BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRẦN VĂN THOAN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC CỦA Ô TÔ TẢI
NHẰM HẠN CHẾ TRƢỢT QUAY BÁNH XE CHỦ ĐỘNG

Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số: 9520116

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội - 2018


Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS.Hồ Hữu Hải
2. PGS. TS. Đàm Hoàng Phúc
Phản biện 1: PGS.TS Dương Văn Tài
Phản biện 2: PGS.TS Trần Quang Hùng
Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường, họp
tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

bơm cao áp dãy.
- Thuật toán điều khiển và giá trị các tham số của bộ điều khiển hạn chế trượt quay bánh xe bằng
phương pháp điều khiển công suất động cơ.
- Các kết quả mô phỏng lý thuyết hoạt động của hệ thống hạn chế trượt quay bánh xe.
- Mẫu bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành (chế tạo thử nghiệm lần đầu) của hệ thống hạn chế trượt
quay bánh xe chủ động.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trên thực tế hiện nay, các hãng ô tô trên thế giới có nhiều phương pháp để điều khiển hạn
chế trượt quay bánh xe chủ động của ô tô nhưng tập trung chủ yếu là điều khiển công suất động cơ
và tác động vào hệ thống phanh nhằm giúp ô tô chuyển động an toàn. Một số nghiên cứu ứng dụng
sử dụng kết hợp hai phương pháp trên nhằm nâng cao tốc độ và hiệu quả điều khiển. Tại Việt Nam
đã có nhiều nghiên cứu về hệ thống hạn chế trượt lết bánh xe tuy nhiên chưa có các công trình
nghiên cứu đáng kể nào về hệ thống hạn chế trượt quay. Hệ thống điều khiển hạn chế trượt quay là
một hệ thống phức tạp, việc nghiên cứu đòi hỏi kết hợp nhiều lĩnh vực kiến thức: cơ khí động lực,
1


kỹ thuật điện tử, cảm biến và cơ cấu chấp hành và kỹ thuật điều khiển, do vậy đề tài luận án có tính
khoa học.
Tại Việt Nam hiện nay, các xe tải sử dụng động cơ diesel được sử dụng phổ biến. Các loại
xe này hầu như chưa được trang bị hệ thống chống trượt quay bánh xe (Anti-Spin Regulation).
Trong khi các phương tiện này hoạt động trên các loại đường xấu ở các vùng nông thôn, miền núi
hoặc các công trường xây dựng... các bánh xe rất dễ bị trượt quay, làm giảm khả năng cơ động của
xe. Nội dung nghiên cứu của luận án góp phần làm cơ sở để tiến tới làm chủ công nghệ điều khiển
hạn chế trượt quay bánh xe chủ động và áp dụng cho các xe tải sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam. Do
vậy đề tài có ý nghĩa thực tiễn.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Hiện tƣợng trƣợt quay bánh xe và cơ sở lý thuyết hạn chế hiện tƣợng trƣợt quay
Trong quá trình chuyển động, các lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động được thể
hiện trên hình 1.1 như sau[26]:

dãy), công thức bánh xe 4x2.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Việc điều khiển cùng lúc hai giải pháp hết sức phức tạp, vì vậy trong khuôn khổ luận án này
chỉ nghiên cứu một phần của giải pháp điều khiển giảm công suất (mô men) động cơ thông qua điều
khiển tải của động cơ nhằm giảm độ trượt của các bánh xe chủ động của ô tô khi hoạt động trên
đường xấu trơn trượt và đồng nhất.
1.4 Mục tiêu và phƣơng pháp nghiên cứu
1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm được mẫu đầu hệ thống điều khiển giảm công
suất động cơ nhằm hạn chế độ trượt quay của bánh xe chủ động trên ô tô tải nhỏ sản xuất lắp ráp tại
Việt Nam khi chạy trên đường có hệ số bám thấp.
1.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết.
- Nghiên cứu thực nghiệm.
1.5 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu hệ thống hạn chế trượt quay bánh xe chủ động của ô tô, xây dựng mô hình mô
phỏng chuyển động thẳng của ô tô;
- Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô tải trên đường có hệ số bám khác nhau;
- Nghiên cứu đề xuất thuật toán điều khiển và xác định các thông số của bộ điều khiển;
- Mô phỏng hệ thống điều khiển, xác định vùng làm việc của bộ điều khiển;
- Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định đặc tính cục bộ, đặc tính ngoài của bơm cao áp
dãy, đặc tính bộ điều tốc;
- Thiết kế chế tạo bộ điều khiển, cụm cơ cấu chấp hành của hệ thống;
- Thực nghiệm hoạt động của hệ thống.
CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ
Mô hình mô phỏng gồm mô hình động cơ, mô tả hệ thống truyền lực, mô hình bánh xe và mô
hình chuyển động theo phương dọc của xe.

