Thiết kế chế tạo hệ thống tạo cảm giác lái trong hệ thống lái không trục lái

Đồ án thiết kế chế tạo hệ thống tạo cảm giác lái trong hệ thống lái không trục lái ĐH SPKT TP.HCM

• Tác giả: Hồ Ngô Nhựt Quân
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trọng Thức
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô
• Đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống tạo cảm giác lái trong hệ thống lái không trục lái
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống tạo cảm giác lái không trục lái

Công nghệ lái Steer-by-Wire đánh dấu bước chuyển mình lớn của ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Cơ chế này loại bỏ hoàn toàn trục lái cơ khí truyền thống giữa vô lăng và cơ cấu chấp hành bánh xe. Mọi mệnh lệnh điều khiển đều chuyển thành tín hiệu điện tử thông qua bộ xử lý trung tâm. Thiết kế mới mang lại sự tự do trong việc sắp xếp không gian khoang nội thất. Cột lái cơ khí biến mất giúp loại bỏ nguy cơ chấn thương ngực cho tài xế khi va chạm trực diện.

Tuy nhiên, việc ngắt kết nối cơ học dẫn đến sự biến mất của lực phản hồi tự nhiên. Người điều khiển xe không còn cảm nhận được độ bám của lốp hay độ mấp mô của mặt đường. Tình trạng này gây nguy hiểm khi xe vào cua ở tốc độ cao. Do đó, việc nghiên cứu hệ thống tạo cảm giác lái nhân tạo là yêu cầu bắt buộc. Đề tài tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tập trung xây dựng cơ cấu tạo mô-men cản giả lập. Mô hình vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vừa phục vụ hiệu quả nghiên cứu.

1.1. Cấu trúc nguyên lý hệ thống lái Steer by Wire

Hệ thống lái dây Steer-by-Wire chia làm hai cụm độc lập: mô-đun vô lăng và cụm chấp hành bánh xe. Hai thành phần trao đổi dữ liệu qua mạng CAN tốc độ cao. Cảm biến góc quay ghi nhận thao tác của tài xế rồi truyền về bộ điều khiển điện tử ECU. Máy tính phân tích vận tốc xe cùng góc xoay để gửi lệnh đến động cơ lái bánh trước. Một động cơ điện tích hợp trên trục vô lăng đảm nhận việc tạo mô-men cản ngược hướng. Nhờ đó, thao tác quay vô lăng có độ nặng chính xác theo từng dải tốc độ. Cơ chế số hóa này cho phép biến thiên tỷ số truyền lái linh hoạt, hỗ trợ người lái kiểm soát phương tiện chuẩn xác.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu đồ án tốt nghiệp tại HCMUTE

Đề tài tốt nghiệp tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đặt trọng tâm vào việc chế tạo mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh. Nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Cơ khí Động lực hướng đến giải quyết bài toán tái lập phản hồi lực. Mục tiêu đầu tiên là khảo sát sâu nguyên lý hệ thống lái cơ khí và trợ lực điện. Tiếp theo, nhóm tiến hành thiết kế phần cứng mạch vi điều khiển và cơ cấu truyền động vô lăng. Hệ thống phải đảm bảo khả năng đáp ứng nhanh với độ trễ tối thiểu. Kết quả của đồ án cung cấp giáo cụ trực quan giá trị cho sinh viên ngành ô tô, đồng thời làm cơ sở mở rộng cho nghiên cứu xe tự hành.

II. Phân tích thách thức tái tạo cảm giác lái không trục lái

Việc loại bỏ trục lái cơ học mang đến thách thức kỹ thuật lớn nhất cho hệ thống Steer-by-Wire. Trên xe truyền thống, phản lực từ mặt đường truyền trực tiếp qua thanh răng, trục lái lên tay lái. Lực cản cơ học này cung cấp thông tin sống còn về độ bám đường và gia tốc ngang. Khi mất liên kết vật lý, vô lăng trở nên nhẹ bẫng và mất kết nối với thực tế. Người điều khiển dễ đánh lái quá đà hoặc mất kiểm soát phương tiện ở tốc độ cao.

Bên cạnh đó, việc mô phỏng cảm giác lái đòi hỏi thuật toán điều khiển cực kỳ phức tạp. Tải trọng bánh xe luôn thay đổi liên tục theo điều kiện thời tiết, mặt đường khô hay trơn trượt. Động cơ phản hồi trên vô lăng phải sinh lực cản chính xác tức thời mà không gây rung lắc bất thường. Nếu độ trễ phản hồi vượt quá ngưỡng cho phép, cảm giác lái sẽ bị giả tạo và gây mệt mỏi cho tài xế. Do đó, bài toán đặt ra là phải tính toán lực cản tối ưu mà không làm tăng chi phí.

2.1. Triệt tiêu liên kết cơ khí và hiện tượng mất cảm giác lái

Cấu trúc lái thông thường dựa vào cột lái và trục răng thanh răng để truyền rung động mặt đường. Khi chuyển sang cơ chế lái bằng dây cáp điện tín hiệu, liên kết cơ lý tính này hoàn toàn bị bãi bỏ. Bánh xe quay độc lập theo tín hiệu mô tơ chấp hành phía dưới gầm xe. Nếu không có bộ phận tái tạo phản hồi, tay lái quay hoàn toàn tự do và không có sức cản tự nhiên. Tình trạng này khiến tài xế mất đi cảm quan về ranh giới trượt của lốp xe khi di chuyển. Mất cảm giác lái làm suy giảm nghiêm trọng độ an toàn chủ động khi vận hành.

2.2. Khó khăn trong việc mô phỏng phản lực mặt đường thực tế

Phản lực mặt đường tác động lên bánh xe là một đại lượng phi tuyến tính phức tạp. Giá trị này phụ thuộc vào góc đặt bánh xe, ma sát mặt đường và tốc độ xe chạy. Việc lắp đặt cảm biến đo mô-men trực tiếp tại thước lái thường làm tăng chi phí và kích thước cụm cơ khí. Ngoài ra, môi trường làm việc khắc nghiệt dưới gầm xe dễ làm hỏng các cảm biến nhạy cảm. Quá trình xử lý tín hiệu cũng gặp vấn đề về nhiễu điện từ và trễ pha điều khiển. Do đó, việc tái hiện cảm giác lái đòi hỏi phương pháp đo lường gián tiếp thông minh.

