Đồ án: Mô phỏng và Đánh giá Tính năng Hệ thống Phanh ABS, TCS, VSC - ĐH SPKT TP.HCM

Đồ án nghiên cứu tốt nghiệp mô phỏng và đánh giá các tính năng hệ thống phanh abs tcs vsc, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Nguyễn Đoàn Tấn Kha
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Phước Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Mô phỏng và đánh giá các tính năng của hệ thống phanh (abs,tcs,vsc)
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
• 2.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng
• 2.1.1. Phần mềm MATLAB/Simulink
• 2.1.2. Phần mềm Carsim
• 2.2. Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô
• 2.2.1. Hệ thống điều khiển vòng kín (Closed – Loop Control System)
• 2.2.2. Bộ điều khiển On-Off
• 2.2.3. Bộ điều khiển PID
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG HỆ THỐNG PHANH (ABS,TSC,VSC)
• 3.1. Tổng quan về hệ thống chóng bó cứng phanh ABS
• 3.1.1. Giới thiệu
• 3.1.2. Lịch sử phát triển
• 3.2. Tổng quan về hệ thống kiểm soát lực kéo TSC
• 3.2.1. Giới thiệu

Tóm tắt

I. Tổng quan mô phỏng và đánh giá hệ thống phanh ABS TCS VSC

Trong bối cảnh ngành công nghệ kỹ thuật ô tô phát triển, các hệ thống an toàn chủ động đóng vai trò then chốt. Bài viết này tập trung vào việc mô phỏng và đánh giá hệ thống phanh ABS, TCS, VSC, ba công nghệ cốt lõi giúp nâng cao độ an toàn và ổn định cho xe. Việc mô phỏng cho phép các kỹ sư và nhà nghiên cứu kiểm tra, phân tích hiệu suất phanh và tối ưu hóa hệ thống an toàn trong một môi trường ảo. Điều này giúp giảm thiểu chi phí và rủi ro so với thử nghiệm thực tế. Nghiên cứu sử dụng các công cụ mạnh mẽ như MATLAB Simulink cho ô tô và Carsim để xây dựng các mô hình chính xác. Mục tiêu là so sánh hiệu quả giữa xe được trang bị và không được trang bị các hệ thống này, từ đó cung cấp tài liệu tham khảo giá trị cho các đồ án ô tô và nghiên cứu chuyên sâu.

1.1. Vai trò của hệ thống an toàn chủ động trên ô tô

Hệ thống an toàn chủ động trên ô tô bao gồm các công nghệ được thiết kế để ngăn ngừa tai nạn xảy ra. Khác với an toàn bị động (túi khí, khung xe) giảm thiểu thiệt hại khi va chạm, an toàn chủ động can thiệp trước hoặc trong các tình huống nguy hiểm để giúp người lái duy trì kiểm soát. Các hệ thống như ABS, TCS và VSC là những thành phần tiêu biểu. Chúng hoạt động dựa trên các tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe và các cảm biến khác để điều khiển ECU (Electronic Control Unit). ECU sẽ xử lý dữ liệu và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành điều chỉnh lực phanh hoặc mô-men xoắn động cơ. Mục đích cuối cùng là đảm bảo ổn định động học thân xe, giúp xe không bị trượt, mất lái, đặc biệt trong điều kiện đường trơn trượt hoặc khi phanh gấp.

1.2. Định nghĩa và chức năng cốt lõi của ABS TCS và VSC

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System) có chức năng ngăn chặn bánh xe bị khóa cứng khi phanh gấp. Điều này giúp người lái vẫn có thể điều khiển hướng xe để tránh chướng ngại vật. Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS (Traction Control System) hoạt động khi tăng tốc, ngăn bánh xe chủ động bị quay trơn bằng cách giảm công suất động cơ hoặc tác dụng phanh lên bánh xe đó. Cuối cùng, hệ thống cân bằng điện tử VSC (Vehicle Stability Control) là một hệ thống tích hợp, sử dụng cả ABS và TCS. VSC giúp ngăn ngừa hiện tượng trượt ngang khi vào cua, xử lý các tình huống thiếu lái hoặc dư lái bằng cách phanh độc lập từng bánh xe, đưa xe về quỹ đạo mong muốn của người lái.

