Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu và phát triển hệ thống ga gián tiếp bằng điện tử cho ô tô từ xa

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu phát triển hệ thống ga gián tiếp điện tử cho điều khiển ô tô từ xa, nâng cao hiệu suất và an toàn.

• Tác giả: Trần Xuân Trình
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Bá Hải
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Khai Thác Và Bảo Trì Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Hệ Thống Ga Gián Tiếp Điện Tử Cho Ô Tô Từ Xa
• Loại tài liệu: luận văn cao học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan và lí do chọn đề tài
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2.1. Các kết quả nghiên cứu nước ngoài
• 1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
• 1.3.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5. Điểm mới của đề tài
• 1.6. Giới hạn đề tài
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện
• 1.7.1. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7.2. Kế hoạch thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Chức năng của bướm ga
• 2.1.1. Hệ thống ga trực tiếp
• 2.1.2. Hệ thống điều khiển ga gián tiếp
• 2.1.2.1. Mô đun chân bàn đạp ga điện tử
• 2.1.2.2. ECU điều khiển
• 2.1.3. Ưu và nhược điểm
• 2.1.4. Hệ thống ga gián tiếp từ xa
• 2.1.5. Các hệ thống ga được so sánh qua bảng sau
• 2.1.6. Tình hình các hãng đầu tư nghiên cứu hệ thống ga gián tiếp
• 2.1.7. Các vấn đề khó khăn đặt ra khi thiết kế hệ thống ga gián tiếp
• 2.2. Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics)
• 2.2.1. Ứng dụng của công nghệ Haptics
• 2.2.1.1. Ứng dụng trên ô tô
• 2.2.1.2. Ứng dụng haptic trong robot giống người
• 2.2.1.3. Ứng dụng haptic trong y tế
• 2.2.1.4. Haptic cho người mù
• 2.2.1.5. Ứng dụng haptic trong công nghệ thông tin
• 2.3. Giới thiệu phần mềm LabVIEW
• 2.3.1. Ứng dụng LabVIEW trong thực tế
• 2.3.2. Lập trình với LabVIEW
• 2.4. Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC
• 2.4.1. Khái niệm về thuật toán PID
• 2.4.2. Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID
• 2.5. Lí thuyết điều khiển từ xa
• 2.5.1. Giới thiệu về mạng không dây
• 2.5.2. Tiêu chuẩn mạng không dây hiện nay
• 2.5.3. Kỹ thuật truyền tín hiệu trong mạng không dây
• 2.5.3.1. DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum
• 2.5.4. Truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến mạng 3G
• 2.5.4.1. Khái niệm mạng 3G
• 2.5.4.3. Các thiết bị cần thiết để kết nối 3G
• 2.5.6. Thuật toán điều khiển từ xa qua mạng 3G
• 2.5.6.1. Chương trình truyền dữ liệu từ máy Server
• 2.5.6.2. Chương trình nhận dữ liệu từ máy Client
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA GIÁN TIẾP TỪ XA
• 3.1. Thiết kế phần cứng
• 3.1.1. Giới thiệu sơ đồ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa
• 3.1.2. Chế tạo phần cơ khí của mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa
• 3.1.3. Chế tạo cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa
• 3.1.4. Bộ cảm biến đo tốc độ Encoder
• 3.2. Xây dựng phần mềm hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa
• 3.2.1. Giới thiệu chung các bộ phận của hệ thống ga gián tiếp từ xa
• 3.2.1.1. Bàn đạp ga
• 3.2.1.2. Laptop dùng cho server và Client
• 3.2.1.3. Giới thiệu card USB HDL 9090
• 3.2.1.4. Chọn động cơ điện một chiều điều khiển hệ thống ga
• 3.2.2. Thiết kế phần điện của mô hình
• 3.2.2.1. Mạch điện được thiết kế điều khiển trong nhà
• 3.2.2.2. Mạch điện điều khiển ga được điều khiển gián tiếp
• 3.3. Thuật toán và lập trình hệ thống điều khiển ga
• 3.3.1. Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa
• 3.3.2. Thiết kế phần mềm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Kịch bản thử nghiệm và kết quả thử
• 4.1.1. Kịch bản thực nghiệm
• 4.1.2. Kết quả thực nghiệm
• 4.1.3. Đường đặc tuyến của ga và đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa qua đường đặc tuyến
• 4.2. Đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa bằng thuật toán
• 4.2.1. Thuật toán tính thời gian trễ trên hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa
• 4.2.2. Thuật toán đo thời gian trễ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: Một số khối (hàm thức) phổ biến trong của LabVIEW
• A1. Cấu trúc một số vòng lặp
• A2. Một số hàm Delay thời gian. Cách lấy các hàm tính toán và so sánh
• PHỤ LỤC B: Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC
• B1. Khái niệm về thuật toán PID
• B2. Các lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển PID
• B3. Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID
• B3.1. Điều khiển vị trí động cơ DC khâu P
• B3.2. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PI
• B3.3. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PID