III. Giải pháp thiết kế mô hình tạo cảm giác lái không trục lái

Đồ án tốt nghiệp tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đề xuất giải pháp ước lượng phản lực thông qua dòng điện động cơ. Phương pháp này loại bỏ cảm biến mô-men xoắn cồng kềnh tại cơ cấu chấp hành bánh xe. Dòng điện tiêu thụ của mô tơ lái tỷ lệ thuận với lực cản từ mặt đường. Mạch vi điều khiển liên tục thu thập giá trị cường độ dòng điện thực tế theo thời gian thực. Tín hiệu dòng điện được xử lý qua bộ lọc số nhằm loại bỏ xung nhiễu tần số cao.

Sau đó, bộ điều khiển trung tâm tính toán giá trị mô-men phản hồi tương ứng dựa trên thuật toán điều khiển đã nạp sẵn. Một động cơ điện một chiều gắn trực tiếp tại cụm vô lăng sẽ nhận lệnh điều khiển xung PWM. Động cơ này sinh ra lực cản ngược chiều với thao tác quay của người lái. Khi xe chạy nhanh, lực cản trên vô lăng tăng dần để giữ độ ổn định thân xe. Ở tốc độ thấp, hệ thống giảm lực cản giúp thao tác đỗ xe diễn ra nhẹ nhàng.

3.1. Ứng dụng cảm biến dòng điện trong tái tạo mô men lái

Phương pháp sử dụng cảm biến dòng điện mang lại lợi ích kinh tế vượt trội so với cảm biến mô-men xoắn. Dòng điện tiêu thụ bởi động cơ dẫn động tỷ lệ trực tiếp với tải trọng cản của bánh xe. Khi mặt đường gồ ghề hoặc lốp xe chịu lực ngang lớn, động cơ chấp hành cần dòng điện cao hơn để duy trì góc đánh lái. Mạch đo dòng điện chuyên dụng ghi nhận biến thiên này và truyền tín hiệu về vi xử lý. Thuật toán điều khiển chuyển đổi dữ liệu dòng thành tín hiệu xung PWM kích hoạt mô tơ vô lăng. Giải pháp giúp giảm kích thước cơ cấu lái, hạ giá thành và nâng cao độ bền.

3.2. Cấu trúc vi điều khiển và mô hình phần cứng thực nghiệm

Phần cứng mô hình được xây dựng trên khung giá đỡ kim loại chắc chắn với đầy đủ thiết bị ngoại vi. Nhóm tác giả tích hợp vi điều khiển trung tâm kết hợp mạch cầu H công suất lớn để lái động cơ. Cảm biến góc lái quang học gắn đồng trục với vô lăng để đo góc xoay thời gian thực. Động cơ phản hồi liên kết qua cơ cấu bánh răng hành tinh nhằm tối ưu tỷ số truyền và độ mượt mà. Hệ thống cấp nguồn ổn áp độc lập hạn chế sụt áp khi động cơ hoạt động hết tải. Mô hình thử nghiệm hoàn chỉnh chứng minh thuật toán phản hồi lực vận hành ổn định và đạt độ tin cậy.

IV. Kết luận và tiềm năng ứng dụng cảm giác lái không trục lái

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã hoàn thành xuất sắc mục tiêu đề ra. Mô hình hệ thống tạo cảm giác lái không trục lái chứng minh tính khả thi cao trong môi trường thử nghiệm thực tế. Việc sử dụng cảm biến dòng điện giúp tối ưu hóa giá thành sản xuất và đơn giản hóa cụm cơ khí. Độ nhạy và khả năng đáp ứng lực cản của hệ thống đạt tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra ban đầu.

Sản phẩm mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong cả giáo dục đào tạo lẫn công nghiệp ô tô. Tại trường đại học, mô hình đóng vai trò như một bộ giáo cụ trực quan hiện đại cho các môn học chuyên ngành điện tử ô tô. Trong thực tế, nghiên cứu là bước đệm quan trọng để phát triển buồng lái mô phỏng cho đào tạo lái xe chuyên nghiệp. Công nghệ này cũng sẵn sàng tích hợp trên các mẫu xe tự hành tương lai, nơi vô lăng có thể thu gọn vào bảng táp-lô khi kích hoạt chế độ lái tự động hoàn toàn.

4.1. Hiệu quả ứng dụng trong đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật ô tô

Mô hình hoàn thiện mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho công tác giảng dạy tại Khoa Cơ khí Động lực. Sinh viên có thể trực tiếp quan sát cấu tạo, đo đạc thông số xung PWM và phân tích dòng điện trên thiết bị thật. Thiết bị giúp người học nắm bắt trực quan sự khác biệt giữa hệ thống lái cơ khí, trợ lực điện EPS và hệ thống Steer-by-Wire. Ngoài ra, nền tảng phần mềm mở cho phép các nhóm sinh viên khóa sau tiếp tục hiệu chỉnh thuật toán điều khiển hoặc lập trình thêm các tính năng an toàn mới. Đây là công cụ đắc lực nâng cao kỹ năng thực hành.

