Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục cho ô tô điều khiển từ xa

• Tác giả: Nguyễn Như Xuân Phúc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Bá Hải
• Trường học: Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Cơ khí Động Lực
• Đề tài: Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục lái phục vụ điều khiển ô tô từ xa
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
• ABSTRACT
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• KÝ HIỆU
• 1. PHẦN I: DẪN NHẬP
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.2.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Điểm mới của đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Phạm vi nghiên cứu
• 1.7. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới
• 1.7.1. Tình hình trong nước
• 1.7.2. Tình hình trên thế giới
• 2. PHẦN II: NỘI DUNG
• 2. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô
• 1.1.1. Công dụng của hệ thống lái
• 1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái
• 1.1.3. Các góc đặt bánh xe trong hệ thống lái
• 1.2. Sự phát triển của hệ thống lái trên ô tô
• 1.3. Khái niệm hệ thống STEER-BY-WIRE trên ô tô
• 1.3.1. Xe ô tô điện Mini Land Glider của Nissan
• 1.3.2. The GM Hy-wire
• 1.3.3. Sản phẩm của Mercedes và Su Rui của BYD Trung Quốc
• 1.3.4. Những lợi ích kỹ thuật của hệ thống STEER-BY-WIRE
• 1.4. Những cải tiến của hệ thống STEER-BY-WIRE
• 1.5. Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (HAPTICS)
• 1.5.1. Ứng dụng công nghệ haptics
• 1.5.1.1. Đối với ô tô
• 1.5.1.2. Con người tương tác với robot
• 1.6. Giới thiệu phần mềm LabVIEW
• 1.7. Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC
• 1.7.1. Khái niệm thuật toán PID
• 1.7.2. Bản chất toán học của thuật toán PID
• 1.7.3. Thực hành điều khiển PID cho động cơ DC
• 1.7.4. Các lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển PID
• 1.7.5. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng thuật toán PID
• 1.7.6. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu P
• 1.7.7. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PI
• 1.7.8. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PID
• 3. CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN TÁI TẠO CẢM GIÁC LÁI
• 2.1. Giới thiệu về hệ thống lái không trục (SBW)
• 2.2. Các phương pháp tái tạo cảm giác lái
• 2.2.1. Phương pháp tiếp cận dựa trên động học
• 2.2.2. Phương pháp dựa trên biểu đồ mô-men
• 2.2.3. Phương pháp dựa trên cảm biến mô-men xoắn
• 2.2.4. Phương pháp đo dựa trên cường độ dòng điện
• 2.2.4.1. Giới thiệu phương pháp đo dòng điện
• 2.2.4.2. Sự tái tạo cảm giác lái
• 4. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG, XÂY DỰNG PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
• 3.1. Thiết kế phần cứng
• 3.1.1. Giới thiệu sơ đồ hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa
• 3.1.2. Chế tạo phần cơ khí của hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa
• 3.1.3. Chuyển đổi cơ cấu lái thường sang cơ cấu lái không trục lái
• 3.1.4. Vô lăng điều khiển hệ thống lái
• 3.1.5. Chọn động cơ DC để dẫn động cơ cấu lái
• 3.2. Xây dựng phần mềm điều khiển hệ thống lái SBW điều khiển từ xa
• 3.2.1. Phần điện mô hình hệ thống lái không trục lái
• 3.2.2. Cảm biến dòng điện ACS712
• 3.2.3. Laptop dùng cho Server và Client
• 3.2.4. Giới thiệu Card USB HDL 9090
• 3.2.5. Mạch điện điều khiển mô hình vô lăng
• 3.2.6. Lập trình tái tạo cảm giác lái mô hình
• 3.2.6.1. Giao diện điều khiển
• 3.2.6.2. Giao diện lập trình mô hình
• 3.2.7. Thuật toán và lập trình hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa
• 3.2.7.1. Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho xe có hệ thống lái SBW điều khiển từ xa
• 3.2.7.2. Thiết kế phần mềm
• 5. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Kế hoạch và kết quả thử nghiệm
• 4.1.1. Kế hoạch thực nghiệm
• 4.1.2. Tiến hành thực nghiệm
• 4.2. Đo thời gian trễ của hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa
• 4.2.1. Thuật toán tính thời gian trễ của hệ thống lái SBW điều khiển từ xa
• 4.2.2. Thuật toán đo thời gian trễ
• 6. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu hệ thống lái không trục cho ô tô điều khiển từ xa

