Nghiên cứu hệ thống ga gián tiếp điện tử cho ô tô từ xa

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

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.

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