Hình 2.1 Sơ đồ mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô
2.1 Xây dựng mô hình mô phỏng


luong phun nhien lieu (cm3/chutrinh)

lượng phun nhiên liệu với vận tốc góc của bơm cao áp ở các mức ga khác nhau.

100%

0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
400

600

800

1000
1200
Van toc goc bom cao ap (v/p)

1400

0.07
80%

0.06

600

800

1000
1200
Van toc goc bom cao ap (v/p)

1400

1600

Hình 2.6. Đặc tính tốc độ của bơm cao áp

2.1.1.3 Xây dựng mô hình bộ điều tốc cơ khí ly tâm đa chế độ
Đặc tính đáp ứng trễ của vị trí thanh răng theo sự thay đổi vị trí của bàn đạp ga cần thiết được
mô tả trong mô hình bơm cao áp. Hàm truyền của bộ điều tốc có dạng: W(s) 

1
a1.s b1

(2.2)

Từ các kết quả thực nghiệm bơm cao áp. Ứng dụng công cụ System Identification Parameters
trong Matlab, luận án xác định được các thông số của mô hình bộ điều tốc bơm cao áp (a1=0,2;
b1=1).
2.1.1.4 Xây dựng đặc tính mô men của động cơ
Trong mô hình mô phỏng, đặc tính ngoài động cơ được đưa vào ở dạng bảng giá trị tham chiếu
lookup tables- theo mối quan hệ như sau:
Từ các đặc tính ngoài của bơm, đặc tính cục bộ của bơm, đặc tính ngoài động cơ, áp dụng công

80

0
0

40

60
800

0
500

40

1600

1000

1500

2000
ne (v/p)

2500

3000

2400



Hình 2.16. Lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động
Phương trình chuyển động quay bánh xe bị động có dạng như sau:
5

(2.7)


.

J bxt .t  M ft  Fxt .rd

(2.12)

Quan hệ giữa hệ số bám dọc tức thời theo độ trượt.
Trong mô hình mô phỏng, hệ số bám dọc được đưa vào mô phỏng bằng cách nội suy tuyến
tính (sử dụng lookup table) ở từng điểm trên đường đặc tính quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ
trượt của lốp xe ô tô nghiên cứu, lực bám dọc này phụ thuộc vào độ trượt  và đã được xác định từ
thực nghiệm [3].

Hình 2.17 Quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt dọc[3]
2.1.4 Mô hình mô phỏng động lực học theo phƣơng dọc của xe

Hình 2.18. Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động
Phương trình chuyển động của xe theo phương dọc được viết như sau:
..

m. x  2( Fxs  Fxt )
Tổng hợp các phương trình mô tả chuyển động của ô tô trên đường thẳng gồm:


mô phỏng quá trình khởi hành ở tay số 1 của ô tô có các thông số như trong Bảng 1.1 với các điều
kiện của phương án PA1 được thể hiện trên các hình sau:
Phƣơng án

Mục đích

Thông số mô phỏng

PA1

φ =0,3; φ =0,8
Pin=(40;70;100)%;
f=0,15

Khảo sát quan hệ các thông số chuyển động của
xe theo mức tải tại đường có hệ số bám thấp và
cao.

PA2

φ=0,25:0,05:0,55
Pin=(10÷100)%;
f=0,15

Khảo sát khả năng tăng tốc của ô tô với các mức
tải trên đường có hệ số bám thấp khác nhau.
3
V(m/s)

V(m/s)

6

8

10

12

14

16

1

18

4

6

8

10

12

14

16



6

8

10
Thoi gian(s)

12

14

16

18

0.5
0
0

20
lambda(x100%)

a(m/s2)
lambda(x100%)