II. Phân tích hiện tượng mất ổn định đặc tính trượt của ô tô

Hiện tượng mất ổn định là thách thức lớn nhất đối với an toàn khi vận hành ô tô, đặc biệt ở tốc độ cao hoặc trên mặt đường có độ bám thấp. Các hiện tượng này là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến việc phát triển các hệ thống phanh tiên tiến. Tài liệu gốc của nhóm sinh viên Nguyễn Đoàn Tấn Kha và Ngô Gia Khải đã chỉ rõ, "Khi ô tô phanh đột ngột hoặc phanh trên các loại đường trơn... sẽ dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe". Điều này dẫn đến mất khả năng điều khiển và tăng quãng đường phanh. Tương tự, khi tăng tốc hoặc vào cua, sự mất cân bằng giữa lực kéo và lực bám đường gây ra các hiện tượng trượt nguy hiểm. Việc hiểu rõ bản chất vật lý của các hiện tượng này là cơ sở để xây dựng mô hình toán học hệ thống phanh và các thuật toán điều khiển phanh hiệu quả.

2.1. Hiện tượng bó cứng bánh xe và mất kiểm soát khi phanh

Khi người lái đạp phanh đột ngột, lực phanh có thể vượt quá giới hạn lực bám giữa lốp và mặt đường. Điều này khiến bánh xe ngừng quay và bắt đầu trượt lết, hay còn gọi là bó cứng phanh. Khi bánh trước bị bó cứng, xe mất khả năng đánh lái. Khi bánh sau bị bó cứng, xe có xu hướng quay ngang (văng đuôi). Cả hai trường hợp đều cực kỳ nguy hiểm. Đây chính là vấn đề mà hệ thống chống bó cứng phanh ABS được thiết kế để giải quyết. Bằng cách điều biến áp suất phanh một cách nhanh chóng, ABS giữ cho bánh xe luôn ở ngưỡng trượt tối ưu, vừa đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất, vừa duy trì khả năng điều khiển.

2.2. Đặc tính trượt quay khi tăng tốc trên bề mặt trơn

Hiện tượng trượt quay xảy ra khi mô-men xoắn từ động cơ truyền đến bánh xe lớn hơn lực ma sát bám. Bánh xe sẽ quay nhanh hơn tốc độ thực tế của xe, dẫn đến mất lực kéo và xe không thể tăng tốc hiệu quả. Tình huống này thường gặp khi khởi hành trên đường ướt, bùn lầy hoặc băng tuyết. Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS sẽ phát hiện sự chênh lệch tốc độ này thông qua cảm biến tốc độ bánh xe. Ngay lập tức, hệ thống sẽ can thiệp bằng cách giảm công suất động cơ hoặc phanh nhẹ bánh xe bị trượt, giúp tái lập lực bám và đảm bảo xe tăng tốc một cách ổn định và an toàn.

2.3. Hiện tượng thiếu lái understeer và dư lái oversteer

Khi vào cua, hai hiện tượng mất ổn định chính có thể xảy ra. Thiếu lái (understeer) là tình trạng xe có xu hướng đi thẳng ra ngoài vòng cua dù người lái đã đánh lái. Hiện tượng này thường xảy ra với xe dẫn động cầu trước. Ngược lại, dư lái (oversteer) là hiện tượng đuôi xe có xu hướng văng ra ngoài, khiến xe quay vào trong vòng cua nhiều hơn dự định, thường gặp ở xe dẫn động cầu sau. Cả hai đều dẫn đến mất kiểm soát. Hệ thống cân bằng điện tử VSC được sinh ra để khắc phục vấn đề này. Nó phân tích hướng đánh lái của tài xế và chuyển động thực tế của xe. Nếu phát hiện sự khác biệt, VSC sẽ tự động phanh một hoặc nhiều bánh xe để điều chỉnh lại quỹ đạo, đảm bảo ổn định động học thân xe.

III. Phương pháp xây dựng mô hình toán học và động lực học ô tô

Để thực hiện mô phỏng và đánh giá hệ thống phanh ABS, TCS, VSC, việc xây dựng một mô hình toán học hệ thống phanh và động lực học ô tô chính xác là bước nền tảng. Các mô hình này mô tả mối quan hệ giữa các lực tác động, chuyển động của xe và các thông số điều khiển. Trọng tâm của mô hình là phân tích tương tác giữa lốp và mặt đường, được đặc trưng bởi độ trượt bánh xe (slip ratio). Dựa trên cơ sở lý thuyết điều khiển tự động, các nhà nghiên cứu áp dụng hệ thống điều khiển vòng kín (Closed-Loop). Trong đó, các tín hiệu từ cảm biến được phản hồi liên tục về ECU để điều chỉnh tín hiệu đầu ra, nhằm giảm thiểu sai số và duy trì trạng thái hoạt động mong muốn. Đây là nguyên tắc cốt lõi được áp dụng cho cả ba hệ thống.