4.2. Định hướng tích hợp trên xe tự hành và buồng lái mô phỏng

Hệ thống lái không trục lái là nền tảng cốt lõi cho các dòng xe tự hành cấp độ cao. Khi xe hoạt động ở chế độ tự hành hoàn toàn, vô lăng có thể tự động gập gọn để tối ưu hóa không gian cabin. Khi người điều khiển chuyển sang chế độ lái thủ công, hệ thống lập tức kích hoạt phản hồi xúc giác chân thực. Ngoài ứng dụng trên xe thông minh, mô hình còn rất hữu ích trong chế tạo buồng lái giả lập phục vụ tập huấn lái xe. Cơ chế tạo cảm giác lái linh hoạt cho phép tùy biến nhiều chế độ vận hành chỉ bằng một nút bấm.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, xu hướng chuyển dịch từ các cơ cấu dẫn động cơ khí và thủy lực truyền thống sang các hệ thống điều khiển điện tử thông minh đang diễn ra mạnh mẽ nhằm tối ưu hóa hiệu suất, giảm khối lượng và hướng tới tính thân thiện với môi trường. Tiêu biểu cho xu hướng này là công nghệ lái hoàn toàn bằng dây dẫn điện tử (Steer-By-Wire - SBW). Khác với các hệ thống lái thông thường, SBW loại bỏ hoàn toàn trục lái cơ học liên kết giữa vô lăng và cơ cấu lái dưới bánh xe. Sự thay đổi này mang lại nhiều ưu điểm rõ nét: giải phóng không gian khoang nội thất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí cabin; hỗ trợ tích hợp các tính năng an toàn chủ động như hệ thống hỗ trợ giữ làn đường; cho phép tùy biến tỷ số truyền và cảm giác lái linh hoạt bằng phần mềm; đồng thời đóng vai trò làm nền tảng kỹ thuật cho xe tự hành và xe điều khiển từ xa.

Tuy nhiên, việc loại bỏ liên kết cơ học cứng cũng đặt ra một thách thức kỹ thuật lớn: sự triệt tiêu phản lực tự nhiên từ mặt đường truyền lên tay lái. Người điều khiển không thể cảm nhận được lực cản tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, dẫn đến nguy cơ mất cảm giác lái, giảm độ chính xác khi đánh lái và tiềm ẩn mất an toàn khi xe vận hành ở dải tốc độ cao hoặc điều kiện đường xá thay đổi. Do đó, việc nghiên cứu và chế tạo hệ thống tạo cảm giác lái giả lập (force feedback) là điều kiện bắt buộc để hoàn thiện công nghệ lái SBW.

Đề tài "Thiết kế chế tạo hệ thống tạo cảm giác lái trong hệ thống lái không trục lái" do sinh viên Hồ Ngô Nhựt Quân và Trương Nhật Thành thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Trọng Thức tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đặt ra 5 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống lái trên ô tô và các dạng cơ cấu lái hiện hành.
2. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử, cảm biến và bộ chấp hành.
3. Nghiên cứu cấu trúc vi điều khiển và lập trình thuật toán điều khiển.
4. Thiết kế, gia công cơ khí và thi công mạch điện cho mô hình tạo cảm giác lái.
5. Xây dựng tài liệu thuyết minh đề tài hoàn chỉnh.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là toàn bộ các khía cạnh kỹ thuật liên quan đến việc xây dựng hệ thống tạo cảm giác lái trên hệ thống lái không trục lái, bao gồm thiết kế kết cấu cơ khí, cấu hình mạch điện tử, thuật toán điều khiển phản hồi lực và quy trình kiểm thử thực nghiệm. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc thiết kế, chế tạo mô hình thử nghiệm dạng module bàn bench tại phòng thí nghiệm Bộ môn Điện tử ô tô, Khoa Cơ khí Động lực trong thời gian từ ngày 22/01/2025 đến ngày 10/06/2025. Về mặt giới hạn kỹ thuật, do rào cản chi phí và thời gian, mô hình tập trung tái tạo cảm giác phản lực vô lăng theo vận tốc giả lập và góc đánh lái, sử dụng cụm chi tiết cơ điện từ xe thương mại kết hợp với phần mềm mô phỏng mà không tích hợp toàn bộ cơ cấu bánh dẫn hướng thực tế trên xe nguyên bản.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên nền tảng cơ học ô tô, lý thuyết điều khiển tự động và điện tử ứng dụng. Trong phần lý thuyết hệ thống lái, tác giả hệ thống hóa các thông số hình học góc đặt bánh xe dẫn hướng gồm góc nghiêng ngang bánh xe (Camber), góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster), góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin) và độ chụm bánh xe (Toe). Các góc này quyết định mô men hồi vị tự nhiên của bánh xe dẫn hướng và phản lực truyền ngược lên vô lăng khi xe quay vòng. Điều kiện quay vòng không trượt (động học Ackermann) và mối quan hệ giữa bán kính quay vòng, chiều dài cơ sở cùng góc quay bánh xe được sử dụng làm cơ sở để tính toán mô men cản quay vòng.

Về phương diện điều khiển, đề tài áp dụng thuật toán điều khiển tỷ lệ - tích phân - vi phân (PID):

• Khâu tỷ lệ (P) tạo ra phản lực tỷ lệ thuận với sai lệch giữa giá trị góc lái thực tế và trạng thái mong muốn.
• Khâu tích phân (I) xử lý triệt để sai số tĩnh, duy trì độ đầm của vô lăng ở vị trí cố định.
• Khâu vi phân (D) phản ứng với tốc độ thay đổi góc đánh lái nhằm chống hiện tượng vung tay lái đột ngột và dập tắt dao động.

Song song đó, đề tài khai thác đặc tính điện áp ra của cảm biến mô men lái từ cụm trụ lái Kia Morning 2011, thiết lập mối quan hệ tuyến tính giữa chiều xoay, cường độ mô men tác động từ người lái với dải điện áp tương tự (analog) gửi về bộ điều khiển. Tín hiệu phản hồi vị trí góc lái được xác định thông qua bộ mã hóa xung (Encoder tương đối) sử dụng 2 kênh xung A và B lệch pha 90 độ để xác định chiều quay và số vòng quay.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm ba nhóm chính:

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu chuyên ngành về các hệ thống lái cơ khí (trục vít - cung răng, trục vít - con lăn, bi tuần hoàn, trục răng - thanh răng), các hệ thống trợ lực lái (HPS, EPS, EHPS, AFS, SBW); xây dựng mô hình toán học cho thuật toán phản hồi lực và thuật toán trả lái theo góc.
• Phương pháp phân tích hệ thống: Lựa chọn giải pháp phần cứng phù hợp với mô hình đào tạo, phân chia cấu trúc hệ thống thành các khối: khối cảm biến vào, khối xử lý trung tâm, khối công suất chấp hành và khối giao diện người dùng - máy tính.
• Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Gia công kết cấu khung đỡ mô hình cơ khí; thiết kế và lắp ráp mạch in điện tử điều khiển; nạp chương trình điều khiển và thực hiện các bài đo đạc điện áp, mô men phản hồi tại các mốc vận tốc mô phỏng khác nhau (0 km/h, 21 km/h, 79 km/h, 116 km/h) nhằm hiệu chỉnh các thông số $K_p, K_i, K_d$ cho giải thuật PID.

