Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống ABS cho xe máy.

- ĐẾN RƠ MOÓC Đến các bánh xe còn lại c.
- 2 ABS ECU M 1 3 4 5 A C B Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động thủy lực có bộ chống hãm cứng bánh xe điều khiển bằng điện tử.
- 4- Cảm biến đo tốc độ góc của bánh xe.
- Theo xu hƣớng hoàn thiện hệ thống phanh trên xe máy có thể bố trí bộ điều chỉnh lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe (ABS).
- Nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển TCS trên ô tô dựa vào tín hiệu từ cảm biến vận tốc bánh xe và cảm biến vị trí bƣớm ga.
- Nhƣ vậy, hệ thống điều khiển quá trình phanh ô tô đến nay đã khá hoàn thiện về kết cấu, trong đó hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS vẫn là hệ thống cơ bản.
- Trong công trình nghiên cứu của Hồ Hữu Hùng, nghiên cứu xây dựng bộ điều khiển điện tử hệ thống phanh ABS, sử dụng phƣơng pháp điều khiển theo ngƣỡng gia tốc góc bánh xe cho bộ chấp hành loại 4 van 3 vị trí.
- Lực bám của bánh xe với mặt đƣờng khi phanh là cơ sở thiết kế hệ thống phanh và nghiên cứu điều khiển quá trình phanh ô tô, xe máy.
- Lực bám đó phụ thuộc vào sự lăn-bám-trƣợt của bánh xe với mặt đƣờng.
- (1.2) Trong đó: v - vận tốc tịnh tiến của trục bánh xe [m/s.
- vận tốc góc của bánh xe [rad/s].
- 18 br- bán kính lăn của bánh xe [m].
- Gia tốc góc bánh xe.
- max - Gia tốc góc lớn nhất của bánh xe khi phanh.
- Quan hệ giữa giữa mô men phanh bM, mô men bám M và gia tốc góc của bánh xe.
- Trong vùng ổn định (a) sự chêch lệch bMM nhỏ, sự giảm tốc của bánh xe khi phanh chậm và có giá trị nhỏ.
- Nhƣ vậy, xét về bản chất điều khiển quá trình phanh của hệ thống ABS là điều chỉnh giá trị mô men phanh (bM) và thời điểm phanh tại các bánh xe.
- Để điều chỉnh giá trị bM hệ thống ABS tự động điều chỉnh áp suất phanh tại cơ cấu phanh của các bánh xe.
- Các nghiên cứu điều khiển quá trình phanh ô tô luôn gắn liền với các nghiên cứu về mối quan hệ giữa hệ số bám và độ trƣợt của bánh xe khi phanh.
- Hình 2.6 trình bày quan hệ hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y theo độ trƣợt dọc  khi góc lệch bên  của bánh xe thay đổi.
- Khi các bánh xe làm việc trên mặt đƣờng có hệ số bám khác nhau đòi hỏi hệ thống ABS phải có khả năng điều khiển quá trình phanh sao cho các bánh xe không bị hãm cứng nhằm bảo đảm tính dẫn hƣớng.
- br- bán kính lăn của bánh xe [m].
- zF- phản lực thẳng đứng mặt đƣờng lên bánh xe [N].
- Gần đây, các hãng tiếp tục phát triển hệ thống điều khiển quá trình phanh của hệ thống ABS, duy trì độ trƣợt của bánh xe trong vùng 0 để có hệ số bám cao nhằm nâng cao chất lƣợng phanh.
- Việc điều chỉnh này có thể tiến hành bằng cách theo dõi giá trị gia tốc góc hay giá trị độ trƣợt của bánh xe khi phanh.
- 26 Hình 2.7: Sơ đồ điều khiển hệ thống ABS 1- Xy lanh chính.
- 3- Xy lanh bánh xe.
- 5 - Cảm biến đo vận tốc góc bánh xe.
- Tín hiệu tác động: đƣợc bộ điều khiển điện tử phát ra đến bộ chấp hành thuỷ lực để điều chỉnh áp suất dầu đến các xy lanh ở cơ cấu phanh bánh xe.
- Đối tượng điều khiển: là lực phanh (pP) sinh ra tại cơ cấu phanh bánh xe, làm xuất hiện mô men (bM) phù hợp với điều kiện mặt đƣờng, duy trì độ trƣợt bánh xe trong trong vùng tối ƣu.
- Phƣơng trình chuyển động của bánh xe khi phanh có dạng: .wbI M M.
- (1.10) Trong đó: wI- mô men quán tính của bánh xe [kg.m2.
- gia tốc góc của bánh xe [rad/s2].
- bM- mô men phanh bánh xe [Nm].
- M- mô men do lực bám của bánh xe với mặt đƣờng sinh ra [Nm].
- Hình 2.8, trình bày sự biến đổi và quan hệ của các đại lƣợng: gia tốc góc bánh xe khi phanh.
- của bánh xe và áp suất dầu trong hệ thống dẫn động.