3.1. Lý thuyết về độ trượt bánh xe slip ratio trong phanh

Độ trượt bánh xe (slip ratio) là một thông số không thứ nguyên, thể hiện sự chênh lệch giữa vận tốc dài của bánh xe và vận tốc thực tế của xe. Lực phanh và lực bám ngang đạt giá trị cực đại không phải khi bánh xe bị bó cứng hoàn toàn (độ trượt 100%), mà ở một giá trị độ trượt tối ưu (thường khoảng 10-20%). Nhiệm vụ của hệ thống chống bó cứng phanh ABS là sử dụng các thuật toán điều khiển phanh để duy trì độ trượt của bánh xe luôn dao động quanh giá trị tối ưu này. Việc này đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất mà không làm mất đi khả năng điều khiển hướng của người lái.

3.2. Áp dụng bộ điều khiển PID trong hệ thống an toàn

Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) là một trong những cơ chế phản hồi được sử dụng phổ biến nhất để điều khiển các hệ thống động. Trong mô phỏng hệ thống phanh, PID được dùng để tính toán sai số giữa độ trượt thực tế và độ trượt mục tiêu. Khâu tỷ lệ (P) phản ứng với sai số hiện tại, khâu tích phân (I) loại bỏ sai số tích lũy trong quá khứ, và khâu đạo hàm (D) dự đoán sai số tương lai dựa trên tốc độ thay đổi. Bằng cách điều chỉnh ba thông số này, bộ điều khiển có thể tạo ra tín hiệu điều khiển áp suất phanh một cách chính xác và nhanh chóng, giúp tối ưu hóa hệ thống an toàn.

IV. Hướng dẫn mô phỏng hệ thống phanh bằng MATLAB và Carsim

Việc lựa chọn công cụ mô phỏng phù hợp là yếu tố quyết định thành công của một đề tài nghiên cứu kỹ thuật. Trong lĩnh vực động lực học ô tô, hai phần mềm nổi bật là MATLAB/Simulink và Carsim. Như được đề cập trong tài liệu gốc, "MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị... thực hiện thuật toán", trong khi Simulink cung cấp môi trường lập trình đồ họa để xây dựng mô hình. Carsim, mặt khác, là một phần mềm chuyên dụng để mô phỏng chuyển động của xe với độ chính xác cao, cung cấp sẵn các mô hình xe và môi trường thử nghiệm đa dạng. Sự kết hợp giữa hai phần mềm này, ví dụ như xây dựng bộ điều khiển trên Simulink và tích hợp vào mô hình xe trên Carsim, tạo ra một quy trình mô phỏng và đánh giá hệ thống phanh toàn diện.

4.1. Thiết lập mô hình hệ thống ABS trên môi trường MATLAB Simulink

Để mô phỏng ABS trên MATLAB Simulink cho ô tô, quy trình bao gồm các bước chính. Đầu tiên là xây dựng mô hình động học của một phần tư xe (quarter-car model), bao gồm các khối đại diện cho bánh xe, hệ thống phanh và lực bám từ mặt đường. Tiếp theo, xây dựng khối bộ điều khiển PID hoặc bộ điều khiển mờ (Fuzzy Logic). Khối này sẽ nhận tín hiệu độ trượt bánh xe làm đầu vào và tạo ra tín hiệu điều khiển áp suất phanh. Cuối cùng, kết nối các khối lại với nhau trong một hệ thống vòng kín. Các kịch bản thử nghiệm như phanh gấp trên đường khô và đường trơn sẽ được thiết lập để phân tích hiệu suất phanh.

4.2. Phân tích động lực học ô tô với phần mềm chuyên dụng Carsim

Carsim cung cấp một thư viện phong phú các mẫu xe, lốp và điều kiện mặt đường. Người dùng có thể dễ dàng thiết lập các bài kiểm tra phức tạp như vào cua gấp, chuyển làn đột ngột (double lane change) hay phanh trên bề mặt hỗn hợp (split-mu). Phần mềm tự động tính toán hàng trăm phương trình phi tuyến để mô phỏng chính xác chuyển động của xe. Kết quả được hiển thị dưới dạng hoạt ảnh 3D và các biểu đồ chi tiết về vận tốc, gia tốc, góc lái, lực tác động... Điều này giúp việc đánh giá hệ thống phanh ABS, TCS, VSC trở nên trực quan và đáng tin cậy, đặc biệt hữu ích cho các luận văn thạc sĩ cơ khí động lực.