2

1


phi=0,8

2

4

6

8

10
Thoi gian(s)

12

14

16

18

20

Hình 2.21. Gia tốc ô tô, vận tốc ô tô và độ trượt
bánh xe tại mức tải 70%

Từ kết quả mô phỏng có thể thấy khi tăng mức tải động cơ (số vòng quay động cơ tăng) dẫn
đến: Trên đường có hệ số bám cao: độ trượt của bánh xe chủ động của ô tô nhỏ và không phụ thuộc
vào mức tải động cơ. Trên đường có hệ số bám thấp: độ trượt của bánh xe ô tô lớn và tỉ lệ với mức
tải động cơ (tổng thời gian có độ trượt lớn (  >30%) ở các mức tải 40%; 70% và 100% tăng lên lần

6

7

8

9

a(m/s2)

1

lambda(x100%)

Pin10%
Pin20%
Pin30%

0.5
0
0

10

1

2

3



9

10

1
0.5
0
0

Hình 2.23. Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô và độ trượt Hình 2.24 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô và độ trượt bánh
bánh xe ô tô khi tăng tốc trên đường có hệ số bám xe ô tô khi tăng tốc trên đường có hệ số bám φ = 0,3
tại mức tải 10%; 20%; 30%
φ = 0,45 tại mức tải 10%; 20%; 30%
Bảng 2.4: Gia tốc cực đại, độ trượt tại thời điểm gia tốc đạt cực đại (amax, λamax) trong quá trình khởi
hành với các mức tải (Pin) và hệ số bám (φ) khác nhau

Từ các kết quả trên cho thấy: Tại thời điểm ô tô đạt gia tốc cực đại (amax) với các hệ số bám
(  ) khác nhau đều có độ trượt (  <30%). Vậy tại các vùng có độ trượt (  >30%) là không tốt cho
quá trình tăng tốc của ô tô.

8


thoi gian co do truot > 0,3 (s)

30
25
20
15

quá trình tăng tốc càng tốt hơn.
Trên các đường có hệ số bám φ từ 0,3 đến 0,4 nếu càng tăng mức tải động cơ thì thời gian độ
trượt λ>30% càng tăng, điều này làm giảm khả năng tăng tốc của ô tô. Có thể so sánh thông số tổng
thời gian có độ trượt (λ>30%) để đánh giá khả năng tăng tốc của ô tô trên các loại đường có hệ số
bám thấp với các mức tải động cơ khác nhau.
Tuy nhiên, khi xảy ra hiện tượng trượt quay bánh xe chủ động trên đường, người lái khó có
khả năng xác định mức tải động cơ phù hợp để điều khiển mức ga hợp lý. Từ đó cho thấy sự cần
thiết của một bộ điều khiển giúp người lái điều chỉnh mức ga phù hợp với điều kiện bám nhằm giúp
ô tô khởi hành tốt hơn.
2.3 Kết luận chƣơng 2
Luận án đã xây dựng được mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô. Luận án đã mô phỏng
khảo sát quá trình khởi hành của ô tô với các mức ga khác nhau trên đường có hệ số bám khác
nhau, các kết quả mô phỏng phù hợp với quy luật vật lý của ô tô, mô hình mô phỏng có thể ứng
dụng để khảo sát nghiên cứu hiện tượng trượt quay cũng như điều khiển hạn chế trượt quay của
bánh xe ô tô chủ động. Các kết quả khảo sát trên đường có hệ số bám thấp cho thấy:
- Trên các đường tương đối xấu (hệ số bám trong khoảng 0,3 đến 0,45), độ trượt của bánh xe
chủ động khi xe đạt gia tốc cực đại amax trong khoảng 20% đến 30%.
- Có thể sử dụng thông số tổng thời gian có độ trượt (λ>30%) để đánh giá khả năng tăng tốc
của ô tô trên các loại đường có hệ số bám thấp với các mức tải động cơ khác nhau.
Các giá trị thông số độ trượt khi xe đạt gia tốc cực đại và tổng thời gian có độ trượt (λ>30%)
sẽ được sử dụng làm cơ sở cho việc lựa chọn thuật toán điều khiển và đánh giá hiệu quả của bộ điều
khiển trong chương 3.

9


CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1 Đề xuất cấu trúc của hệ thống
Mục đích của bộ điều khiển là xuất ra một mức điều khiển Pdk hợp lý thông qua cơ cấu chấp


u (t )  k P e(t)  k I  e( )d  k D
0

10

d
e(t)
dt

(3.3)


Hệ thống điều khiển theo thuật toán PID được mô tả như sau.