Hệ thống lái không trục cho ô tô điều khiển từ xa đang trở thành một xu hướng mới trong ngành công nghiệp ô tô. Công nghệ này không chỉ giúp cải thiện tính linh hoạt và an toàn cho xe mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phát triển và hoàn thiện hệ thống lái không trục, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về điều khiển từ xa.

1.1. Định nghĩa và vai trò của hệ thống lái không trục

Hệ thống lái không trục (Steer-By-Wire) là công nghệ cho phép điều khiển hướng đi của xe mà không cần sử dụng cơ cấu lái truyền thống. Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích như giảm trọng lượng xe, tăng độ chính xác và cải thiện cảm giác lái cho người điều khiển.

1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống lái không trục

Hệ thống lái không trục đã được nghiên cứu và phát triển từ những năm 2000, với nhiều ứng dụng trong các mẫu xe điện và xe tự lái. Các hãng xe lớn như Nissan và GM đã tiên phong trong việc áp dụng công nghệ này vào sản phẩm của họ.

II. Những thách thức trong việc phát triển hệ thống lái không trục

Mặc dù hệ thống lái không trục mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc phát triển công nghệ này cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ tin cậy, độ trễ trong điều khiển và cảm giác lái thực tế là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Độ tin cậy của hệ thống lái không trục

Độ tin cậy là yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống lái không trục. Các nghiên cứu cho thấy rằng hệ thống cần phải đảm bảo hoạt động ổn định trong mọi điều kiện thời tiết và môi trường.

2.2. Thời gian trễ trong điều khiển

Thời gian trễ giữa lệnh điều khiển và phản hồi của hệ thống là một trong những thách thức lớn. Việc giảm thiểu thời gian trễ sẽ giúp cải thiện trải nghiệm lái và tăng tính an toàn cho người sử dụng.

III. Phương pháp nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục

Nghiên cứu này sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để phát triển hệ thống lái không trục, bao gồm thiết kế phần cứng, lập trình phần mềm và thử nghiệm thực tế. Các bước này sẽ giúp đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn.

3.1. Thiết kế phần cứng cho hệ thống lái không trục

Thiết kế phần cứng bao gồm việc lựa chọn các linh kiện điện tử phù hợp, như cảm biến và động cơ, để đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và hiệu quả.

3.2. Lập trình phần mềm điều khiển

Phần mềm điều khiển được phát triển bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình hiện đại, nhằm đảm bảo khả năng tương tác và điều khiển chính xác giữa người lái và hệ thống.

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

Hệ thống lái không trục có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ xe quân sự đến xe tự lái. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn tăng cường tính an toàn cho người sử dụng.

4.1. Ứng dụng trong xe quân sự

Hệ thống lái không trục có thể được sử dụng trong các phương tiện quân sự, giúp điều khiển xe từ xa trong các tình huống nguy hiểm mà không cần sự hiện diện của người lái.

4.2. Ứng dụng trong xe tự lái

Công nghệ này cũng là một phần quan trọng trong việc phát triển xe tự lái, giúp cải thiện khả năng điều khiển và an toàn cho người sử dụng.

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

Hệ thống lái không trục đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp ô tô. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, hệ thống này hứa hẹn sẽ trở thành tiêu chuẩn trong tương lai.

5.1. Kết luận về nghiên cứu

Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng hệ thống lái không trục có nhiều tiềm năng trong việc cải thiện hiệu suất và an toàn cho ô tô điều khiển từ xa.

5.2. Triển vọng phát triển trong tương lai

Với sự phát triển của công nghệ, hệ thống lái không trục sẽ ngày càng được cải tiến, mở ra nhiều ứng dụng mới trong ngành công nghiệp ô tô và các lĩnh vực khác.