Mô Hình và Mô Phỏng Hệ Thống ABS, TCS, VSC trong Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô

Trang bìa phụ

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Phiếu nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Phiếu nhận xét của giáo viên phản biện

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các từ viết tắt

Danh mục các bảng biểu

Danh mục các hình ảnh

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1. Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

1.1.1. Tính cấp thiết

1.1.2. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.3. Giới hạn đề tài

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Nội dung và bố cục của đề tài

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG ABS – TCS – VSC

2.1. Tổng quan về hệ thống ABS

2.1.1. Giới thiệu chung

2.1.2. Lịch sử phát triển

2.1.3. Yêu cầu của hệ thống ABS

2.1.4. Đặc tính trượt khi phanh

2.1.5. Phạm vi điều khiển ABS

2.1.6. Cấu tạo hệ thống ABS thủy lực

2.1.6.1. Cảm biến tốc độ bánh xe

2.1.6.2. Bộ điều khiển ABS

2.1.6.3. Bộ chấp hành thủy lực

2.1.7. Cấu tạo hệ thống ABS khí nén

2.1.7.1. Máy nén và van điều chỉnh áp suất

2.1.7.2. Bộ sấy khí

2.1.7.3. Bình chứa khí

2.1.7.4. Van an toàn và van một chiều

2.1.7.5. Bàn đạp phanh

2.1.7.6. Van xả nhanh

2.1.7.7. Bộ chấp hành ABS

2.1.8. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS thủy lực

2.1.8.1. Trường hợp ABS không hoạt động hoặc ở pha tăng áp

2.1.8.2. Trường hợp ABS hoạt động ở pha giữ áp

2.1.8.3. Trường hợp ABS hoạt động ở pha giảm áp

2.1.9. Các chế độ làm việc của hệ thống ABS khí nén

2.1.9.1. Trường hợp ABS không hoạt động hoặc ở pha tăng áp

2.1.9.2. Trường hợp ABS hoạt động ở pha giảm áp

2.1.9.3. Trường hợp ABS hoạt động ở pha giữ áp

2.1.10. Mục tiêu của hệ thống ABS

2.1.11. Quá trình hoạt động hệ thống ABS

2.2. Tổng quan về hệ thống TCS

2.2.1. Giới thiệu chung

2.2.2. Lịch sử phát triển

2.2.3. Nguyên lý hoạt động

2.2.3.1. Khi phanh bình thường

2.2.3.2. Khi tăng tốc

2.3. Tổng quan về hệ thống VSC

2.3.1. Giới thiệu chung

2.3.2. Chức năng của VSC

2.3.3. Quay vòng của ô tô

2.3.4. Mối quan hệ giữa lực hướng tâm và lực ly tâm khi xe quay vòng

2.3.5. Thiếu lái và thừa lái

2.3.6. Chu trình điều khiển hệ thống VSC

2.3.7. Quá trình điều khiển VSC

2.3.8. Các tín hiệu đầu vào

2.3.9. Các trường hợp điều khiển của hệ thống

2.3.10. So sánh tổng quát giữa xe có VSC và xe không có VSC

2.3.11. Nguyên lý hoạt động của bộ chấp hành VSC

2.3.11.1. Trường hợp hạn chế tình trạng trượt của bánh trước

2.3.11.2. Trường hợp hạn chế tình trạng trượt của bánh sau

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Giới thiệu các phần mềm

3.2. Cơ sở lý thuyết về hệ thống ABS

3.2.1. Đặc tính của ma sát

3.2.2. Hệ số trượt và hệ số bám khi phanh

3.2.3. Tác hại của trượt lết khi phanh

3.2.4. Công nghệ xác định vận tốc của ô tô ngày nay

3.3. Bộ điều khiển PID Controller

3.3.1. Giới thiệu tổng quan về bộ điều khiển PID Controller

3.3.2. Ứng dụng PID Controller trong điều khiển hệ thống ABS

3.3.3. Cơ sở lập trình và các hàm tính toán của từng thành phần trong bộ điều khiển PID

3.4. Cơ sở lý thuyết về hệ thống TCS

3.4.1. Phương trình thân xe

3.4.2. Góc trượt và tỷ số trượt

3.4.3. Phương trình mô hình lốp theo chiều dọc kết hợp

3.4.4. Động lực học bánh xe

3.4.5. Mô hình điều khiển

3.4.5.1. Tỷ lệ góc xoay mong muốn (Desired Yaw Rate)

3.4.5.2. Góc trượt bên mong muốn (Desired Side-slip Angle)

3.4.5.3. Giá trị giới hạn trên của tỷ lệ góc xoay mục tiêu và góc trượt

3.5. Cơ sở lý thuyết về hệ thống VSC

3.5.1. Mô hình điều khiển hệ thống VSC

3.5.2. Nguyên tắc thiết kế hệ thống VSC

3.5.2.1. Theo dõi độ chệch hướng (Yaw-Rate Following)

3.5.2.2. Ước tính và điều chỉnh góc trượt ngang (Slip-Angle Estimation and Regulation)

4. CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ

4.1. Mô phỏng hệ thống ABS

4.1.1. Thiết lập điều kiện mô phỏng

4.1.2. Bộ điều khiển On – Off Controller

4.1.3. Mô phỏng hệ thống ABS Controller

4.1.4. Mô phỏng hệ thống No – ABS Controller

4.1.5. Bộ điều khiển P Controller

4.1.6. Bộ điều khiển PI Controller

4.1.7. Bộ điều khiển PID Controller

4.2. Mô phỏng hệ thống TCS

4.2.1. Thiết lập điều kiện mô phỏng

4.2.2. Bộ điều khiển On – Off Controller

4.3. Mô phỏng hệ thống VSC

4.3.1. Thiết lập điều kiện mô phỏng

4.3.2. Tạo dữ liệu thông số kỹ thuật Toyota Camry 2018

4.3.3. Thay đổi thông số xe

4.3.4. Tạo thông số xe Toyota Camry 2018 có trang bị VSC

4.3.5. Tạo thông số xe Toyota Camry 2018 không trang bị VSC

4.3.6. Chỉnh tốc độ xe

4.3.7. Chạy mô phỏng và xuất đồ thị

4.3.8. So sánh bộ điều khiển ABS và No – ABS Controller

4.3.9. So sánh bộ điều khiển PI và bộ điều khiển On – Off

4.3.10. So sánh bộ điều khiển TCS và No – TCS Controller

4.3.11. So sánh bộ điều khiển VSC và No – VSC Controller

4.3.12. So sánh tính ổn định của xe khi đổi làn đột ngột ở vận tốc 80 km/h

4.3.13. So sánh tính ổn định của xe khi đổi làn đột ngột ở vận tốc 120 km/h

4.4. Đánh giá hiệu quả mô phỏng

4.4.1. Đánh giá hiệu quả của các bộ điều khiển trong hệ thống ABS

4.4.2. Đánh giá hiệu quả của các bộ điều khiển trong hệ thống TCS

4.4.3. Đánh giá hiệu quả của các bộ điều khiển trong hệ thống VSC

5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ

5.1. Nội dung nghiên cứu thi công

5.2. Nghiên cứu thi công phần cơ khí

5.2.1. Tổng quan về hệ thống phanh ABS – TCS thủy khí

5.2.1.1. Giới thiệu chung

5.2.1.2. Cấu tạo của hệ thống

5.2.2. Thi công phần cơ khí

5.2.2.1. Chuẩn bị và kiểm tra các bộ phận

5.2.2.2. Tiến hành thi công

5.3. Nghiên cứu thi công phần điều khiển

5.3.1. Thiết lập bộ điều khiển

5.3.1.1. Cấu trúc bộ điều khiển

5.3.1.2. Dữ liệu điều khiển

5.3.2. Thi công phần điều khiển

5.3.2.1. Chuẩn bị và kiểm tra linh kiện

5.3.2.2. Tiến hành thử nghiệm hệ thống điều khiển bên ngoài mô hình

5.3.2.3. Tiến hành thi công hệ thống điều khiển trên mô hình

5.3.3. Thiết kế sơ đồ mô hình và bảng tên

5.3.4. Hướng dẫn sử dụng mô hình

5.3.4.1. Giới thiệu về mô hình

5.3.4.2. Lưu ý trước khi sử dụng

5.3.4.3. Hướng dẫn sử dụng

5.3.4.4. Các sự cố thường gặp

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Mô Hình và Mô Phỏng Hệ Thống ABS TCS VSC

Mô hình và mô phỏng các hệ thống ABS, TCS, VSC là một phần quan trọng trong công nghệ kỹ thuật ô tô. Những hệ thống này giúp cải thiện độ an toàn và hiệu suất của xe. Hệ thống ABS (Anti-lock Braking System) ngăn chặn bánh xe bị bó cứng khi phanh, trong khi TCS (Traction Control System) kiểm soát lực kéo và VSC (Vehicle Stability Control) đảm bảo sự ổn định của xe trong các tình huống khó khăn. Việc nghiên cứu và phát triển các mô hình này không chỉ giúp nâng cao an toàn giao thông mà còn giảm thiểu tai nạn.

1.1. Giới thiệu về các hệ thống ABS TCS VSC

Hệ thống ABS, TCS và VSC là những công nghệ tiên tiến trong ngành công nghiệp ô tô. ABS giúp duy trì khả năng điều khiển khi phanh, TCS ngăn chặn hiện tượng trượt bánh xe, và VSC hỗ trợ duy trì sự ổn định của xe khi vào cua. Những hệ thống này hoạt động đồng bộ để đảm bảo an toàn tối đa cho người lái.