4.3. So sánh mô phỏng SIL Software in the Loop và HIL

Mô phỏng SIL (Software-in-the-Loop) là phương pháp mà toàn bộ hệ thống, bao gồm cả mô hình xe và bộ điều khiển, đều chạy trên máy tính. Đây là bước đầu tiên trong quá trình phát triển, giúp kiểm tra logic của thuật toán điều khiển phanh một cách nhanh chóng. Mô phỏng HIL (Hardware-in-the-Loop) là một bước cao cấp hơn. Trong HIL, thuật toán điều khiển sẽ được nạp vào một ECU thật. ECU này sẽ tương tác với một mô hình xe ảo chạy trên một máy tính thời gian thực. HIL cho phép kiểm tra hoạt động của phần cứng điều khiển trong một môi trường gần với thực tế nhất trước khi lắp đặt lên xe.

V. Bí quyết đánh giá hiệu suất hệ thống phanh ABS TCS VSC

Sau khi hoàn thành quá trình mô phỏng, bước tiếp theo là phân tích và đánh giá kết quả. Đây là giai đoạn quan trọng để xác định hiệu quả của các hệ thống an toàn và đưa ra các kết luận khoa học. Việc đánh giá hệ thống phanh ABS, TCS, VSC không chỉ dừng lại ở việc quan sát hoạt ảnh, mà cần dựa trên các chỉ số định lượng cụ thể. Mục tiêu chính, như đề tài đã nêu, là "So sánh hiệu quả phanh của xe khi phanh không có hệ thống ABS với xe khi phanh có hệ thống ABS". Quá trình này đòi hỏi phải phân tích và đối chiếu một cách có hệ thống các dữ liệu thu được từ nhiều kịch bản mô phỏng khác nhau. Kết quả phân tích sẽ là cơ sở vững chắc cho việc tối ưu hóa hệ thống an toàn và phát triển các công nghệ mới.

5.1. Các tiêu chí đánh giá quãng đường phanh ổn định thân xe

Để phân tích hiệu suất phanh, một số tiêu chí chính cần được xem xét. Quãng đường phanh là chỉ số quan trọng nhất, đo khoảng cách từ lúc bắt đầu phanh đến khi xe dừng hẳn. Thời gian phanh và gia tốc chậm dần cực đại cũng là các thông số cần thiết. Đối với VSC, tiêu chí đánh giá là khả năng duy trì ổn định động học thân xe. Điều này được đo bằng các thông số như góc lệch thân xe (sideslip angle) và tốc độ quay lệch (yaw rate). Một hệ thống hiệu quả sẽ giữ cho các giá trị này ở mức thấp nhất, đảm bảo xe luôn di chuyển theo đúng quỹ đạo mong muốn của người lái.

5.2. Phân tích biểu đồ và dữ liệu xuất từ phần mềm mô phỏng

Các phần mềm như Carsim và MATLAB cho phép xuất dữ liệu dưới dạng các file văn bản hoặc bảng tính (Excel), cùng với các công cụ vẽ đồ thị mạnh mẽ. Việc phân tích biểu đồ là kỹ năng cốt lõi. Ví dụ, biểu đồ vận tốc bánh xe theo thời gian sẽ cho thấy rõ hoạt động điều biến của ABS, với đường cong có dạng răng cưa thay vì giảm đột ngột về không. Biểu đồ độ trượt bánh xe cho thấy bộ điều khiển có duy trì được độ trượt trong vùng tối ưu hay không. Việc so sánh các biểu đồ này giữa trường hợp có và không có hệ thống an toàn sẽ làm nổi bật lên vai trò và hiệu quả của từng công nghệ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan đề tài CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ Giới thiệu phần mềm mô phỏng Phần mềm MATLAB/Simulink MATLAB là phần mềm cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, do công ty MathWorks thiết kế. MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác. Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thuật. Simulink là một môi trường lập trình đồ họa dựa trên MATLAB để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống động đa miền.

Giao diện chính của nó là một công cụ sơ đồ khối đồ họa và một bộ thư viện khối có thể tùy chỉnh. Nó cung cấp tích hợp chặt chẽ với phần còn lại của môi trường MATLAB và có thể điều khiển MATLAB hoặc được tập lệnh từ nó. Simulink được sử dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu kỹ thuật số để mô phỏng đa miền và thiết kế dựa trên mô hình. Biểu tượng phần mềm MATLAB/Simulink Phần mềm Carsim CarSim là phần mềm được xây dựng và phát triển bởi công ty Mechanical Simulation Corp., có trụ sở tại Ann Arbor, Michigan, chuyên cung cấp các ứng dụng để mô phỏng và tương tác 3D.