Nguồn dữ liệu trong nghiên cứu thu thập trực tiếp từ chuỗi xung tín hiệu của bộ Encoder, tín hiệu điện áp từ cảm biến mô men trợ lực lái điện (EPS) Kia Morning, dòng điện điều khiển qua mạch công suất và thông số điều khiển được truyền thông nối tiếp thời gian thực lên máy tính qua cổng giao tiếp COM.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống tạo cảm giác lái được thiết kế theo cấu trúc điều khiển vòng kín gồm 4 phân hệ chính: cơ cấu chấp hành cơ điện, khối xử lý điều khiển, mạch công suất động lực và giao diện giám sát máy tính.

Thành phần hệ thống	Chi tiết kỹ thuật / Thiết bị sử dụng	Chức năng trong mô hình
Cụm vô lăng và trục lái	Trụ lái tích hợp mô tơ DC và cảm biến mô men của xe Kia Morning 2011	Tiếp nhận thao tác đánh lái của người điều khiển, đo mô men xoắn tác động và tạo lực cản phản hồi trực tiếp lên vành lái.
Cảm biến vị trí góc lái	Bộ mã hóa góc quay (Encoder tương đối 2 pha A - B)	Xác định góc quay vô lăng, chiều quay và vận tốc góc đánh lái để cung cấp thông tin cho bộ điều khiển PID.
Bộ xử lý trung tâm	Bo mạch vi điều khiển Arduino Uno R3	Đọc dữ liệu cảm biến, tính toán thuật toán điều khiển PID, xuất xung PWM điều khiển mô tơ và truyền thông nối tiếp.
Mạch lái động cơ	Mạch điều khiển động cơ cầu H BTS7960 (dòng tải định mức cao)	Khuếch đại tín hiệu điều khiển PWM từ vi điều khiển để điều khiển dòng điện cấp vào mô tơ DC trợ lực lái đảo chiều.
Mô phỏng vận tốc xe	Cảm biến biến trở dạng núm xoay	Giả lập vận tốc di chuyển của xe (từ 0 km/h đến trên 100 km/h) để hệ thống điều chỉnh độ nặng nhẹ của vô lăng.
Giao diện hiển thị máy tính	Phần mềm NI LabVIEW kết nối qua cổng COM	Giám sát trạng thái hoạt động, hiển thị góc lái, vận tốc xe, đồ thị điện áp cảm biến mô men và trạng thái quay vòng.
Phần mềm thiết kế cơ khí	SolidWorks	Thiết kế mô hình 3D khung giá đỡ, gá lắp trụ lái và vỏ hộp chứa mạch điện tử.
Phần mềm thiết kế mạch	Altium Designer	Thiết kế sơ đồ nguyên lý và layout mạch in (PCB) phân phối nguồn và liên kết tín hiệu điều khiển.

Hệ thống triển khai hai sơ đồ thuật toán điều khiển chính:

1. Thuật toán PID tạo cảm giác lái (Force Feedback): Đo lường góc quay vô lăng và tốc độ mô phỏng của xe. Khi người lái bắt đầu xoay vô lăng, vi điều khiển tính toán mô men cản yêu cầu. Ở tốc độ xe thấp (0 - 21 km/h), mô men cản tạo ra ở mức thấp giúp việc đánh lái nhẹ nhàng. Khi tốc độ mô phỏng tăng cao (79 - 116 km/h), thuật toán tăng giá trị xuất xung PWM đến mạch BTS7960 để mô tơ tạo lực ghì ngược chiều quay, làm vô lăng trở nên đầm chắc, triệt tiêu sự mất ổn định ở tốc độ cao.
2. Thuật toán PID trả lái (Hồi vị theo góc lái): Khi người lái giảm hoặc buông lực tác dụng lên vô lăng, hệ thống dựa vào tín hiệu từ Encoder để điều khiển mô tơ xoay trục lái trở về vị trí cân bằng trung tâm (góc $0^\circ$), mô phỏng tác động của góc đặt bánh xe Caster trong hệ thống lái cơ khí.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương này phân tích sự dịch chuyển công nghệ lái từ cơ khí sang Steer-By-Wire, làm rõ các lợi thế cốt lõi về không gian, an toàn và tự động hóa. Tác giả chỉ ra nhược điểm mất cảm giác lái khi triệt tiêu trục liên kết cơ học, từ đó xác lập mục tiêu nghiên cứu, phạm vi thực hiện và giới hạn kỹ thuật của đồ án tại phòng thực hành ô tô.

Chương 2: Hệ thống lái và động lực hệ thống lái

Chương 2 trình bày toàn diện lý thuyết động lực học lái và phân loại các cơ cấu lái ô tô hiện nay:

• Phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc của cơ cấu lái cơ khí: kiểu trục vít - cung răng, trục vít - con lăn, bi tuần hoàn và trục răng - thanh răng.
• Khảo sát các hệ thống lái trợ lực: trợ lực thủy lực (HPS), trợ lực thủy lực điện tử (EHPS), trợ lực điện (EPS) và hệ thống lái chủ động (AFS).
• Trình bày cơ sở động học quay vòng: vai trò của các góc đặt bánh xe Camber, Caster, Kingpin, Toe đối với tính ổn định chuyển động thẳng và khả năng tự hồi vị của bánh xe dẫn hướng; công thức xác định bán kính quay vòng tối thiểu và điều kiện quay vòng không trượt của ô tô.