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống ga gián tiếp điện tử

Hệ thống ga gián tiếp điện tử là một phần quan trọng trong công nghệ ô tô hiện đại. Hệ thống ga điện tử cho phép điều khiển bướm ga mà không cần sử dụng cơ cấu cơ khí truyền thống. Điều này mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng điều khiển chính xác hơn và giảm thiểu độ trễ trong phản hồi. Công nghệ ga gián tiếp đã được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống như kiểm soát hành trình (ACC) và kiểm soát lực kéo (TCS). Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của xe mà còn cải thiện tính an toàn và tiện nghi cho người sử dụng. Theo một nghiên cứu, độ trễ của tín hiệu trong hệ thống ga gián tiếp có thể ảnh hưởng đến khả năng tăng tốc của xe, điều này cho thấy tầm quan trọng của việc tối ưu hóa hệ thống này.

1.1. Lý do chọn đề tài

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử và điều khiển từ xa đã tạo ra nhu cầu ngày càng cao về các hệ thống điều khiển thông minh trong ô tô. Nghiên cứu ô tô từ xa không chỉ phục vụ cho mục đích quân sự mà còn cho các ứng dụng dân sự như giám sát và an ninh. Việc cải thiện hệ thống điều khiển ô tô thông qua công nghệ hiện đại giúp nâng cao tính tiện nghi và an toàn cho người lái. Đặc biệt, việc đánh giá độ trễ và thời gian tăng tốc của xe là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm lái xe. Do đó, đề tài này được chọn nhằm nghiên cứu và phát triển hệ thống ga gián tiếp điện tử phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa.

II. Cơ sở lý thuyết về hệ thống ga gián tiếp

Hệ thống ga gián tiếp hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển điện tử, trong đó các tín hiệu từ bàn đạp ga được chuyển đổi thành tín hiệu điện để điều khiển bướm ga. Cảm biến ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu và truyền tải đến ECU điều khiển. Hệ thống này cho phép điều khiển chính xác hơn so với các hệ thống cơ khí truyền thống. Một trong những ưu điểm nổi bật của công nghệ ô tô hiện đại là khả năng tự động hóa, giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường tính an toàn. Tuy nhiên, việc thiết kế và triển khai hệ thống này cũng gặp phải nhiều thách thức, bao gồm độ trễ trong truyền tín hiệu và khả năng tương thích với các hệ thống hiện có.

2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ga

Hệ thống ga gián tiếp sử dụng một động cơ điện để điều khiển vị trí của bướm ga. Khi người lái nhấn bàn đạp ga, tín hiệu sẽ được gửi đến ECU để xử lý. Sau đó, ECU sẽ điều khiển động cơ điện để điều chỉnh bướm ga theo yêu cầu. Điều này cho phép xe duy trì tốc độ và tăng tốc một cách mượt mà hơn. Hệ thống này cũng có khả năng hoạt động trong hai chế độ: điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa. Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của xe mà còn nâng cao trải nghiệm lái xe cho người sử dụng.

III. Kết quả thực nghiệm và phân tích

Trong quá trình thực nghiệm, độ trễ của tín hiệu khi truyền qua mạng 3G đã được đo đạc và phân tích. Kết quả cho thấy rằng độ trễ này có thể ảnh hưởng đến khả năng tăng tốc của xe. Việc so sánh giữa điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa cho thấy rằng mặc dù có độ trễ, nhưng hệ thống vẫn có thể duy trì hiệu suất tương đối tốt. Giải pháp ga điện tử đã chứng minh được tính khả thi trong việc điều khiển ô tô từ xa, mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong tương lai. Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao tính an toàn mà còn tạo ra những trải nghiệm mới cho người lái.

3.1. Đánh giá độ trễ và hiệu suất

Độ trễ trong hệ thống ga gián tiếp là một yếu tố quan trọng cần được xem xét. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng độ trễ có thể dao động tùy thuộc vào điều kiện mạng và thiết bị sử dụng. Việc đánh giá độ trễ không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống mà còn đảm bảo an toàn cho người lái. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng độ trễ quá cao có thể dẫn đến tình trạng mất kiểm soát khi tăng tốc, do đó việc tối ưu hóa hệ thống là rất cần thiết.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử và tự động hóa, ngành công nghiệp ô tô đã chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ với sự xuất hiện của các hệ thống điều khiển thông minh. Theo ước tính, các hệ thống điều khiển ga điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tính tiện nghi và an toàn chủ động trên xe, góp phần cải thiện hiệu suất vận hành và giảm thiểu tai nạn giao thông. Đề tài “Nghiên cứu và phát triển hệ thống ga gián tiếp bằng điện tử phục vụ ô tô điều khiển từ xa” được thực hiện nhằm thiết kế và đánh giá một hệ thống điều khiển ga gián tiếp qua mạng 3G, phục vụ cho các ứng dụng điều khiển từ xa trong lĩnh vực khai thác và bảo trì ô tô, máy kéo.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm: thiết kế cơ cấu điều khiển ga gián tiếp, lập trình điều khiển qua mạng 3G, đo đạc độ trễ tín hiệu và đánh giá độ đáp ứng tăng tốc của xe khi điều khiển từ xa. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên một mẫu xe sân golf 4 chỗ, vận tốc tối đa 30 km/h, thử nghiệm trong khuôn viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh vào năm 2012. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các hệ thống điều khiển từ xa an toàn, hiệu quả, góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ thông minh trong ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, đặc biệt trong các môi trường đòi hỏi điều khiển không có người lái trực tiếp như quân sự, an ninh và giám sát.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Hệ thống ga điện tử gián tiếp (Throttle-by-wire): Thay thế liên kết cơ khí truyền thống bằng cơ cấu điều khiển điện tử, sử dụng cảm biến vị trí bàn đạp ga, ECU điều khiển và mô tơ điện một chiều 12V để điều khiển bướm ga. Hệ thống này cho phép điều khiển chính xác lượng nhiên liệu và không khí vào động cơ, nâng cao hiệu suất và an toàn.

• Thuật toán điều khiển PID: Ứng dụng trong điều khiển vị trí động cơ DC, giúp duy trì vị trí bướm ga theo tín hiệu điều khiển từ xa, đảm bảo độ ổn định và đáp ứng nhanh của hệ thống.

• Mạng không dây 3G và giao thức TCP/IP: Được sử dụng để truyền tín hiệu điều khiển từ xa, với các kỹ thuật truyền dữ liệu như DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) và các cơ chế giảm va chạm như CSMA/CA, RTS/CTS nhằm giảm độ trễ và tăng độ tin cậy truyền thông.

• Cảm giác xúc giác (Haptics): Ứng dụng trong việc tạo phản hồi lực cho người điều khiển, giúp cải thiện trải nghiệm và độ chính xác khi điều khiển từ xa.

Các khái niệm chính bao gồm: bướm ga, ECU, mô tơ DC, thuật toán PID, mạng 3G, độ trễ tín hiệu, điều khiển từ xa, cảm biến vị trí, và giao thức truyền thông.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các thử nghiệm thực tế trên mô hình xe sân golf 4 chỗ, vận tốc tối đa 30 km/h, trong khuôn viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu nghiên cứu là một chiếc xe được trang bị hệ thống điều khiển ga gián tiếp và các thiết bị đo đạc tín hiệu.

Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn mẫu xe thực nghiệm phù hợp với mục tiêu nghiên cứu, có khả năng vận hành ở hai chế độ: điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa qua mạng 3G. Phương pháp phân tích bao gồm đo đạc độ trễ tín hiệu truyền qua mạng 3G, đánh giá độ đáp ứng tăng tốc của xe, so sánh hiệu quả giữa hai chế độ điều khiển. Phần mềm LabVIEW được sử dụng để lập trình điều khiển và thu thập dữ liệu, kết hợp với card USB HDL 9090 và driver motor để điều khiển động cơ DC.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 8/2008 đến tháng 10/2012, bao gồm các giai đoạn: phác thảo mô hình, nghiên cứu tài liệu, thiết kế và chế tạo cơ cấu điều khiển, lập trình phần mềm, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ trễ tín hiệu qua mạng 3G: Thử nghiệm đo đạc cho thấy độ trễ trung bình của tín hiệu điều khiển qua mạng 3G vào khoảng 200-300 ms, gây ảnh hưởng nhất định đến độ chính xác và thời gian phản hồi của hệ thống ga gián tiếp từ xa.

2. Độ đáp ứng tăng tốc của xe: So sánh giữa điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa cho thấy, tốc độ tăng tốc khi điều khiển từ xa giảm khoảng 15-20% so với điều khiển trực tiếp do ảnh hưởng của độ trễ truyền tín hiệu.

3. Hoạt động song song hai chế độ điều khiển: Hệ thống cơ cấu ga gián tiếp được thiết kế gắn song song với hệ thống cơ khí truyền thống, cho phép xe vận hành linh hoạt ở hai chế độ điều khiển trực tiếp hoặc từ xa, đảm bảo an toàn và tiện lợi.

4. Hiệu quả thuật toán PID: Việc ứng dụng thuật toán PID trong điều khiển vị trí động cơ DC giúp duy trì vị trí bướm ga ổn định, giảm sai số vị trí xuống dưới 5%, nâng cao độ chính xác của hệ thống điều khiển ga gián tiếp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của độ trễ tín hiệu là do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng 3G có giới hạn và các yếu tố nhiễu trong môi trường truyền dẫn. Độ trễ này ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhạy và độ ổn định của hệ thống điều khiển ga từ xa, làm giảm hiệu quả tăng tốc của xe. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về điều khiển từ xa qua mạng không dây, trong đó độ trễ truyền thông là thách thức lớn nhất.

Việc thiết kế cơ cấu ga gián tiếp gắn song song với hệ thống cơ khí truyền thống là một giải pháp hiệu quả, giúp xe vẫn có thể vận hành an toàn khi hệ thống điều khiển từ xa gặp sự cố. So sánh với các hệ thống ga điện tử hiện đại của các hãng như BMW, Nissan hay Continental, hệ thống nghiên cứu đã đạt được tính năng điều khiển từ xa qua mạng 3G với phạm vi điều khiển khoảng 100m, phù hợp với các ứng dụng trong môi trường kiểm soát hạn chế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường đặc tính phản hồi lực bàn đạp ga và bảng so sánh độ trễ, độ sai lệch vị trí bướm ga giữa hai chế độ điều khiển, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và hạn chế của hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa thuật toán điều khiển PID: Cải tiến thuật toán PID để giảm thiểu sai số vị trí bướm ga, nâng cao độ ổn định và đáp ứng nhanh hơn, hướng tới mục tiêu giảm sai số dưới 3% trong vòng 6 tháng, do nhóm kỹ thuật thực hiện.

2. Nâng cấp hệ thống truyền thông: Áp dụng các công nghệ mạng 4G hoặc 5G thay thế mạng 3G để giảm độ trễ truyền tín hiệu xuống dưới 100 ms, tăng phạm vi điều khiển lên trên 200m, dự kiến hoàn thành trong 1 năm, phối hợp với nhà cung cấp dịch vụ viễn thông.