1.2. Tầm quan trọng của mô phỏng trong nghiên cứu

Mô phỏng là công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống ABS, TCS, VSC. Nó cho phép các kỹ sư kiểm tra và tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống này trong môi trường ảo trước khi áp dụng thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình phát triển.

II. Vấn đề và Thách thức trong Mô Hình Hệ Thống ABS TCS VSC

Mặc dù các hệ thống ABS, TCS, VSC đã được phát triển mạnh mẽ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc mô phỏng và triển khai chúng. Các vấn đề như độ chính xác của mô hình, khả năng tương thích với các loại xe khác nhau và điều kiện đường xá khác nhau cần được giải quyết. Việc thiếu dữ liệu thực tế cũng là một rào cản lớn trong việc phát triển các mô hình chính xác.

2.1. Độ chính xác của mô hình mô phỏng

Độ chính xác của mô hình mô phỏng là yếu tố quyết định đến hiệu quả của hệ thống. Các mô hình cần phản ánh đúng các đặc tính vật lý của xe và điều kiện đường xá để đảm bảo tính khả thi trong thực tế.

2.2. Khả năng tương thích với các loại xe

Mỗi loại xe có cấu trúc và đặc tính khác nhau, do đó, việc phát triển một mô hình chung cho tất cả các loại xe là một thách thức lớn. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để đảm bảo rằng các hệ thống này có thể hoạt động hiệu quả trên nhiều loại phương tiện khác nhau.

III. Phương pháp Mô Phỏng Hệ Thống ABS TCS VSC Hiệu Quả

Để mô phỏng hiệu quả các hệ thống ABS, TCS, VSC, cần áp dụng các phương pháp hiện đại như sử dụng phần mềm CarSim và Matlab-Simulink. Những phần mềm này cho phép mô phỏng các tình huống thực tế và phân tích hiệu suất của hệ thống trong nhiều điều kiện khác nhau. Việc sử dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến cũng giúp tối ưu hóa hoạt động của các hệ thống này.

3.1. Sử dụng phần mềm CarSim trong mô phỏng

Phần mềm CarSim cung cấp một môi trường mô phỏng thực tế cho các hệ thống ABS, TCS, VSC. Nó cho phép người dùng tạo ra các kịch bản lái xe khác nhau và đánh giá hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

3.2. Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng

Matlab-Simulink là công cụ mạnh mẽ cho việc mô phỏng và phân tích các hệ thống điều khiển. Việc sử dụng Matlab-Simulink giúp tối ưu hóa các thuật toán điều khiển cho hệ thống ABS, TCS, VSC, từ đó nâng cao hiệu suất và độ an toàn của xe.

IV. Ứng dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Hệ Thống ABS TCS VSC

Các nghiên cứu và mô phỏng hệ thống ABS, TCS, VSC đã cho thấy những kết quả tích cực trong việc cải thiện an toàn giao thông. Việc áp dụng các hệ thống này trên xe buýt và các phương tiện giao thông công cộng đã giúp giảm thiểu tai nạn và nâng cao trải nghiệm lái xe. Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các hệ thống này có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao.

4.1. Kết quả từ mô phỏng thực tế

Các mô phỏng đã chỉ ra rằng hệ thống ABS giúp giảm khoảng cách phanh và tăng khả năng điều khiển xe trong các tình huống khẩn cấp. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ này là cần thiết để nâng cao an toàn giao thông.

4.2. Ứng dụng trên xe buýt và phương tiện công cộng

Việc áp dụng hệ thống ABS, TCS, VSC trên xe buýt đã giúp giảm thiểu tai nạn giao thông trong thành phố. Các nghiên cứu cho thấy rằng các phương tiện này hoạt động ổn định hơn và giảm thiểu tình trạng trượt bánh xe trong điều kiện đường xá khó khăn.

V. Kết luận và Tương lai của Mô Hình Hệ Thống ABS TCS VSC

Mô hình và mô phỏng hệ thống ABS, TCS, VSC đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao an toàn giao thông. Tương lai của các hệ thống này hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến với sự phát triển của công nghệ. Việc nghiên cứu và phát triển các mô hình chính xác hơn sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và an toàn cho các phương tiện giao thông.

5.1. Hướng phát triển công nghệ trong tương lai

Công nghệ sẽ tiếp tục phát triển, với việc tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy vào các hệ thống ABS, TCS, VSC. Điều này sẽ giúp cải thiện khả năng dự đoán và phản ứng của hệ thống trong các tình huống khẩn cấp.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu liên tục

Nghiên cứu liên tục là cần thiết để cải thiện các hệ thống ABS, TCS, VSC. Việc thu thập dữ liệu thực tế và phân tích sẽ giúp phát triển các mô hình chính xác hơn, từ đó nâng cao an toàn giao thông.

Nghiên Cứu Thi Công Mô Hình và Mô Phỏng Các Hệ Thống ABS, TCS, VSC