- Đây là cơ sở để phân tích quá trình điều khiển áp suất dầu hệ thống phanh thuỷ lực có ABS, đồng thời là cơ sở xác định giá trị ngƣỡng gia tốc góc bánh xe cho bộ điều khiển điện tử chế tạo sau này.
- chậm dần của các bánh xe.
- Lúc này  bánh xe giảm dần cho đến khi đạt giá trị ngƣỡng gia tốc góc giữ áp 2 Hình 2.8c, ECU ra tín hiệu điều khiển bộ chấp hành thực hiện quá trình giữ áp suất trong hệ thống không thay đổi.
- Khi  bánh xe đạt giá trị cực đại 3 ứng với thời điểm maxx ECU ra tín hiệu điều khiển bộ chấp hành thực hiện quá trình tăng áp suất dẫn động phanh.
- Từ lập luận trên thấy rằng hệ thống phanh ABS điều khiển bM và xthay đổi theo chu kỳ khép kín 1-2-3-1 (Hình 2.8a), bánh xe làm việc ở vùng có x và y có giá trị cao.
- khi độ trƣợt bánh xe 0,2 thì ECU ra tín hiệu điều khiển tăng áp suất trong hệ thống.
- khi độ trƣợt bánh xe 0,20 0,30.
- ECU ra tín hiệu điều khiển giữ áp suất trong hệ 31 thống và khi độ trƣợt bánh xe 0,3 ECU ra tín hiệu điều khiển giảm áp suất trong hệ thống.
- Khi  của bánh xe nhỏ hơn giá trị giới hạn độ trƣợt dƣới L.
- bánh xe làm việc trong vùng ổn định: hệ thống phanh tăng áp suất trong hệ thống dẫn động thuỷ lực, mô men phanh bM tăng lên làm cho vận tốc góc  giảm và do đó giá trị độ trƣợt tiếp tục tăng lên.
- Khi  của bánh xe nằm trong vùng giá trị độ trƣợt tối ƣu LH.
- hệ thống phanh giữ áp suất trong hệ thống dẫn động thuỷ lực, giữ cho bM bánh xe ổn định bảo đảm cho giá trị độ trƣợt  nằm trong vùng giá trị độ trƣợt tối ƣu.
- Tuy nhiên, phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là khó xác định chính xác giá trị của bánh xe.
- Điều khiển theo gia tốc góc bánh xe Hệ thống ABS điều khiển theo giá trị gia tốc góc đòi hỏi phải xác định đƣợc giá trị gia tốc góc bánh xe làm giá trị ngƣỡng điều khiển.
- Sơ đồ điều khiển theo giá trị gia tốc góc bánh xe đƣợc thể hiện trên Hình 2.11.
- 35 Hình 2.11: Sơ đồ thuật toán điều khiển theo gia tốc góc bánh xe Phƣơng pháp này có ƣu điểm là giá trị gia tốc góc bánh xe.
- Để giữ cho thân xe không bị quay khi phanh, hệ thống ABS điều khiển giảm áp suất dầu trong hệ thống dẫn động phanh của bánh xe có hệ số bám cao để tạo mô men zM ngƣợc chiều với mô men làm quay thân xe.
- Ngƣợc lại, nếu xe bị lệch phải, thân xe quay cùng chiều kim đồng hồ, hệ thống ABS điều khiển giảm áp suất dầu hệ thống dẫn động phanh bánh xe bên trái.
- 2.6 Kết luận chương 2 Trong quá trình phanh, bánh xe lăn-bám-trƣợt trên mặt đƣờng.
- Lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đƣờng phụ thuộc vào hệ số bám.
- Khi độ trƣợt của bánh xe nhỏ hơn giá trị độ trƣợt tối ƣu (0.
- Khi độ trƣợt của bánh xe lớn hơn giá trị độ trƣợt tối ƣu (0.
- hệ số bám giảm và bánh xe có xu hƣớng bị bó cứng.
- Trong những điều kiện nhƣ vậy, ta chỉ cần yêu cầu điều khiển quá trình phanh xe máy sao cho cả hai bánh xe không bị trƣợt.
- Trong chƣơng này, luận văn đề xuất cấu trúc, thuật toán điều khiển hệ thống phanh ABS chung cho cả hai bánh xe (mô hình một vết), xác định sơ bộ giá trị ngƣỡng gia tốc góc bánh xe làm cơ sở mô phỏng khảo sát, đánh giá chất lƣợng quá trình phanh.
- mô hình mô phỏng bánh xe.
- Bộ điều khiển ABC: điều khiển quá trình phanh chống bó cứng bánh xe.
- Tín hiệu đầu vào của hệ thống điều khiển là độ trƣợt ( 1..4)ii của các bánh xe.
- Khối hệ thống dẫn động phanh thủy lực tính toán các mô men phanh bánh xe (Mpf, Mpr) dựa trên các tín hiệu điều khiển và lực bóp phanh.