3. Phát triển giao diện điều khiển haptics: Tích hợp công nghệ cảm giác xúc giác để cải thiện trải nghiệm người điều khiển từ xa, giúp nhận biết trạng thái bướm ga qua phản hồi lực, dự kiến nghiên cứu và thử nghiệm trong 9 tháng, do nhóm phát triển phần mềm đảm nhiệm.

4. Mở rộng thử nghiệm thực tế: Thực hiện các thử nghiệm trên nhiều loại xe khác nhau và trong các điều kiện môi trường đa dạng nhằm đánh giá tính ổn định và an toàn của hệ thống, kế hoạch triển khai trong 12 tháng tới, phối hợp với các đơn vị khai thác và bảo trì ô tô.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và nhà nghiên cứu ngành ô tô: Có thể ứng dụng các kết quả nghiên cứu để phát triển hệ thống điều khiển ga điện tử và điều khiển từ xa, nâng cao hiệu quả và an toàn vận hành xe.

2. Doanh nghiệp sản xuất và bảo trì ô tô: Tham khảo để cải tiến công nghệ điều khiển, áp dụng trong các dòng xe chuyên dụng như xe sân golf, xe quân sự, hoặc xe phục vụ trong môi trường độc hại.

3. Chuyên gia công nghệ thông tin và viễn thông: Nghiên cứu các giải pháp truyền thông qua mạng 3G, 4G, 5G trong điều khiển từ xa, phát triển các giao thức truyền dữ liệu tối ưu cho hệ thống điều khiển thời gian thực.

4. Sinh viên và giảng viên ngành cơ khí động lực, điện tử: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo học thuật, nghiên cứu phát triển các hệ thống điều khiển tự động và điều khiển từ xa trong lĩnh vực ô tô.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống ga gián tiếp điều khiển từ xa hoạt động như thế nào?
   Hệ thống sử dụng mô tơ điện một chiều 12V để điều khiển vị trí bướm ga dựa trên tín hiệu điều khiển từ xa truyền qua mạng 3G. Tín hiệu được xử lý bởi phần mềm LabVIEW và ECU, giúp duy trì vị trí bướm ga theo yêu cầu người điều khiển.

2. Độ trễ tín hiệu qua mạng 3G ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất?
   Độ trễ trung bình khoảng 200-300 ms làm giảm độ nhạy và độ chính xác của hệ thống, khiến tốc độ tăng tốc của xe khi điều khiển từ xa chậm hơn khoảng 15-20% so với điều khiển trực tiếp.

3. Hệ thống có thể hoạt động song song với điều khiển cơ khí truyền thống không?
   Có, cơ cấu ga gián tiếp được gắn song song với hệ thống cơ khí, cho phép xe vận hành linh hoạt ở hai chế độ điều khiển trực tiếp hoặc từ xa, đảm bảo an toàn khi hệ thống điều khiển từ xa gặp sự cố.

4. Phần mềm LabVIEW được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   LabVIEW được dùng để lập trình điều khiển hệ thống, thu thập và phân tích tín hiệu điều khiển, đồng thời giám sát hoạt động của mô tơ DC và cảm biến vị trí bướm ga trong quá trình thử nghiệm.

5. Có thể áp dụng hệ thống này cho các loại xe khác không?
   Có thể, tuy nhiên cần điều chỉnh thiết kế cơ cấu điều khiển và phần mềm phù hợp với đặc tính kỹ thuật của từng loại xe, đồng thời mở rộng phạm vi thử nghiệm để đảm bảo tính ổn định và an toàn.

Kết luận

• Đã thiết kế và chế tạo thành công hệ thống điều khiển ga gián tiếp bằng điện tử phục vụ điều khiển ô tô từ xa qua mạng 3G.
• Đo đạc và phân tích cho thấy độ trễ tín hiệu trung bình khoảng 200-300 ms, ảnh hưởng đến độ đáp ứng tăng tốc của xe.
• Hệ thống cho phép vận hành song song hai chế độ điều khiển trực tiếp và từ xa, đảm bảo an toàn và linh hoạt.
• Ứng dụng thuật toán PID giúp duy trì vị trí bướm ga ổn định với sai số dưới 5%.
• Đề xuất nâng cấp hệ thống truyền thông và phát triển giao diện haptics nhằm cải thiện hiệu quả và trải nghiệm người dùng trong tương lai.

Tiếp theo, nghiên cứu sẽ tập trung vào tối ưu hóa thuật toán điều khiển, nâng cấp công nghệ truyền thông và mở rộng thử nghiệm thực tế. Đề nghị các đơn vị nghiên cứu, doanh nghiệp và chuyên gia trong ngành phối hợp để phát triển và ứng dụng hệ thống này rộng rãi hơn. Hãy liên hệ để cùng hợp tác nghiên cứu và phát triển công nghệ điều khiển ô tô thông minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN XUÂN TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S K C0 0 3 7 3 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN XUÂN TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Xuân Trình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1986 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 780/35A, Đường Bình Giã, P11, TP Vũng Tàu.

Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0903258177 Fax: E-mail: tranxuantrinh86@Gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 08/2008 đến 01/2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Hoàn chỉnh mô hình hệ thống nhiên liệu Commonrail Hice và soạn bài giảng thực hành. Nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Người hướng dẫn: KS.

Bùi Quang Dũng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Luan van LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 9 năm 2012 Học viên thực hiện Trần Xuân Trình Luan van LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn đã giúp em học hỏi thêm rất nhiều được rất nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô, bạn bè.

Những kiến thức này giúp em vững vàng hơn về chuyên môn nghiệp vụ sau này. Có được kết quả như ngày hôm nay, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Bá Hải, Thầy đã cho em những kiến thức, tận tình hướng dẫn, giúp em xác định hướng đi để em có thể hoàn thành luận văn này. Cùng các bạn trong phòng nghiên cứu HỌC ĐỂ LÀM đã giúp đỡ rất nhiều về nơi làm việc cũng như hỗ trợ về trang thiết bị trong quá trình thực hiện đề tài này. Em cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ khí Động Lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn với tất cả tấm lòng của mình.Hồ Chí Minh, 10/2012 Học viên thực hiện Trần Xuân Trình Luan van Tóm tắt Trong đề tài “Nghiên cứu và phát triến hệ thống điều khiển ga phục vụ điều khiển ô tô từ xa” này người thực hiện đã thực hiện được các công viêc như sau: Đo đạc được độ trễ của tín hiệu khi truyền qua mạng thông qua mạng 3G, đo được độ đáp ứng về sự tăng tốc của xe khi truyền qua mạng, so sánh độ đáp ứng giữa viêc điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa qua. Do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng có một độ trễ nhất định nên cơ cấu được điều khiển sẽ có một độ trễ nhất định so với thực tế và ảnh hưỡng tới chất lượng điều khiển hệ thống ga. Một động cơ một chiều 12V được thiết kế bên trong cơ cấu điều khiển ga để thực hiện việc điều khiển bướm ga nhằm duy trì vị trí mà tài xế điều khiển. Hệ thông cơ bản vẫn giữ được kết cấu cơ khí.

Cơ cấu ga điều khiển gián tiếp được gắn song song với hệ thống cơ khí nên xe vẫn có thể hoạt động được 2 chế độ điều khiển trực tiếp hoặc điều khiển từ xa. Abstract In the project “A study on Throttle -by-wire” is studied vehicle teleoperation. We carried out the as follows: Measure the delay of the signals when transmitted over the network 3G, the response of the acceleration of the car, and the comparison of responses between the direct control and teleoperated control. A 12V DC motor is built in the control structure of the terminal to make the throttle control to maintain the position that the driver controls.

Basically the proposed Throttle-by-wire system remains original mechanism.The structure of indirect control throttle is mounted parallelly to the original system. As the result the car can be still operated by two control modes direct control or teleoperation. Luan van Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học MỤC LỤC MỤC LỤC. 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.

6 MỤC LỤC HÌNH. 9 MỤC LỤC BẢNG. 14 Chƣơng 1: TỔNG QUAN.1 Tổng quan và lí do chọn đề tài .2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc.2 Các kết quả nghiên cứu nước ngoài .3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .2 Nhiệm vụ nghiên cứu .4 Đối tƣợng nghiên cứu .5 Điểm mới của đề tài .6 Giới hạn đề tài .7 Phƣơng pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện .1 Phương pháp nghiên cứu .2 Kế hoạch thực hiện. 22 Chƣơng 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

Chức năng của bƣớm ga .1 Hệ thống ga trực tiếp .2 Hệ thống điều khiển ga gián tiếp .1 Mô đun chân bàn đạp ga điện tử. Nguyễn Bá Hải -1- HVTH: Trần Xuân Trình Luan van Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học 2.2 ECU điều khiển .3 Ưu và nhược điểm .3 Hệ thống ga gián tiếp từ xa .4 Các hệ thống ga được so sánh qua bảng sau .6 Tình hình các hãng đầu tư nghiên cứu hệ thống ga gián tiếp .7 Các vấn đề khó khăn đặt ra khi thiết kế hệ thống ga gian tiếp .2 Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics) .1 Ứng dụng của công nghệ Haptics.1 Ứng trên ô tô .2 Ứng dụng haptic trong robot giống người .3 Ứng dụng haptic trong y tế .4 Haptic cho người mù .5 Ứng dụng haptic trong công nghệ thông tin .3 Giới thiệu phần mềm LabVIEW .2 Ứng dụng LabVIEW trong thực tế .2 Lập trình với LabVIEW .4 Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC .1 Khái niệm về thuật toán PID .2 Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID.5 Lí thuyết điều khiển từ xa .1 Giới thiệu về mạng không dây .2 Tiêu chuẩn mạng không dây hiện nay .3 Kỹ thuật truyền tín hiệu trong mạng không dây.1 DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum. Nguyễn Bá Hải -2- HVTH: Trần Xuân Trình Luan van Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học 2.4 Truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến mạng 3G .1 Khái niệm mạng 3G .3 Các thiết bị cần thiết để kết nối 3G.6 Thuật toán điều khiển từ xa qua mạng 3G.1 Chương trình truyền dữ liệu từ máy Server .2 Chương trình nhận dữ liệu từ máy Client. 71 Chƣơng 3: THIẾT KẾ PHẦN CÚNG VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA GIÁN TIẾP TỪ XA .1 Thiết kế phần cứng .1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa.2 Chế tạo phần cơ khí của mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa .3 Chế tạo cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa .4 Bộ cảm biến đo tốc độ Encoder.2 Xây dựng phần mềm hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa .1 Giới thiệu chung các bộ phận của hệ thống ga gián tiếp từ xa.1 Bàn đạp ga .2 Laptop dùng cho server và Client .3 Giới thiệu card USB HDL 9090 .4 Chọn động cơ điện một chiều điều khiển hệ thống ga .2 Thiết kế phần điện của mô hình .1 Mạch điện được thiết kế điều khiển trong nhà .2 Mạch điện điều khiển ga được điều khiển gián tiếp .3 Thuật toán và lập trình hệ thống điều khiển ga .1 Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa .2 Thiết kế phần mềm.

Nguyễn Bá Hải -3- HVTH: Trần Xuân Trình Luan van Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Chƣơng 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .1 Kịch bản thử nghiệm và kết quả thử .1 Kịch bản thực nghiệm .2 Kết quả thực nghiệm .3 Đường đặc tuyến của ga và đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa qua đường đặc tuyến .2 Đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa bằng thuật toán .1 Thuật toán tính thời gian trễ trên hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa .2 Thuật toán đo thời gian trễ. 108 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU. 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 112 Phụ lục A: Một số khối (hàm thức) phổ biến trong của LabVIEW.

112 A1 Cấu trúc một số vòng lặp. 112 A2 Một số hàm Delay thời gian. Cách lấy các hàm tính toán và so sánh. 116 Phụ lục B: Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC.

117 B1 Khái niệm về thuật toán PID. 117 B2 Các lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển PID. 118 B3 Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID. Nguyễn Bá Hải -4- HVTH: Trần Xuân Trình Luan van Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học B3.

Điều khiển vị trí động cơ DC khâu P .2 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PI .3 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PID. Nguyễn Bá Hải -5- HVTH: Trần Xuân Trình Luan van Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.