Ra mắt từ năm 1996, đến nay CarSim cùng với các phần mềm tính toán khác như TruckSim, BikeSim đã cung cấp cho hơn 30 nhà sản xuất, 150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới. CarSim mô phỏng các chuyển động của xe đua, xe khách, xe tải nhẹ và các loại xe tiện ích. Được dùng để thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên ô tô, CarSim cho phép người dùng có thể thay đổi các thông số, lựa chọn và phân tích tối ưu về khí động học, kiểm nghiệm khung sườn và những ảnh hưởng của hệ thống treo, lái, phanh… đến ô tô. CarSim phân tích hiệu suất của ô tô ứng với sự thay đổi của các hệ thống truyền lực và điều khiển trên xe trong một môi trường nhất định thông qua các chuyển động, lực và moment tác động lên quá trình tăng tốc, ổn định hoặc phanh xe.

Và CarSim là phần mềm mô phỏng có hình ảnh sống động, với hơn 800 phương trình phân tích, tính toán và có khả năng xuất file dưới các định dạng của MATLAB, Excel… Bằng giao diện hiện đại, người dùng có thể sử dụng CarSim để mô phỏng hoặc đồ thị các kết quả nhanh chóng. Các đồ thị và kết quả mô phỏng là những công cụ phân tích linh hoạt và mang tính tương tác cao, từ đó chúng ta có thể dễ dàng xuất và đưa vào các bản báo cáo và thuyết trình. Những phép toán sử dụng trong CarSim được xây dựng từ cơ sở lý thuyết cũng như đã qua kiểm nghiệm thực tế chặt chẽ. CarSim sử dụng chương trình VehicleSim Lisp để tổng hợp, phân tích các phương trình tính toán, cung cấp những phương trình phi tuyến chính xác để hỗ trợ các mô phỏng phức tạp, từ đó giúp cho việc tính toán được tối ưu.

Ngoài ra, MATLAB/Simulink được viết trên nền của Visual Basic, C++, cho nên chúng ta có thể tùy biến hoặc xây dựng những công cụ hỗ trợ cho chúng một cách thuận tiện. Biểu tượng phần mềm Carsim Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô Lý thuyết điều khiển tự động là một nhánh liên ngành của kỹ thuật và toán học, liên quan đến hành vi của các hệ thống động lực. Đầu ra mong muốn của một hệ thống được gọi là giá trị đặt trước. Khi một hoặc nhiều biến đầu ra của hệ thống cần tuân theo một giá trị đặt trước theo thời gian, một bộ điều khiển điều khiển các đầu vào cho hệ thống để đạt được hiệu quả mong muốn trên đầu ra hệ thống.

Hệ thống điều khiển vòng kín (Closed – Loop Control System) Hệ thống điều khiển vòng kín (Closed – Loop Control System) hay còn gọi là hệ thống điều khiển hồi tiếp (feedback control system) là một kiểu điều khiển của hệ thống điều khiển tự động trên ô tô bên cạnh hệ thống điều khiển vòng hở (Open – Loop Control System). Trong một hệ thống điều khiển vòng kín, một cảm biến giám sát đầu ra và cung cấp dữ liệu đó về một máy tính để điều chỉnh một cách liên tục tín hiệu điều khiển đầu vào khi cần thiết để giữ cho sai số điều khiển trong mức độ tối thiểu. Tín hiệu phản hồi về hệ thống cho phép bộ điều khiển bù một cách linh động cho những thay đổi trong hệ thống. Một hệ thống điều khiển phản hồi lý tưởng loại bỏ tất cả những sai số, có tác dụng giảm thiểu tác động của bất kỳ lực nào có thể hoặc không thể phát sinh trong suốt quá trình làm việc và tạo ra một phản ứng trong hệ thống mà phù hợp hoàn hảo với mong muốn của người dùng.

Trong thực tế, điều này không thể thực hiện được do sai số đo lường trong các cảm biến, độ trễ trong các bộ điều khiển, và sự không hoàn hảo trong điều khiển đầu vào. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng kín Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống ABS và hệ thống TCS là các hệ thống điều khiển tự động trên ô tô sử dụng điều khiển hồi tiếp với bộ điều khiển – Controller là bộ điều khiển On-Off và bộ điều khiển PID, cơ cấu chấp hành – Actuator là cơ cấu phanh, sử dụng các cảm biến phản hồi – sensor là các cảm biến vận tốc góc bánh xe, cảm biến gia tốc đo tốc độ của các bánh xe, tốc độ chuyển động của ô tô, … tính toán và xử lý để đạt hiệu quả phanh và hiệu quả tăng tốc của hệ thống ABS và hệ thống TCS. Bộ điều khiển On-Off Trong lý thuyết điều khiển, điều khiển On-Off hay điều khiển đóng – mở, cũng được gọi là điều khiển trễ, là một bộ điều khiển phản hồi chuyển đột ngột giữa hai trạng thái. Các bộ điều khiển này có thể được thực hiện trong điều kiện của bất kỳ yếu tố nào có độ trễ.

Hàm bước Heaviside ở dạng rời rạc là một ví dụ của một tín hiệu điều khiển bang-bang. Do tín hiệu điều khiển gián đoạn, các hệ thống bao gồm các bộ điều khiển bang-bang là những hệ thống cấu trúc biến đổi, và các bộ điều khiển bang-bang do vậy chính là các bộ điều khiển cấu trúc biến đổi. Bộ điều khiển On-Off trong Simulink Bộ điều khiển PID Một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ ( PID- Proportional Integral Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển tổng quát được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ điều khiển PID là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi. Bộ điều khiển PID sẽ tính toán giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn.

Bộ điều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào. Trong trường hợp không có kiến thức cơ bản (mô hình toán học) về hệ thống điều khiển thì bộ điều khiển PID là sẽ bộ điều khiển tốt nhất. [1] Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốt nhất, các thông số PID sử dụng trong tính toán phải điều chỉnh theo tính chất của hệ thống-trong khi kiểu điều khiển là giống nhau, các thông số phải phụ thuộc vào đặc thù của hệ thống. Giải thuật tính toán bộ điều khiển PID bao gồm 3 thông số riêng biệt, do đó đôi khi nó còn được gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm, viết tắt là P,I và D.

Những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ và D dự đoán các sau số tương lai dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại. Sơ đồ khối bộ điều khiển PID CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG HỆ THỐNG PHANH (ABS,TSC,VSC) Tổng quan về hệ thống chóng bó cứng phanh ABS: Giới thiệu Hệ thống phanh (Brake System) là hệ thống điều khiển tự động an toàn trên ô tô, được dùng để giảm tốc độ hoặc dừng và đỗ ô tô trong những trường hợp cần thiết. Nó là một trong những bộ phận chính và đóng vai trò quan trọng khi điều khiển ô tô trên đường. Chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô được đánh giá thông qua hiệu quả phanh (quãng đường phanh, thời gian phanh và gia tốc phanh), đồng thời còn phải đảm bảo tính ổn định chuyển động của ô tô khi phanh.

Khi ô tô phanh đột ngột hoặc phanh trên các loại đường trơn, đường băng, đường tuyết sẽ dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe (hiện tượng bánh xe bị trượt lết trên mặt đường khi phanh). Lúc này, quãng đường phanh sẽ dài hơn (hiệu quả phanh giảm) đồng thời dẫn đến tình trạng mất ổn định hướng lái và khả năng điều khiển của ô tô. Nếu các bánh xe trước bị hãm cứng thì xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của người lái. Nếu các bánh xe sau bị hãm cứng thì sự khác nhau giữa hệ số bám của bánh xe trái và phải với mặt đường sẽ làm cho đuôi xe bị đảo, lúc này xe bị trượt ngang.

Trong trường hợp xe phanh khi đang quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện tượng quay vòng thiếu hoặc thừa, từ đó làm mất tính ổn định chuyển động của ô tô. Để giải quyết được vấn đề trên, đa phần các ô tô hiện đại ngày nay đều được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh, còn được gọi là hệ thống ABS – Anti-lock Braking System. Hệ thống này sẽ chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều khiển và thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh được đặt tại các bánh xe để ngăn không cho chúng bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn hoặc khi phanh đột ngột, đảm bảo hiệu quả phanh và tính ổn định chuyển động của ô tô khi phanh. Lịch sử phát triển Ý tưởng về hệ thống phanh chống bó cứng được sáng tạo bởi kỹ sư người Pháp Gabriel Voisin vào năm 1929.

Ông phát triển một hệ thống cơ khí chống khóa bánh xe cho máy bay để ngăn việc bánh xe bị khóa cứng khi hạ cánh, giúp duy trì độ bám đường.