I. Giới thiệu về Nghiên cứu thuật toán điều khiển lái tự động cho phương tiện
Văn bản trình bày nghiên cứu thuật toán điều khiển lái tự động và từ xa cho phương tiện, tập trung vào hệ thống lái không trục (Steer-By-Wire - SBW). Nghiên cứu này hướng đến việc phát triển thuật toán điều khiển cho phép người dùng điều khiển phương tiện từ xa, đồng thời tái tạo cảm giác lái chân thực. Công trình sử dụng phần mềm LabVIEW và card giao tiếp HDL USB-9090 để thực hiện việc lập trình và điều khiển. Một điểm nhấn của nghiên cứu là việc ứng dụng thuật toán PID trong điều khiển động cơ DC để đảm bảo sự chính xác và hiệu quả của hệ thống. An toàn lái tự động là yếu tố được đặt lên hàng đầu trong suốt quá trình nghiên cứu và phát triển.
1.1 Lý do chọn đề tài
Đề tài tập trung vào việc phát triển thuật toán điều khiển lái tự động và từ xa do nhu cầu ngày càng cao về các phương tiện tự hành và điều khiển từ xa trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong môi trường nguy hiểm. Phương tiện tự lái hiện nay vẫn còn nhiều thách thức về mặt kỹ thuật, đặc biệt là về độ an toàn và cảm giác lái. Nghiên cứu này nhằm mục đích đóng góp vào việc giải quyết những thách thức đó. Việc thiếu các nghiên cứu tương tự ở Việt Nam cũng là một động lực thúc đẩy việc thực hiện đề tài này. Tương lai của lái xe tự động không người lái phụ thuộc vào sự phát triển của các thuật toán điều khiển chính xác và an toàn.
1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Mục đích chính là phát triển thuật toán điều khiển hệ thống SBW, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cảm giác lái và cách thức tái tạo cảm giác lái bằng phương pháp đo cường độ dòng điện. Nhiệm vụ bao gồm việc tìm hiểu phần mềm LabVIEW, xây dựng thuật toán điều khiển cho hệ thống lái không trục, xây dựng thuật toán tái tạo cảm giác lái, lập trình điều khiển từ xa hệ thống lái không trục, và thử nghiệm trên xe mô hình. Nghiên cứu này đặt mục tiêu đánh giá mối quan hệ giữa mô-men phản hồi, góc lái, dòng điện, và phản hồi của hệ thống lái. Điều khiển phương tiện tự hành hiệu quả đòi hỏi sự phối hợp chính xác giữa các yếu tố này.
1.3 Điểm mới và phương pháp nghiên cứu
Điểm mới của nghiên cứu nằm ở việc ứng dụng hệ thống lái không trục kết hợp với điều khiển từ xa thông qua mạng WIFI. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu, kết hợp với thực nghiệm trên xe mô hình. Việc hiệu chỉnh sau thực nghiệm giúp tìm ra các yếu tố quan trọng để tái tạo cảm giác lái chân thực. Phát triển thuật toán lái tự động đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn. Việc sử dụng phần mềm LabVIEW và card giao tiếp chuyên dụng hỗ trợ quá trình thực nghiệm.
II. Cơ sở lý thuyết và ứng dụng
Phần này trình bày cơ sở lý thuyết về cảm giác xúc giác (Haptics), ứng dụng của công nghệ Haptics trong ô tô, và tương tác giữa người và robot. Thuật toán PID được giới thiệu chi tiết cùng với ứng dụng trong điều khiển động cơ DC. Hệ thống lái không trục (SBW) được phân tích, cùng với các phương pháp tái tạo cảm giác lái. Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu cần thiết cho hệ thống điều khiển.
2.1 Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác Haptics
Haptics là lĩnh vực nghiên cứu về cảm giác xúc giác. Ứng dụng Haptics trong ô tô giúp tái tạo cảm giác lái chân thực, cải thiện trải nghiệm người dùng. Công nghệ Haptics được tích hợp vào các hệ thống điều khiển, cho phép người lái tương tác với xe một cách tự nhiên hơn. Mạng neuron và tầm nhìn máy tính có thể được tích hợp để tăng cường khả năng cảm nhận và phản hồi của hệ thống.
2.2 Thuật toán PID và ứng dụng
Thuật toán PID là một phương pháp điều khiển phản hồi được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống điều khiển, bao gồm cả hệ thống lái. Điều khiển PID giúp duy trì độ chính xác và ổn định của hệ thống. Điều khiển vị trí động cơ DC bằng thuật toán PID được mô tả chi tiết trong văn bản. Điều khiển mô-men chính xác là một trong những thách thức lớn trong phát triển thuật toán lái tự động.
2.3 Hệ thống lái không trục SBW
Hệ thống lái không trục (SBW) là một công nghệ hiện đại loại bỏ kết nối cơ học truyền thống giữa vô lăng và bánh xe. SBW sử dụng tín hiệu điện tử để điều khiển góc lái, cho phép tích hợp nhiều tính năng an toàn và hỗ trợ lái tiên tiến. Các phương pháp tái tạo cảm giác lái trong SBW được nghiên cứu và phân tích, bao gồm phương pháp dựa trên động học, mô-men, và cảm biến mô-men xoắn. An toàn giao thông tự động phụ thuộc vào độ tin cậy của hệ thống SBW.
III. Kết quả và đánh giá
Phần này trình bày kết quả thực nghiệm của thuật toán điều khiển lái tự động và từ xa. Thời gian trễ của hệ thống được đo đạc và phân tích. Kết quả cho thấy hiệu quả của thuật toán trong việc điều khiển phương tiện từ xa và tái tạo cảm giác lái. Kiểm thử hệ thống được thực hiện trên xe mô hình, đánh giá hiệu quả của các thành phần và thuật toán.
3.1 Kết quả thử nghiệm
Các kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống lái không trục điều khiển từ xa hoạt động hiệu quả. Việc đo thời gian trễ giúp đánh giá hiệu suất của hệ thống truyền dẫn dữ liệu. Phân tích dữ liệu cho thấy mối quan hệ giữa các yếu tố như mô-men, góc lái, và dòng điện. Mục tiêu chính là đảm bảo độ chính xác và an toàn của hệ thống lái. An ninh mạng cho hệ thống điều khiển từ xa cũng được xem xét.
3.2 Đánh giá và ứng dụng
Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc phát triển công nghệ lái tự động và từ xa. Thuật toán được phát triển có thể được ứng dụng trong nhiều loại phương tiện khác nhau. Kết quả nghiên cứu góp phần thúc đẩy sự phát triển của công nghệ tự hành ở Việt Nam. Ứng dụng của công nghệ này rộng rãi, từ xe vận tải, xe quân sự đến các ứng dụng trong nông nghiệp và công nghiệp.