Chương 3: Hệ thống lái không trục lái

Chương này tập trung vào cấu trúc đặc thù của hệ thống SBW:

• Định nghĩa khái niệm hệ thống lái không trục lái, phân tích cấu trúc loại bỏ liên kết cơ khí và thay thế bằng các đường truyền tín hiệu dây dẫn.
• Liệt kê các lợi ích vượt trội và các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt về độ trễ điều khiển, độ tin cậy và tính an toàn dự phòng.
• Giới thiệu các mẫu xe thương mại và xe ý tưởng áp dụng công nghệ lái điện tử (như hệ thống Direct Adaptive Steering - DAS của Infiniti hay One Motion Grip - OMG của Lexus/Toyota).
• Phân tích những khó khăn chuyên sâu trong việc tái tạo cảm giác phản hồi mặt đường nhân tạo.

Chương 4: Lý thuyết về linh kiện điện tử và phần mềm lập trình

Nội dung chương 4 thuyết minh chi tiết các thành phần phần cứng và công cụ phần mềm phục vụ chế tạo mô hình:

• Phân tích cấu tạo trụ lái Kia Morning 2011, hộp điều khiển ECU lái, sơ đồ chân giắc và đặc tính điện áp ra của cảm biến mô men lái.
• Trình bày thông số kỹ thuật của bo mạch vi điều khiển Arduino Uno R3, mạch công suất cầu H BTS7960, biến trở núm xoay và Encoder tương đối.
• Giới thiệu môi trường lập trình nhúng Arduino IDE và phần mềm công nghiệp LabVIEW.
• Phân tích bản chất toán học của thuật toán PID, phương pháp xác định các thông số điều khiển và phương pháp đo xung Encoder để xác định góc quay và chiều quay trục lái.

Chương 5: Thiết kế mô hình

Chương 5 là nội dung thiết kế kỹ thuật của đề tài:

• Xây dựng bản vẽ kết cấu khung mô hình 3D trên SolidWorks, bố trí không gian giá đỡ trục lái, vô lăng, bàn phím điều khiển và hộp điện kỹ thuật.
• Thiết kế sơ đồ nguyên lý và layout mạch điện chi tiết trên phần mềm Altium Designer; trình bày kết quả gia công mạch in thực tế.
• Thiết lập lưu đồ thuật toán điều khiển cho trường hợp xe quay vòng sang trái và sang phải.
• Xây dựng sơ đồ khối cấu trúc bộ điều khiển PID tạo cảm giác lái và PID trả lái.
• Lập trình giao diện người dùng (GUI) và sơ đồ khối (Block Diagram) trên LabVIEW để hiển thị các thông số thời gian thực.

Chương 6: Vận hành thực tế và kết quả

Chương này ghi nhận quá trình kiểm thử và đánh giá mô hình:

• Quy trình chuẩn bị nguồn điện, kết nối cáp dữ liệu cổng COM giữa Arduino và máy tính, khởi chạy giao diện LabVIEW.
• Đo kiểm hoạt động của hệ thống tại các kịch bản vận hành: xe đứng yên (0 km/h), xe chạy tốc độ thấp (21 km/h) đánh lái sang trái và phải, xe chạy tốc độ trung bình - cao (79 km/h) đánh lái liên tục, và xe chạy tốc độ cao (116 km/h) đánh lái rẽ hướng.
• Bảng đồ điện áp tín hiệu cảm biến theo góc lái và tốc độ, đánh giá khả năng phản hồi lực và độ mượt mà khi hồi vị trục lái.

Chương 7: Kết luận và hướng phát triển

Chương cuối tổng kết các kết quả đạt được về mặt mô hình vật lý và thuật toán điều khiển; đồng thời nêu rõ các mặt hạn chế còn tồn đọng và đề xuất các phương hướng nâng cấp hệ thống trong tương lai.

---

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã chế tạo thành công một mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh về hệ thống tạo cảm giác lái cho công nghệ lái không trục lái (SBW), đạt được các kết quả cụ thể:

Kịch bản thử nghiệm	Vận tốc mô phỏng ($v$)	Thao tác đánh lái	Đặc tính phản hồi của hệ thống mô hình
Kịch bản 1	$0\text{ km/h}$	Đánh lái tại chỗ	Mô tơ trợ lực hoạt động với lực cản phản hồi nhỏ nhất; tay lái nhẹ, dễ dàng xoay chuyển vành lái.
Kịch bản 2	$21\text{ km/h}$	Quay vòng trái / phải	Lực cản phản hồi bắt đầu xuất hiện tỷ lệ thuận với góc lái; vô lăng có độ nặng vừa phải, duy trì phản hồi xúc giác ổn định.
Kịch bản 3	$79\text{ km/h}$	Đánh lái liên tục	Mô men cản tăng rõ rệt; thuật toán PID dập tắt hiện tượng văng lái hoặc đánh lái quá đà; vô lăng đầm và chắc chắn.
Kịch bản 4	$116\text{ km/h}$	Quay vòng trái / phải	Mô men phản hồi đạt giá trị cao nhất theo dải thử nghiệm; vô lăng rất đầm, tạo lực kháng lớn ngăn chặn các thao tác chuyển hướng đột ngột, đảm bảo tính ổn định hướng.

Hệ thống ghi nhận và hiển thị chính xác các thông số vận hành lên màn hình LCD cục bộ và giao diện LabVIEW trên máy tính thông qua đường truyền cổng nối tiếp. Khi người lái kết thúc thao tác bẻ lái, thuật toán trả lái theo góc điều khiển mô tơ đưa vành lái quay về vị trí $0^\circ$ tương đối nhanh chóng và chính xác.

