Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ổn định hệ thống lái không trục lái tại vị trí giới hạn quay vòng của vành tay lái

• Tác giả: Ngô Văn Hợp
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hữu Hường
• Trường học: Không tìm thấy thông tin
• Chuyên ngành: Không tìm thấy thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Ổn Định Hệ Thống Lái Không Trục Lái Tại Vị Trí Giới Hạn Quay Vòng Của Vành Tay Lái
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 201...
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• Lời cam ñoan
• Lời cám ơn
• Tóm tắt
• Abstract
• Danh sách các từ viết tắt
• Danh sách các hình
• Danh sách các bảng
• Mục lục
• 1. PHẦN I: DẪN NHẬP
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2. Các nghiên cứu ngoài và trong nước
• 1.2.1. Nghiên cứu ngoài nuớc
• 1.2.2. Nghiên cứu trong nuớc
• 1.3. Mục ñích của ñề tài
• 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của ñề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. PHẦN II: NỘI DUNG
• 1. CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Lịch sử hệ thống lái
• 1.2. Tổng quan hệ thống lái trên ô tô
• 1.2.1. Công dụng của hệ thống lái
• 1.2.2. Yêu cầu của hệ thống lái
• 1.2.3. Phân loại hệ thống lái
• 1.2.4. Các góc ñặt bánh xe
• 1.3. ðộ chụm của bánh xe
• 1.4. Bán kính quay vòng
• 1.5. Ứng dụng công nghệ lái không trục lái (SBW) trên ô tô
• 1.5.1. Xe ô tô ñiện Mini Land Glider của Nissan
• 1.5.2. Sản phẩm hãng xe GM Hy – Wire
• 1.5.3. Sản phẩm của hãng xe Mercedes và SuRai của Trung Quốc
• 1.5.4. Hệ thống lái ñiều khiển bằng dây (Drive – by – Wire) trên xe Infiniti của Nissan
• 1.5.5. Xe hơi mới cho tương lai
• 1.5.6. Ứng dụng công nghệ by Wire trên ñộng cơ của Honda Odyssey
• 1.6. Những cải tiến của Steer – by – Wire
• 1.7. Những lợi ích kỹ thuật của Steer – by – Wire
• 1.8. Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics)
• 1.8.2. Lịch sử haptics
• 1.8.3. Cấu trúc các hệ thống haptics
• 1.8.4. Các thiết bị giao diện haptics
• 1.8.4.1. Thiết bị Exoskeletons và Stationary
• 1.8.4.2. Găng tay và các thiết bị tay cầm
• 1.8.4.3. Thiết bị Point Sources and Specific Task
• 1.8.5. Mô phỏng cấu trúc thực tế ảo
• 1.8.6. Các thuật toán biểu diễn haptics
• 1.8.7. Phạm vi ứng dụng của của haptics
• 1.8.7.2. ðối với ô tô
• 1.8.7.4. Con người tương tác với robot
• 1.8.5. Trong quân ñội
• 1.9. Giới thiệu phần mềm LabVIEW
• 1.10. Thuật toán ñiều khiển ñộng cơ DC
• 1.10.1. Phương pháp ñiều khiển vận tốc ñộng cơ DC
• 1.10.2. Thuật toán ñiều khiển vận tốc
• 1.10.3. Thuật toán PID và ứng dụng vào ñiều khiển ñộng cơ DC
• 1.10.3.1. Khái niệm thuật toán PID
• 1.10.3.2. Bản chất toán học của thuật toán PID
• 1.10.3.3. Thực hành ñiều khiển PID cho ñộng cơ
• 1.10.3.4. Các lưu ý khi thiết kế bộ ñiều khiển PID
• 1.10.5. ðiều khiển vị trí ñộng cơ DC bằng thuật toán PID
