Nghiên cứu hệ thống lái không trục cho ô tô điều khiển từ xa

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

ABSTRACT

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC BẢNG

KÝ HIỆU

MỤC LỤC

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

2.1. Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô

2.1.1. Công dụng của hệ thống lái

2.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái

2.1.3. Các góc đặt bánh xe trong hệ thống lái

2.2. Sự phát triển của hệ thống lái trên ô tô

2.3. Khái niệm hệ thống STEER-BY-WIRE trên ô tô

2.3.1. Xe ô tô điện Mini Land Glider của Nissan

2.3.2. The GM Hy-wire

2.3.3. Sản phẩm của Mercedes và Su Rui của BYD Trung Quốc

2.3.4. Những lợi ích kỹ thuật của hệ thống STEER-BY-WIRE

2.3.5. Những cải tiến của hệ thống STEER-BY-WIRE

2.4. Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (HAPTICS)

2.4.1. Ứng dụng công nghệ haptics

2.4.1.1. Đối với ô tô

2.4.1.2. Con người tương tác với robot

2.5. Giới thiệu phần mềm LabVIEW

2.6. Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC

2.6.1. Khái niệm thuật toán PID

2.6.2. Bản chất toán học của thuật toán PID

2.6.3. Thực hành điều khiển PID cho động cơ DC

2.6.4. Các lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển PID

2.6.5. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng thuật toán PID

2.6.6. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu P

2.6.7. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PI

2.6.8. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PID

3. CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN TÁI TẠO CẢM GIÁC LÁI

3.1. Giới thiệu về hệ thống lái không trục (SBW)

3.2. Các phương pháp tái tạo cảm giác lái

3.2.1. Phương pháp tiếp cận dựa trên động học

3.2.2. Phương pháp dựa trên biểu đồ mô-men

3.2.3. Phương pháp dựa trên cảm biến mô-men xoắn

3.2.4. Phương pháp đo dựa trên cường độ dòng điện

3.2.4.1. Giới thiệu phương pháp đo dòng điện

3.2.4.2. 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

4.1. Thiết kế phần cứng

4.1.1. Giới thiệu sơ đồ hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa

4.1.2. Chế tạo phần cơ khí của hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa

4.1.3. Chuyển đổi cơ cấu lái thường sang cơ cấu lái không trục lái

4.1.4. Vô lăng điều khiển hệ thống lái

4.1.5. Chọn động cơ DC để dẫn động cơ cấu lái

4.2. Xây dựng phần mềm điều khiển hệ thống lái SBW điều khiển từ xa

4.2.1. Phần điện mô hình hệ thống lái không trục lái

4.2.2. Cảm biến dòng điện ACS712

4.2.3. Laptop dùng cho Server và Client

4.2.4. Giới thiệu Card USB HDL 9090

4.2.5. Mạch điện điều khiển mô hình vô lăng

4.2.6. Lập trình tái tạo cảm giác lái mô hình

4.2.6.1. Giao diện điều khiển

4.2.6.2. Giao diện lập trình mô hình

4.2.7. Thuật toán và lập trình hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa

4.2.7.1. Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho xe có hệ thống lái SBW điều khiển từ xa

4.2.7.2. Thiết kế phần mềm

5. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

5.1. Kế hoạch và kết quả thử nghiệm

5.1.1. Kế hoạch thực nghiệm

5.1.2. Tiến hành thực nghiệm

5.2. Đo thời gian trễ của hệ thống lái không trục lái điều khiển từ xa

5.2.1. Thuật toán tính thời gian trễ của hệ thống lái SBW điều khiển từ xa

5.2.2. Thuật toán đo thời gian trễ

6. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về hệ thống lái ô tô

Hệ thống lái ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và kiểm soát phương tiện. Hệ thống lái không chỉ giúp xe di chuyển theo hướng mong muốn mà còn đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách. Trong bối cảnh hiện đại, việc phát triển hệ thống lái không trục trở nên cần thiết, đặc biệt là trong các ứng dụng ô tô điều khiển từ xa. Hệ thống này cho phép người điều khiển có thể điều khiển xe từ khoảng cách xa mà không cần phải ngồi trực tiếp trong xe. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc ứng dụng trong các lĩnh vực như cứu hộ, giám sát an ninh và các hoạt động trong môi trường nguy hiểm. Theo nghiên cứu, công nghệ lái không trục có thể cải thiện tính linh hoạt và độ chính xác trong việc điều khiển xe, đồng thời giảm thiểu rủi ro cho người lái.

1.1. Công dụng của hệ thống lái

Hệ thống lái có nhiều công dụng quan trọng trong việc điều khiển ô tô. Đầu tiên, nó giúp người lái có thể thay đổi hướng di chuyển của xe một cách dễ dàng và chính xác. Thứ hai, hệ thống lái còn đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách bằng cách cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn trong các tình huống khẩn cấp. Hệ thống lái không trục, hay còn gọi là steer-by-wire, cho phép loại bỏ các cơ cấu cơ khí truyền thống, từ đó giảm trọng lượng và tăng tính linh hoạt cho xe. Việc sử dụng cảm biến ô tô và công nghệ điện tử trong hệ thống lái không trục giúp cải thiện khả năng phản hồi và cảm giác lái cho người điều khiển.

II. Nghiên cứu và phát triển hệ thống lái không trục

Nghiên cứu về hệ thống lái không trục cho ô tô điều khiển từ xa đã được thực hiện với mục tiêu phát triển một mô hình xe có khả năng hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau. Việc chuyển đổi từ hệ thống lái truyền thống sang hệ thống lái không trục đòi hỏi sự nghiên cứu kỹ lưỡng về cấu trúc cơ khí và phần mềm điều khiển. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ tự lái và robot điều khiển từ xa có thể mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng điều khiển chính xác hơn và giảm thiểu thời gian phản hồi. Hệ thống lái không trục cũng cho phép người điều khiển có thể cảm nhận được trạng thái của xe thông qua các cảm biến, từ đó tạo ra cảm giác lái chân thực hơn.

2.1. Thiết kế và phát triển phần mềm

Phần mềm điều khiển là một phần quan trọng trong việc phát triển hệ thống lái không trục. Sử dụng phần mềm LabVIEW, nhóm nghiên cứu đã thiết kế giao diện điều khiển cho phép người dùng tương tác với hệ thống lái một cách dễ dàng. Phần mềm này không chỉ giúp điều khiển xe từ xa mà còn cho phép tái tạo cảm giác lái thông qua các cảm biến. Việc sử dụng cảm biến ô tô như ACS712 giúp đo lường dòng điện và từ đó điều chỉnh mô-men xoắn của động cơ, đảm bảo rằng xe có thể phản hồi chính xác theo yêu cầu của người điều khiển. Điều này không chỉ nâng cao trải nghiệm lái mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình điều khiển.

III. Kết quả thực nghiệm và đánh giá

Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống lái không trục hoạt động hiệu quả trong việc điều khiển ô tô điều khiển từ xa. Các thử nghiệm đã được thực hiện để đo thời gian trễ và độ chính xác của hệ thống. Kết quả cho thấy rằng thời gian trễ của hệ thống lái không trục là trong giới hạn cho phép, cho phép người điều khiển có thể kiểm soát xe một cách linh hoạt và an toàn. Việc so sánh giữa hệ thống lái truyền thống và hệ thống lái không trục cho thấy rằng hệ thống mới có nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng phản hồi nhanh hơn và cảm giác lái chân thực hơn. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc ứng dụng công nghệ này trong các lĩnh vực khác nhau, từ cứu hộ đến giám sát an ninh.

3.1. Đánh giá ưu nhược điểm

Việc đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống lái không trục là rất quan trọng để xác định khả năng ứng dụng trong thực tế. Một trong những ưu điểm lớn nhất của hệ thống này là khả năng giảm trọng lượng và tăng tính linh hoạt cho xe. Hệ thống lái không trục cũng cho phép người điều khiển có thể cảm nhận được trạng thái của xe thông qua các cảm biến, từ đó tạo ra cảm giác lái chân thực hơn. Tuy nhiên, một số nhược điểm cần được khắc phục bao gồm độ tin cậy của các cảm biến và khả năng hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt. Việc nghiên cứu và phát triển thêm các công nghệ mới sẽ giúp cải thiện những nhược điểm này, từ đó nâng cao hiệu quả của hệ thống.

Luận văn thạc sĩ về hệ thống lái không trục cho ô tô điều khiển từ xa