Hình 3.5. Hệ thống điều khiển sử dụng thuật toán PID
Bước1: Đặt kI=0; kD=0, Tăng dần giá trị kP đến khi dao động tuần hoàn. Đặt giá trị kP=kC và
xác định chu kỳ dao động Pc. Tiến hành đánh giá tổng thời gian có độ trượt của bánh xe chủ động
(λ>30%) và mức độ điều khiển của bộ điều khiển để xác định kC và PC.
Luận án lựa chọn hệ số kC =1,5 và có chu kỳ dao động PC=0,5 để xác định các thông số bộ
điều khiển kP; kI; kD theo bảng lựa chọn thông số của phương pháp Ziegler-Nichols [36] trong bước
2.
Bảng 3.1: Thông số xác định tham số bộ điều khiển

Loại bộ điều khiển

kP

kI


Từ cách xác định các thông số trong Bảng 4 với các giá trị kC =1,5 và PC =0,5 trong bước 1.
Để so sánh và lựa chọn loại bộ điều khiển phù hợp với yêu cầu. Luận án đã tiến hành mô phỏng
tổng thời gian có độ trượt của bánh xe chủ động (λ>30%) và mức điều khiển (pdk) với các loại bộ
điều khiển có kết quả như sau:
1
P
0.5

0
00

lambda mong uoc

PI
PID

1
P

2
PID

3

4

5

6


1

2

Hình 3.8 Kết quả mô phỏng trên đường có hệ số bám φ=0,3; hệ số cản lăn f=0,15; mức tải 80%

Các phân tích kết quả cho thấy ưu điểm của bộ điều khiển PID đã giảm nhanh được tổng thời
gian có độ trượt của bánh xe chủ động λ>30% và có mức điều khiển pdk hợp lý, vì vậy luận án lựa
chọn sử dụng phương pháp điều khiển theo sai số giữa giá trị độ trượt mong muốn và giá trị độ
trượt thực tế theo quy luật PID với các hệ số lần lượt là: kP=0,9; kI=3,6; kD=0,056.
3.3 Mô phỏng hoạt động của hệ thống khi có bộ điều khiển
11


Với nội dung mục này, luận án trình bày các kết quả mô phỏng khảo sát quá trình khởi hành
của ô tô nhằm phân tích hiệu quả của bộ điều khiển trong hai trường hợp khi có điều khiển và khi
không có điều khiển theo Bảng 6: Phương án mô phỏng nhằm đánh giá hiệu quả bộ điều khiển
Phƣơng án

Mục đích

Thông số mô phỏng

PA3: Khởi hành ở
tay số 1, đầy tải

Pnl=(20-100)%; f=0,15;
φ =(0,3; 0,35; 0,4);
ih1=7.31; m=7685 kg



20

0.5
0
0
1

4

6

8

10

12

14

16

18

20
kdk
codk

0.5


0

2

4

6

8

10
thoi gian(s)

12

14

16

18

20

a(m/s2)

2

lambda(x100%)

3

12

14

16

18

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0.5
0


2

4

6

8

10
thoi gian(s)

12

14

16

18

20

100
50
0
0

Hình 3.10. Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh Hình 3.11. Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe
xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số
bám φ=0,35 khi không có và có bộ điều khiển

0
20

ko dk
co dk

30

40

50

60

70

80

90

0
20

100

30

40

50

thoi gian (s)

3.4

ko dk
co dk

6
5
4
3

ko dk
co dk

3
2.8
2.6
2.4
2.2

2
20

30

40

50
60

Hình 3.16. Thời gian đạt vận tốc (v=1m/s) trên
đường φ=0,35

Các kết quả khảo sát tổng thời gian ô tô có độ trượt lớn (  >30%) và thời gian ô tô đạt vận tốc
(Vx=1m/s) khi không có và có bộ điều khiển đều cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển đã giúp tăng
khả năng tăng tốc của ô tô trên các đường có hệ số bám thấp.
v(m/s)

5
4
3
2
1
0
0
0.5

5

10

15

20

25

5

10

20

25

50
0
0

5

10

thoi gian(s)

15

20

25

muctai% lambda(x100%) a(m/s2)

a(m/s2)

v(m/s)

3.3.2 Kết quả mô phỏng quá trình khởi hành ở tay số 2, xe không tải (PA4)
5
4
3

0.5

0
0
100

25

5

10

5

10

15

20

25

15

20

25

50
0


thoi gian (s)

20

12
8

ko dk
co dk

8

4

4
0
20

30

40

50

60
muc ga (%)

70



thoi gian (s)

thoi gian (s)

40

Hình 3.21.Tổng thời gian có (λ>30%)
trên đường φ=0,35

ko dk
co dk

18

30

14
12

9

8

7

10
8
50


80
muc ga nguoi lai (%)

85

90

95

100

Hình 3.23.Thời gian đạt vận tốc (v=3m/s) trên
Hình 3.22.Thời gian đạt vận tốc (v=3m/s) trên
đường φ=0,35
đường φ=0,3
Kết quả mô phỏng theo các phương án PA3 và PA4 với các tay số và tải trọng khác nhau đều
cho thấy phương pháp điều khiển mức tải động cơ theo sai số giữa giá trị độ trượt mong muốn và
giá trị độ trượt thực tế theo quy luật PID đã có hiệu quả và có thể sử dụng để điều khiển hạn chế độ
trượt quay của bánh xe chủ động, tăng khả năng chuyển động của xe tải. Bộ điều khiển được đề
xuất đã giúp giảm đáng kể tổng thời gian có độ trượt lớn (  > 30%) và rút ngắn thời gian tăng tốc
(Vx=1m/s) và (Vx=3m/s) của ô tô.
3.4 Nghiên cứu xác định vùng điều khiển có hiệu quả trên đƣờng khác nhau
Với mục đích khảo sát đánh giá vùng điều khiển có hiệu quả cũng như đánh giá ảnh hưởng
của điều kiện mặt đường đến khả năng làm việc của bộ điều khiển. Luận án tiến hành mô phỏng
khảo sát khả năng chuyển động thẳng của ô tô tải nhỏ có các thông số theo Bảng 1 với các phương
án mô phỏng theo Bảng 7 sau:
Bảng 7: Các phương án mô phỏng vùng điều khiển
Phƣơng án
mô phỏng


5

10

phi=0,1
phi=0,2
phi=0,4

0.5
0
0
1

15

5

10

a(m/s2)

0
0
1

muctai(%) lambda(x100%)

muctai(%) lambda(x100%) a(m/s2)

v(m/s)

0
1

15
f=0,05
f=0,1

0.5
5

10

15

5

10

15

10

15

0.5

0
0
100


động thay đổi, mức ga người lái bằng mức tải động cơ (Pnl= Pin=100%). Độ trượt bánh xe ô tô chủ
động luôn nằm trong vùng (λ

0,4

0,45

0,5

0,55

vùng không cần điều khiển

φ

vùng điều khiển hiệu quả
Hình 3.28. Các vùng làm việc của hệ thống điều khiển theo đặc tính bám và cản của mặt đường

Đồ thị đã thể hiện đúng quan hệ tương quan giữa khả năng bám và cản của mặt đường, cho
phép đánh giá và lý giải kết quả mô phỏng và hiệu quả hoạt động của hệ thống trên các loại đường
khác nhau. Mặc dù bộ điều khiển không sử dụng đến đồ thị này (vì không có cảm biến theo dõi
được hệ số bám (φ) và hệ số cản lăn (f). Tuy nhiên, đồ thị cho phép đánh giá và lý giải kết quả mô
phỏng và hiệu quả hoạt động của hệ thống trên các loại đường khác nhau.
3.5 Kết luận chƣơng 3
Trong chương này, luận án đã đề xuất được hệ thống điều khiển, lựa chọn thuật toán điều
khiển PID và xác định các tham số của bộ điều khiển lần lượt là kP=0,9; kI=3,6; kD=0,056.
Trên cơ sở đó, luận án đã tiến hành mô phỏng hệ thống điều khiển giảm công suất động cơ
khi ô tô đi trên đường trơn trượt nhằm hạn chế hiện tượng trượt quay bánh xe ô tô chủ động. Các
kết quả chỉ ra hiệu quả điều khiển của hệ thống thông qua các thông số động lực học của ô tô.
Từ các kết quả khảo sát mô hình mô phỏng đã tìm ra các vùng làm việc hiệu quả, vùng làm
việc không hiệu quả và vùng không cần điều khiển của hệ thống tương ứng với đặc tính của mặt
đường.

cấu chấp hành dễ dàng lắp đặt, chế tạo cũng như vận hành do vị trí lắp đặt trên khung ô tô phía dưới
khoang lái tương đối rộng rãi.
4.1.2.1 Tính chọn động cơ và mô đun điều khiển động cơ
Để lựa chọn động cơ có vận tốc góc và mô men phù hợp với yêu cầu điều khiển và lực căng
dây ga tại bơm cao áp, luận án tiến hành tính toán sơ bộ vận tốc góc và mô men xoắn trên trục cần
thiết của động cơ [1]; [10]; [16]. Sau khi tham khảo các loại động cơ bước trên thị trường, luận án
đã lựa chọn loại động cơ bước 2 pha YH42BYGH47. Để điều khiển cấp nguồn cho động cơ bước 2
pha này, luận án lựa chọn mô đun công suất TB6600-4A.
4.1.2.2 Thiết kế, lựa chọn các bộ phận: Để lắp ráp hoàn thiện cơ cấu chấp hành, luận án đã tìm
hiểu lựa chọn và thiết kế chế tạo các chi tiết sau: Chọn cơ cấu thanh ray-con trượt; Chọn trục vít;
Chế tạo khớp nối; Thiết kế đồ gá lắp động cơ
4.1.2.3 Phƣơng án lắp đặt: Trong quá trình thực hiện, luận án đã tiến hành thử nghiệm lắp đặt cơ
cấu nằm bên thân xe (ở phía dưới người lái xe).
4.1.3 Bộ điều khiển: Hệ thống điều khiển hạn chế trượt quay thiết kế cho xe nghiên cứu sử dụng 4
cảm biến để đo vận tốc góc của 4 bánh xe, là cơ sở để điều khiển mô men của động cơ (thông qua
17


mức độ dịch chuyển của thanh răng trong bơm cao áp) nhằm phù hợp với tình trạng trượt quay của
bánh xe, từ đó giúp giảm độ trượt của bánh xe và sự ổn định của ô tô. Ngoài ra bộ điều khiển cần có
thêm thông tin về trạng thái đạp ga của người lái thông qua cảm biến vị trí bàn đạp ga để xác định
khả năng điều khiển của hệ thống.

Hình 4.15 Cấu trúc bộ điều khiển điện tử của hệ thống

Mạch in khi thiết kế và mạch in hoàn thiện lắp trên xe được thể hiện như trên Hình 4.17.

Hình 4.17. Mạch in sau khi thiết kế và mạch in hoàn thiện

4.2 Thực nghiệm hệ thống

lý dữ liệu trên thẻ nhớ và trên máy tính.
b) Phần mềm xử lý số liệu: Phần mềm có khả năng nhận dữ liệu từ thiết bị đo vận tốc góc của 4
bánh xe độc lập, mức ga người điều khiển quy về cơ cấu chấp hành, mức dịch chuyển cần bơm cao
áp, hiển thị đồ thị theo thời gian thực và lưu dưới dạng file.txt.
4.2.4 Trình tự và kết quả thực nghiệm
a. Thực nghiệm kiểm tra hoạt động của cơ cấu chấp hành
Bảng 1: Thực nghiệm kiểm tra hoạt động của cơ cấu chấp hành
Mục đích

Nội dung thực nghiệm

Đánh giá khả năng hoạt động Khi không điều khiển
của cơ cấu chấp hành
Khi có điều khiển

Mức dịch chuyển cần bơm cao áp khi không điều khiển

Nhận xét
Hoạt động của cơ cấu
chấp hành

Mức dịch chuyển cần bơm cao áp khi có điều khiển

Hình 4.29. Mức ga khi không điều khiển
Độ dịch chuyển của bàn đạp ga quy về vị trí lắp CCCH trùng khớp với mức dịch chuyển cần
bơm cao áp về quy luật tăng-giảm và giá trị mức ga. Như vậy, việc lắp đặt cơ cấu chấp hành không
làm ảnh hưởng đến khả năng điều khiển của người lái ô tô.
Khi có điều khiển: Đạp bàn đạp ga ở mức 100% sau đó điều khiển cơ cấu chấp hành, theo dõi sự
thay đổi mức dịch chuyển cần bơm cao áp và độ dịch chuyển của bàn đạp ga quy về CCCH khi
không có và khi có điều khiển cho kết quả như trên hình sau:

nghiệp, bôi mỡ (=0,11;  =0,018)

Kết quả thí nghiệm TN1:
+ Khi không có điều khiển hệ thống: Kết quả đo vận tốc góc các bánh xe và độ trượt của các bánh
xe chủ động trong trường hợp này được thể hiện trên các đồ thị Hình 4.37 và Hình 4.39

20


Hình 4.33 Vận tốc góc các bánh xe khi không
điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ

Hình 4.34. Độ trượt bánh xe chủ động khi không
điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ

Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3 (rad/s) là 5,5s. Sau 5s (ở giây thứ 1146), độ
trượt thực tế sai khác với độ trượt mong muốn (  =30%) là 46% và vẫn chưa xác lập.
+ Khi có điều khiển hệ thống: Kết quả đo vận tốc góc các bánh xe và độ trượt của các bánh xe chủ
động trong trường hợp này được thể hiện trên các đồ thị sau:

Hình 4.35. Vận tốc góc các bánh xe khi có điều
khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ

Hình 4.37. Độ trượt khi có điều khiển trên nền
xưởng công nghiệp bôi mỡ

Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3 (rad/s) là 4,9s, điều đó cho thấy xe đã tăng tốc
nhanh hơn so với khi không có điều khiển. Khi bộ điều khiển hoạt động, sau 5s tác động độ trượt
bánh xe chủ động đã xác lập quanh giá trị 50% (tức là sai lệch so với độ trượt mong muốn là 20%.



Mức độ cải thiện (%)
Kết quả thí nghiệm TN2:
+ Khi không có điều khiển hệ thống

1

lambda(x100%)

0.8
lambda thuc te

0.6
lambda mong uoc

0.4

0.2

0
1046

1047

1048

1049

1050 1051 1052
thoi gian (s)


0.2

0

Hình 4.41. Vận tốc góc các bánh xe khi có điều
khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét

91

92

93

94
95
thoi gian (s)

96

97

98

99

Hình 4.43. Độ trượt khi có điều khiển trên đường bê
tông cứng có bùn sét

Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3(rad/s) là 2,4s, điều đó cho thấy xe đã tăng tốc


Mức độ cải thiện (%)

Từ các kết quả của TN1 và TN2 cho thấy khi có tác động của bộ điều khiển đã thực hiện:
- Giảm được độ trượt của bánh xe chủ động và giảm tổng thời gian có độ trượt lớn.
- Giảm được thời gian bánh xe bị động (tương ứng với vận tốc xe) tăng tốc từ 0 đến 2 rad/s.
Độ trượt của bánh xe chủ động giảm và thời gian tăng tốc nhanh hơn sẽ làm tăng khả năng
khởi hành của ô tô trên các loại đường xấu và trơn trượt. Điều này cho thấy hiệu quả của bộ điều
khiển.
4.4 Kết luận chƣơng 4
Trong chương này, luận án đã tiến hành lắp đặt các cảm biến vận tốc góc bánh xe; thiết kế,
chế tạo và lắp đặt cụm cơ cấu chấp hành điều khiển mức tải động cơ.
Thực hiện thiết kế, chế tạo bộ điều khiển điện tử nhằm hạn chế hiện tượng trượt quay của
bánh xe chủ động. Luận án đã sử dụng thiết bị đo để phục vụ đo các thông số thực nghiệm phù hợp
với điều kiện thực tế của luận án.
Qua quá trình thực nghiệm, luận án tiến hành lắp đặt bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành đã
chế tạo lên xe. Luận án thực hiện đo hành trình dịch chuyển của dây ga và vận tốc góc các bánh xe
khi không có điều khiển và có điều khiển nhằm đánh giá hoạt động của cơ cấu chấp hành cũng như
của cả hệ thống. Các kết quả thực nghiệm đã cho thấy hệ thống chống trượt quay bánh xe chủ động
mà luận án nghiên cứu chế tạo có khả năng giảm tổng thời gian có độ trượt lớn  >30% của bánh
xe chủ động và giảm được thời gian bánh xe bị động (tương ứng với vận tốc xe) tăng tốc lên 2rad/s.
Kết quả thực nghiệm cụ thể trên 2 loại đường nền công nghiệp bôi mỡ và nền bê tông cứng – bùn
sét cho thấy bộ điều khiển có khả năng giảm được (47,1÷ 56,5)% tổng thời gian có độ trượt lớn

 >30% của bánh xe chủ động và giảm được thời gian bánh xe bị động (tương ứng với vận tốc xe)
tăng tốc lên 2 rad/s từ (17,6÷ 46,7)%.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Điều khiển hạn chế trượt quay cho ô tô là cần thiết nhằm tăng khả năng di chuyển của xe
trên các đường xấu, trơn trượt. Trên thế giới, hệ thống này đã được lắp đặt nhiều cho các phương