• 1.10.6. ðiều khiển vị trí ñộng cơ DC bằng khâu P
• 1.10.7. ðiều khiển vị trí ñộng cơ DC bằng khâu PI
• 1.10.8. ðiều khiển vị trí ñộng cơ DC bằng khâu PID
• 2. CHƯƠNG 2 THUẬT TOÁN TÁI TẠO CẢM GIÁC LÁI
• 2.1. Giới thiệu hệ thống lái không trục lái (Steer – by – Wire)
• 2.2. Ứng dụng Steer – by – Wire trên ô tô
• 2.2.1. Hệ thống Steer – by – Wire là gì?
• 2.2.2. Sự phát triển của hệ thống Steer – by – Wire
• 2.2.3. Hệ thống lái thường và hệ thống lái không trục lái
• 2.2.4. Mô hình ñộng học của hệ thống lái không trục lái
• 2.2.5. Cấu trúc ñiều khiển hệ thống SBW
• 2.6. Mô men vô lăng và cảm giác lái
• 2.7. Theo dõi góc bánh xe
• 2.8. Mô men phản hồi hệ thống bánh xe
• 2.9. Thuật toán ñiều khiển hệ thống SBW
• 2.9.1. ðiều khiển ñộng cơ vô lăng
• 2.9.2. ðiều khiển ñộng cơ bánh xe
• 2.10. Các phương pháp tái tạo cảm giác lái
• 2.10.1. Phương pháp dựa trên mô hình ñộng lực học
• 2.10.2. Phương pháp dựa trên bản ñồ mô men cảm giác lái
• 2.10.3. Phương pháp dựa vào cảm biến mô men
• 2.10.4. Phương pháp dựa trên dòng tín hiệu ño
• 2.10.4.1. Tổng quan về phương pháp ño
• 2.10.4.2. Sự tái tạo cảm giác lái
• 2.10.4.3. ðiều khiển tự do
• 2.10.4.4. ðiều khiển tự do
• 3. CHƯƠNG 3 ðỀ XUẤT THUẬT TOÁN ỔN ðỊNH VÀNH TAY LÁI TẠI VỊ TRÍ GIỚI HẠN QUAY VÒNG
• 3.1. Sơ ñồ ñiều khiển hai chiều bằng phương pháp bị ñộng
• 3.2. Bộ quan sát bị ñộng (PO: Passivity Observer)
• 3.3. Bộ ñiều khiển bị ñộng (PC: Passivity Controller)
• 3.3.1. Hệ thống ñại diện
• 3.3.2. Các hệ thống tương tự
• 3.3.3. Một số vấn ñề ñã giải quyết và kết quả ñạt ñược
• 3.3.3.1. Thông tin phản hồi thực tế
• 3.3.3.2. ðiều khiển tự do
• 3.4. ðề xuất thuật toán ổn ñịnh vành tay lái
• 4. CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ LẬP TRÌNH THUẬT TOÁN
• 4.1. Phần cơ khí mô hình hệ thống SBW
• 4.1.1. Bản vẽ thiết kế mô hình vô lăng
• 4.1.2. Mô hình thật hệ thống SBW
• 4.2. Phần ñiện mô hình hệ thống SBW
• 4.2.1. Mạch ñiện ñiều khiển mô hình vô lăng
• 4.2.2. Cảm biến dòng ACS712
• 4.3. Giới thiệu Card LabVIEW 9090
• 4.4. Lập trình tái tạo cảm giác lái và ổn ñịnh vô lăng tại vị trí giới hạn quay vòng
• 4.4.1. Giao diện lập trình và ñiều khiển cảm giác lái
• 4.4.1.1. Giao diện ñiều khiển
• 4.4.1.2. Giao diện lập trình cảm giác lái
• 4.4.2. Giao diện lập trình ổn ñịnh vô lăng tại vị trí giới hạn quay vòng
• 4.4.2.1. Giao diện ñiều khiển
• 4.4.2.2. Giao diện lập trình thuật toán ổn ñịnh vô lăng
• 4.1. Các thông số mô phỏng
• 4.2. Ví dụ mô phỏng
• 5. CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1 Các bài báo gởi ñăng tạp chí khoa học công nghệ GTVT 1 - Nghiên cứu các thuật toán tái tạo cảm giác xúc giác lái trên vô lăng ô tô 2 - Nghiên cứu ổn ñịnh vô lăng trong hệ thống lái không trục lái
• PHỤ LỤC 2 Bảng vẽ thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái

I. Tổng quan về nghiên cứu ổn định hệ thống lái không trục lái

Nghiên cứu về hệ thống lái ô tô không trục lái (Steer-by-Wire - SBW) đang trở thành xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Công nghệ này không chỉ giúp giảm trọng lượng xe mà còn cải thiện không gian bên trong buồng lái. Hệ thống SBW cho phép người lái điều khiển xe thông qua các cảm biến và tín hiệu điện, thay vì sử dụng trục lái truyền thống. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc cải tiến tính năng và an toàn của xe.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái không trục

Hệ thống lái không trục là công nghệ cho phép điều khiển xe mà không cần trục lái vật lý. Thay vào đó, các cảm biến sẽ ghi nhận góc quay của vô lăng và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển điện tử (ECU) để điều khiển bánh xe. Điều này giúp cải thiện tính linh hoạt và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến cơ cấu lái truyền thống.

1.2. Lợi ích của công nghệ lái không trục

Công nghệ SBW mang lại nhiều lợi ích như giảm trọng lượng xe, tăng không gian bên trong, và giảm thiểu rò rỉ dầu. Hệ thống này cũng cho phép thiết kế xe linh hoạt hơn, giúp cải thiện hiệu suất và tính năng an toàn cho người lái.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hệ thống lái không trục

Mặc dù công nghệ lái không trục mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Một trong những vấn đề lớn nhất là việc mất cảm giác lái khi không còn trục lái. Điều này có thể dẫn đến cảm giác không an toàn cho người lái, đặc biệt là trong các tình huống khẩn cấp.

2.1. Mất cảm giác lái và ảnh hưởng đến an toàn

Khi loại bỏ trục lái, người lái có thể cảm thấy thiếu sự kết nối với xe. Điều này có thể gây ra sự lo lắng và giảm khả năng phản ứng trong các tình huống khẩn cấp. Việc tái tạo cảm giác lái thực tế là một thách thức lớn trong nghiên cứu này.

2.2. Ổn định vô lăng tại vị trí giới hạn

Một vấn đề khác là sự ổn định của vô lăng tại vị trí giới hạn quay vòng. Khi vô lăng được xoay đến vị trí khóa, người lái có thể không cảm nhận được độ cứng của bức tường ảo, dẫn đến cảm giác không chắc chắn. Nghiên cứu cần tìm ra các phương pháp để cải thiện cảm giác này.

III. Phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống lái không trục

Để giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống lái không trục, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc tái tạo cảm giác lái và ổn định vô lăng thông qua các thuật toán điều khiển tiên tiến.

3.1. Thuật toán tái tạo cảm giác lái

Các thuật toán tái tạo cảm giác lái sử dụng dữ liệu từ cảm biến để mô phỏng cảm giác lái thực tế. Điều này giúp người lái cảm nhận được độ cứng và phản hồi từ vô lăng, tạo ra trải nghiệm lái an toàn hơn.

3.2. Phương pháp ổn định vô lăng

Nghiên cứu đã đề xuất các phương pháp ổn định vô lăng tại vị trí giới hạn quay vòng. Các phương pháp này sử dụng các bộ điều khiển bị động để duy trì sự ổn định và cảm giác lái cho người điều khiển.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống lái không trục

Công nghệ hệ thống lái không trục đã được áp dụng trong nhiều mẫu xe hiện đại. Các nhà sản xuất ô tô đang tích cực nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới sử dụng công nghệ này để cải thiện tính năng và an toàn cho người lái.

4.1. Các mẫu xe ứng dụng công nghệ SBW

Nhiều mẫu xe điện hiện đại như Nissan Leaf và GM Hy-Wire đã áp dụng công nghệ SBW. Những mẫu xe này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn mang lại trải nghiệm lái an toàn và thoải mái hơn cho người sử dụng.

4.2. Kết quả nghiên cứu và thí nghiệm

Các thí nghiệm thực tế đã chứng minh rằng các phương pháp ổn định vô lăng và tái tạo cảm giác lái có thể cải thiện đáng kể trải nghiệm lái. Kết quả cho thấy sự ổn định và cảm giác lái được cải thiện so với các hệ thống truyền thống.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của hệ thống lái không trục

Nghiên cứu về hệ thống lái không trục đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp ô tô. Với sự phát triển của công nghệ, các giải pháp mới sẽ được đưa ra để giải quyết các thách thức hiện tại, từ đó nâng cao tính an toàn và trải nghiệm lái cho người sử dụng.

5.1. Tương lai của công nghệ lái không trục

Công nghệ SBW hứa hẹn sẽ trở thành tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp ô tô trong tương lai. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện cảm giác lái và ổn định vô lăng, nhằm mang lại trải nghiệm lái tốt nhất cho người sử dụng.

5.2. Các xu hướng nghiên cứu mới

Các xu hướng nghiên cứu mới sẽ bao gồm việc tích hợp công nghệ AI và machine learning vào hệ thống lái không trục, giúp cải thiện khả năng phản hồi và an toàn cho người lái.