Đóng góp của đề tài thể hiện ở việc ứng dụng thành công cụm trục lái và cảm biến mô men thực tế của xe thương mại Kia Morning 2011 kết hợp với vi điều khiển phổ thông Arduino Uno R3 và driver BTS7960, tạo ra một mô hình đào tạo trực quan có chi phí hợp lý. Nghiên cứu chứng minh tính khả thi của việc sử dụng thuật toán PID để tái tạo cảm giác lái biến thiên theo vận tốc và góc lái trên hệ thống SBW, phục vụ hiệu quả cho công tác giảng dạy, học tập chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên giới hạn nghiên cứu được tác giả công bố trong văn bản, đề tài tồn tại một số hạn chế kỹ thuật:

• Mô hình thử nghiệm được xây dựng dưới dạng module bàn bench trong phòng thí nghiệm; các đại lượng về vận tốc xe, tải trọng mặt đường và góc trượt bánh xe được giả lập thông qua biến trở và thuật toán phần mềm mà chưa có sự tương tác vật lý trực tiếp với mặt đường thực tế.
• Hệ thống chưa xét đến các điều kiện địa hình phức tạp (mặt đường trơn trượt, đường gồ ghề, hiện tượng xóc dằn truyền ngược) và các gia tốc ngang tác động lên thân xe trong quá trình quay vòng thực tế.
• Cấu trúc mạch điều khiển và vi điều khiển chưa tích hợp các cơ chế dự phòng an toàn kép (redundant system/fail-safe) đạt chuẩn an toàn chức năng công nghiệp ô tô.

Hướng nghiên cứu tiếp theo từ đồ án:

• Tích hợp thêm các cảm biến gia tốc và cảm biến lực tác động trực tiếp từ cơ cấu chấp hành bánh xe dẫn hướng để nâng cao độ chân thực của phản lực mặt đường.
• Nâng cấp thuật toán điều khiển sang các mô hình hiện đại hơn (như điều khiển thích nghi, mờ - PID) kết hợp mô hình động lực học xe nhiều bậc tự do.
• Ứng dụng mạng giao tiếp chuẩn công nghiệp ô tô (mạng CAN bus) để đồng bộ dữ liệu giữa vô lăng và các ECU chức năng khác.
• Thiết kế các mạch bảo vệ an toàn và cơ chế điều khiển dự phòng phần cứng nhằm đáp ứng tiêu chuẩn an toàn trên xe thương mại.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và giảng viên thuộc các ngành:

• Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Phục vụ học phần Hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô, khung gầm ô tô hiện đại, đồ án chuyên ngành và đồ án tốt nghiệp liên quan đến hệ thống lái trợ lực điện (EPS) và hệ thống lái bằng dây (SBW).
• Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa / Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu thực tiễn về ứng dụng thuật toán điều khiển PID trên vi điều khiển nhúng, kỹ thuật điều khiển động cơ DC dòng cao qua cầu H BTS7960, xử lý tín hiệu Encoder và lập trình giao diện giám sát công nghiệp bằng NI LabVIEW.

Phần nội dung đáng chú ý nhất là Chương 4 và Chương 5, nơi cung cấp chi tiết sơ đồ đấu nối chân giắc của cảm biến mô men lái Kia Morning 2011, thiết kế mạch in trên Altium và cấu trúc sơ đồ khối giao tiếp giữa Arduino và LabVIEW.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng cụm chi tiết cơ khí và cảm biến từ mẫu xe thương mại nào để chế tạo mô hình?
Hệ thống sử dụng nguyên cụm trụ lái tích hợp mô tơ DC trợ lực lái điện và cụm cảm biến mô men lái (torque sensor) bóc tách từ dòng xe Kia Morning đời 2011.

2. Thuật toán điều khiển nào được lập trình để tạo cảm giác nặng nhẹ cho vô lăng và đưa vô lăng về vị trí cân bằng?
Đề tài sử dụng thuật toán điều khiển PID (Proportional - Integral - Derivative), phân chia thành hai giải thuật riêng biệt: PID điều khiển cảm giác lái (tạo mô men phản hồi ngược chiều đánh lái dựa trên góc bẻ lái và vận tốc xe) và PID trả lái (điều khiển mô tơ xoay vô lăng về vị trí $0^\circ$ khi buông tay lái).

3. Khối điều khiển và khối công suất của mô hình sử dụng các bo mạch phần cứng nào?
Khối xử lý trung tâm sử dụng bo mạch vi điều khiển Arduino Uno R3; khối công suất điều khiển mô tơ DC sử dụng mạch driver cầu H BTS7960; góc quay trục lái được giám sát thông qua bộ mã hóa xung Encoder tương đối 2 pha A-B.

4. Dữ liệu thực nghiệm được kiểm tra và đánh giá tại những mốc vận tốc mô phỏng nào?
Hệ thống được thử nghiệm và thu thập số liệu tại 4 mốc vận tốc giả lập cụ thể: 0 km/h (đánh lái tại chỗ), 21 km/h (tốc độ thấp, quay trái/phải), 79 km/h (tốc độ trung bình - cao, đánh lái liên tục) và 116 km/h (tốc độ cao, quay trái/phải).

5. Giao diện máy tính hiển thị và giám sát các thông số hoạt động của mô hình được lập trình bằng phần mềm nào?
Giao diện giám sát người dùng được xây dựng trên phần mềm NI LabVIEW, nhận và truyền dữ liệu thời gian thực với vi điều khiển Arduino thông qua giao thức giao tiếp nối tiếp qua cổng COM.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Hồ Ngô Nhựt Quân và Trương Nhật Thành đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế, chế tạo mô hình tạo cảm giác lái cho hệ thống lái không trục lái (Steer-By-Wire). Bằng cách kết hợp linh kiện cơ điện của cụm lái Kia Morning 2011, vi điều khiển Arduino Uno R3, mạch lái BTS7960 và thuật toán điều khiển PID, hệ thống đã tái tạo thành công mô men phản lực biến thiên theo góc đánh lái và vận tốc mô phỏng từ 0 đến 116 km/h. Mô hình vận hành ổn định, hiển thị trực quan thông số qua giao diện LabVIEW, đáp ứng tốt các yêu cầu học tập, nghiên cứu thực nghiệm và giảng dạy chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Giới hạn đề tài.

Phương pháp nghiên cứu. 3 Chương 2: HỆ THỐNG LÁI VÀ ĐỘNG LỰC HỆ THỐNG LÁI. Cấu tạo và chức năng của hệ thống lái. Cấu tạo của hệ thống lái.

Các loại hệ thống lái trên ô tô hiện nay. Hệ thống lái cơ khí. Kiểu trục vít – cung răng. Kiểu bi tuần hoàn.

Kiểu trục răng – thanh răng. Hệ thống lái trợ lực. Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS):. Hệ thống lái trợ lực điện (EPS):.

Hệ thống lái trợ lực thủy lực điện tử (EHPS). Yêu cầu hệ thống lái. Các thông số cơ bản hệ thống lái. Góc đặt bánh xe.

Tỉ số truyền của hệ thống lái. Điều kiện không trượt khi quay vòng. 22 Chương 3: HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI. Hệ thống lái không trục lái là gì.

Lợi ích của hệ thống lái không trục lái. Yêu cầu hệ thống lái không trục lái. Các mẫu xe sử dụng hệ thống lái không trục lái. Khó khăn trong việc thiết kế hệ thống.

30 Chương 4: LÝ THUYẾT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH. Trụ lái Kia Morning 2011. Mạch điều khiển. Bo mạch Arduino Uno R3.Driver điều khiển mô tơ BTS7960.

Phần mềm lập trình và hiển thị. Phần mềm Arduino IDE. Phần mềm LabVIEW. Xác định các thông số PID cho động cơ.

Khái niệm thuật toán PID.Bản chất toán học của PID. Lưu ý khi thiết kế thuật toán PID. Tính toán góc lái với Encoder. 54 Chương 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH.

Thiết kế mô hình. Thiết kế mạch điều khiển. Sơ đồ mạch điện chi tiết. Mạch điện sau khi gia công.

Lưu đồ thuật toán điều khiển. Thiết kế giao diện hiển thị trên máy tính. Giao diện người dùng. Lập trình Block Diagram.

67 Chương 6: VẬN HÀNH THỰC TẾ VÀ KẾT QUẢ. Hướng dẫn vận hành mô hình. Đánh giá kết quả thực nghiệm. 74 Chương 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .2 Hướng cần phát triển thêm từ đề tài.

76 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 79 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU. HPS: Hydraulic Power Steering EHPS: Electro Hydraulic Power Steering AFS: Active Front Steering SBW: Steer-by-wire EPS: Electric Power Steering AHA (Agile Handling Assist) DAS: Direct Adaptive Steering OMG: One Motion Grip ECU: Electronic Control Unit PWM: Pulse width modulation DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2. Một số bộ phận của hệ thống lái.

Cơ cấu lái kiểu trục vít – cung răng. Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn. Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn. Cơ cấu trục răng – thanh răng.

Hệ thống lái trợ lực thủy lực. Hệ thống lái trợ lực điện. Hệ thống lái chủ động AFS trên xe Audi A4. Góc Camber trong hệ thống lái.

Góc Caster trong hệ thống lái. Góc Kingpin trong hệ thống lái. Độ chụm Toe trong hệ thống lái. Các giai đoạn khi quay vòng.

Mô phỏng tâm bán kính quay vòng. Bán kính quay vòng xe nhiều cầu. Hệ thống lái không trục lái Steer By Write. Sơ đồ điều khiển hệ thống lái điện.

Vô lăng trong hệ thống lái. Trụ lái Kia Morning 2011. Hộp ECU lái Kia Morning 2011. Sơ đồ chân giắc cảm biến mô men và hộp ECU lái.

Sơ đồ mạch điện hệ thống lái Kia Morning 2011. Mô tơ DC trợ lực lái điện. Cấu tạo của cảm biến mô men lái. Sơ đồ điện áp cảm biến mô men Kia Morning 2011.

Biểu đồ thể hiện sự tương quan giữa điện áp đầu ra với chiều và mô men quay khi cảm biến mô men hoạt động bình thường. Encoder loại tương đối. Sơ đồ xung tín hiệu Encoder. Bo mạch Arduino Uno.

Các thông số cơ bản Arduino. Mạch điều khiển động cơ BTS7960. Biến trở loại núm xoay. Giao diện phần mềm Arduino IDE.

Giao diện mục Edit của phần mềm Arduino IDE. Giao diện mục Sketch của phần mềm Arduino IDE. Một số chức năng của phần mền Arduino IDE. Phần mềm LabVIEW.

Cánh tay Robot điều khiển bằng LabVIEW và Arduino. Sơ đồ điều khiển thuật toán PID. Encoder sử dụng cho mô hình. Xác định chiều quay Encoder.

Khung mô hình nhìn từ trên xuống. Khung mô hình nhìn từ cạnh bên. Mô hình nhìn từ trên xuống. Mô hình nhìn từ trước.

Hộp điện mô phỏng 3D trên Solidword. Bảng tên mô hình. Nắp hộp điện. Sơ đồ mạch điện tổng quát.

Sơ đồ mạch điện thiết kế trên Altium. Mạch điện thực tế. Lưu đồ thuật toán khi quay sang phải. Lưu đồ thuật toán khi quay sang trái.

Sơ đồ PID điều khiển cảm giác lái. Sơ đồ PID trả lái/ PID theo góc lái. Giao diện hiển thị LabVIEW. Giao diện Block Diagram.

Khối khởi tạo bắt đầu. Các khối nhận dữ liệu. Khối kết thúc. Vận hành mô hình thực tế.

Hiển thị nguồn và LCD. Vị trí chọn cổng COM và nút chạy để thực hiện giao tiếp. Hiển thị LabVIEW xe chạy 0km/h. Hiển thị LabVIEW xe chạy 21km/h và quay phải.