- Tín hiệu đầu vào của khối xe là mô men phanh tại các bánh xe.
- Quan hệ này đƣợc xác định trên mô hình bánh xe.
- Hai mô men này có chiều quay ngƣợc chiều quay của vận tốc góc bánh xe.
- Đây chính là thành phần lực tạo ra mô men phanh ở bánh xe Mpφ.
- Mô hình xác định vận tốc góc (ωb) của bánh xe * Động học 52 Ta có: bbddt.
- Theo mô hình vật lý ở trên ta có phƣơng trình chuyển động của bánh xe khi phanh có dạng.
- Mpφ: mô men phanh theo khả năng bám của bánh xe với mặt đƣờng [Nm] và.
- (3.6) Fx: phản lực dọc bánh xe (N) và Fx = Fz.
- mô men quán tính bánh xe (Nm) Do đó ta có.
- ba đầu ra là vận tốc góc của bánh xe ωb, gia tốc gốc bánh xe và phản lực dọc bánh xe Fx.
- theo khả năng bám của bánh xe với mặt đƣờng.
- Đầu ra của khối Gain cho gia tốc chậm dần của bánh xe.
- (3.9) Độ trƣợt của các bánh xe là thông số để tính toán các hệ số bám.
- 60 Hình 3.14 : Mô hình mô phỏng động lực học của bánh xe khi phanh Tín hiệu đầu vào, gồm: mô men phanh pM tác động từ hệ thống dẫn động phanh.
- Quá trình phanh xe máy diễn ra từ tác động của ngƣời lái vào hệ thống điều khiển phanh, thông qua hệ thống dẫn động phanh thủy lực tác động lên cơ cấu phanh bánh xe sinh ra mô men phanh phù hợp với điều kiện mặt đƣờng.
- cụm van 2 điều chỉnh áp suất dầu từ xy lanh phanh chính đến cơ cấu phanh bánh xe sau.
- Phƣơng trình vi phân chuyển động của pít tông xy lanh công tác các bánh xe có thể viết dƣới dạng  0 i i d i i i i xlpm x c x k x x p A.
- Khi 0iixx, guốc phanh (má phanh) biến dạng ép chặt vào tang phanh (đĩa phanh), lƣu lƣợng dầu đến xy lanh công tác cơ cấu phanh nếu tiếp tục tăng lên, guốc phanh (má phanh) ép chặt hơn vào tang phanh (đĩa phanh) của cơ cấu phanh làm cho mô men phanh bánh xe tăng lên.
- Để điểu khiển sự tăng mô men phanh ở bánh xe cần điều khiển lƣợng dầu từ cụm van điều khiển đến các xy lanh công tác của cơ cấu phanh.
- Mô hình mô phỏng xy lanh công tác và cơ cấu phanh bánh xe trên Hình 3.22.
- Nhƣ đã trình bày trong Chƣơng 1 và Chƣơng 2, hệ thống ABS có thể thực hiện điều khiển dựa trên sự theo dõi độ trƣợt hoặc theo dõi gia tốc góc của các bánh xe.
- Bộ điều khiển điện tử ABS thực tế thƣờng sử dụng phƣơng pháp dựa trên sự theo dõi gia tốc góc bánh xe.
- Khi xây dựng mô hình mô 73 phỏng điều khiển quá trình phanh của bộ điều khiển ABC trong luận văn cũng dựa trên sự theo dõi độ trƣợt của các bánh xe.
- Trên cơ sở mô hình động lực học xe máy khi phanh đã xây dựng trong mục 3.2, độ trƣợt λ của bánh xe trƣớc và sau đƣợc xác định từ phƣơng trình (3.9).
- Các bánh xe đƣợc điều khiển độc lập.
- 78 Hình 4.5: Vận tốc góc bánh xe khi phanh không có ABS tại v=90km/h, λ=0.7.
- Khi hệ thống phanh có ABS Hình 4.8: Gia tốc góc bánh xe khi không có ABS tại v=90km/h, λ=0.7.
- Hình 4.12: Gia tốc góc bánh xe khi phanh có ABS tại v=90km/h, λ=0.7.
- 83 Hình 4.13: Vận tốc góc bánh xe khi phanh có ABS tại v=90km/h, λ=0.7.
- 88 Đường màu xanh thể hiện độ trƣợt giữa bánh xe với nền đƣờng khi phanh không có ABS.
- Đường màu đỏ thể hiện độ trƣợt giữa bánh xe với nền đƣờng khi phanh có ABS.
- Chính điều đó đã làm tăng độ bám của bánh xe với mặt đƣờng và nâng cao tính an toàn của xe khi phanh.
- Xác định kết quả xuất ra: Gia tốc phanh, vận tốc của xe, vận tốc góc bánh xe, gia tốc góc bánh xe, lực phanh, mô men phanh, biến đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành (van điều khiển) của hệ thống ABS, độ trƣợt của bánh xe khi phanh.
- Trong quá trình phanh, bánh xe không bị bó cứng

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt