho phép đánh giá hiệu quả của hệ thống trong các điều kiện vận hành khác nhau. Số liệu mô phỏng được lấy từ các thông số kỹ thuật của ô tô khách 2 cầu. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống treo bán chủ động có khả năng giảm dao động và cải thiện độ êm dịu chuyển động so với hệ thống treo bị động. Đề thi kỹ thuật ô tô thường bao gồm các câu hỏi liên quan đến phần này.
4.1. Thiết Lập Mô Hình Mô Phỏng trên Matlab Simulink
Mô hình mô phỏng bao gồm các khối mô phỏng hệ thống treo, khối mô phỏng mặt đường, khối mô phỏng bộ điều khiển mờ, và khối thu thập dữ liệu. Các thông số của mô hình được thiết lập dựa trên số liệu thực tế của ô tô khách.
4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Giảm Dao Động Của Hệ Thống
Các chỉ tiêu đánh giá như gia tốc bình phương trung bình được sử dụng để so sánh hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động và hệ thống treo bị động. Kết quả cho thấy hệ thống treo bán chủ động có khả năng giảm đáng kể gia tốc bình phương trung bình, đặc biệt là ở các vị trí ghế ngồi của hành khách.
V. Nghiên Cứu Ứng Dụng Thực Tế Điều Khiển Hệ Thống Treo Ô Tô
Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo xe khách nhằm giảm các tác động xấu xuống mặt đường quốc lộ cũng như nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Qua đây cho phép bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS. Lê Văn Quỳnh người hướng dẫn khoa học trực tiếp trong suốt thời gian làm luận văn.
5.1. Khả năng điều khiển hệ thống treo xe khách
Nghiên cứu xây dựng được mô hình dao động toàn xe khách; xây dựng được bộ điều khiển cho hệ thống treo bán chủ động cũng như phân tích được hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống treo bị động ở một số điều kiện khai thác của xe.
5.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình
Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo xe khách nhằm giảm các tác động xấu xuống mặt đường quốc lộ cũng như nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Ngành Kỹ Thuật Ô Tô ĐH Thái Nguyên
Nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển xe, đặc biệt là hệ thống treo, có vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Đại học Thái Nguyên có tiềm năng lớn để đóng góp vào sự phát triển này thông qua các hoạt động nghiên cứu khoa học, đào tạo kỹ sư và hợp tác với doanh nghiệp.
6.1. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo về Hệ Thống Treo
Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào phát triển các thuật toán điều khiển tiên tiến hơn, sử dụng các cảm biến thông minh để thu thập thông tin về môi trường xung quanh, và tích hợp hệ thống treo với các hệ thống khác của ô tô như hệ thống lái và hệ thống phanh.
6.2. Tầm Quan Trọng Của Đào Tạo Kỹ Sư Ô Tô Chất Lượng Cao
Việc đào tạo đội ngũ kỹ sư ô tô có kiến thức chuyên môn vững chắc và kỹ năng thực hành tốt là yếu tố then chốt để phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Tuyển sinh Đại học Thái Nguyên ngành Kỹ thuật ô tô cần chú trọng đến chất lượng đầu vào và chương trình đào tạo. Cần có nhiều câu hỏi ôn tập hệ thống điều khiển xe để nâng cao chất lượng đào tạo.