Hiển thị LabVIEW xe chạy 21km/h và quay trái. Hiển thị LabVIEW xe chạy 79km/h và đánh lái liên tục. Hiển thị LabVIEW xe chạy 116km/h và quay phải. Hiển thị LabVIEW xe chạy 116km/h và quay trái.

74 DANH MỤC CÁC BẢNG. Kích thước mô hình. Bảng đồ điện áp theo góc lái và tốc độ khi quay sang trái. Bảng đồ điện áp theo góc lái và tốc độ khi quay sang phải.

65 Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Ngành công nghiệp ô tô đang chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ từ các hệ thống lái truyền thống sang công nghệ điện tử tiên tiến. Sự thay đổi này nhằm mục đích tối ưu hóa hiệu suất, giảm thiểu độ phức tạp và hướng tới sự thân thiện với môi trường. Thay vì dựa vào cơ cấu cơ khí và thủy lực, các nhà sản xuất đang tập trung vào hệ thống điều khiển điện tử thông minh, tiêu biểu là hệ thống lái điện tử không trục lái (Steer-By-Wire - SBW).

Hệ thống SBW, với bản chất là một hệ thống điện tử thông minh, đang thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà sản xuất và các trung tâm nghiên cứu. Những nỗ lực hợp tác giữa các nhà khoa học và nhà sản xuất ô tô đã thúc đẩy sự phát triển của hệ thống này. SBW mang đến nhiều ưu điểm vượt trội: Không gian nội thất rộng rãi: Loại bỏ trục lái truyền thống, mở ra không gian cabin linh hoạt hơn. An toàn chủ động: Tích hợp các tính năng an toàn tiên tiến như hỗ trợ giữ làn đường.

Điều chỉnh linh hoạt: Khả năng thay đổi tỷ số truyền và cảm giác lái thông qua phần mềm. Điều khiển thuận tiện: Cho phép điều khiển xe bằng các thiết bị điện tử như cần điều khiển hoặc biến trở. Nền tảng cho tương lai: Mở đường cho công nghệ lái xe từ xa và xe tự hành. Tuy nhiên, hệ thống SBW cũng đối mặt với thách thức lớn: việc tái tạo cảm giác lái chân thực.

Sự vắng mặt của trục lái cơ học khiến người lái mất đi phản hồi quen thuộc, dẫn đến cảm giác "mất lái". Đặc biệt, trong điều kiện đường xá và tốc độ thay đổi, việc truyền tải cảm giác lái chính xác trở nên khó khăn hơn. Bên cạnh đó, việc duy trì sự ổn định của vô lăng cũng là một vấn đề cần giải quyết. Để vượt qua những thách thức này, các nghiên cứu đang tập trung vào việc thiết kế và thử nghiệm hệ thống SBW trên xe thực tế.

Nghiên cứu này đóng góp vào việc xác nhận tính khả thi của một phương pháp mới: sử dụng cảm biến dòng điện để điều khiển hệ thống lái. Phương pháp này giúp loại bỏ các thành phần cơ khí và thủy lực không cần thiết, giảm chi phí và mang lại nhiều lợi ích cho hệ thống lái điện tử. Mục tiêu nghiên cứu. Mục tiêu của việc chế tạo mô hình hệ thống lái không trục lái là nhằm mục tiêu cải thiện một số lợi ích mà hệ thống lái thông thường không có được.

Phục vụ cho mục đích nghiên cứu, học tập, giảng dạy cho các sinh viên và giảng viên. Cung cấp các mô hình thực tiễn về hệ thống lái, phương pháp điều khiển hệ thống lái không trục lái. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu hệ thống lái không trục lái là thực hiện thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái trên ô tô nhắm đáp ứng các yêu cầu của một hệ thống lái bình thường, đồng thời đem lại các lợi ích nhất định mà hệ thống lái bình thường không có được.

Thiết kế và chế tạo hệ thống SBW:  Nghiên cứu và phát triển các thành phần điện tử và phần mềm cần thiết cho hệ thống SBW.  Xây dựng mô hình thử nghiệm để đánh giá hiệu suất của hệ thống.  Nghiên cứu kết quả thực nghiệm tái tạo cảm giác lái:  Tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến cảm giác lái trong hệ thống SBW.  Phát triển các thuật toán và phương pháp để tái tạo cảm giác lái chân thực.

 Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của các phương pháp tái tạo cảm giác lái.  Phát triển thuật toán điều khiển:  Phát triển các thuật toán mới để điều khiển hệ thống lái không trục lái.  Xây dựng hệ thống điều khiển đáp ứng nhanh và chính xác.  Tối ưu hóa hệ thống điều khiển để đạt hiệu suất cao nhất.

 Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống SBW:  Thực hiện các thử nghiệm thực tế để đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.  Phân tích dữ liệu thử nghiệm để xác định các ưu điểm và nhược điểm của hệ thống.  Đề xuất các giải pháp để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Tóm lại, đối tượng nghiên cứu của đề tài này là toàn bộ các khía cạnh liên quan đến việc phát triển và ứng dụng hệ thống lái không trục lái, từ thiết kế, chế tạo, điều khiển đến đánh giá hiệu quả.

Giới hạn đề tài. Do chi phí thực hiện cũng như nghiên cứu đề tài hệ thống lái không trục lái khá lớn và hạn chế về mặt thời gian thực hiện mô hình. Nên nhóm chúng em đã tối ưu một số bộ phận của mô hình bằng phần mềm nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng khả năng hoạt động ổn định, đáp ứng những yêu cầu của hệ thống lái không trục lái. Bên cạnh đó do hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng và đòi hỏi thời gian nghiên cứu cũng như độ chính xác cao nên đây là một đề tài khó.

Vì thế nhóm em sẽ không đi sâu vào nghiên cứu tính toán phức tạp mà sẽ áp dụng những tài liệu có sẵn cũng như kiến thức đã học vào thực hiện mô hình. Điều kiện vận hành sẽ không được ưu việc như vận hành thực tế trên đường do mô hình sử dụng thuật toán, linh kiện.,về mặt kỹ thuật (phần mềm điều khiển, cảm biến,.