BÁO cáo môn học ỨNG DỤNG máy TÍNH TRONG THIẾT kế và mô PHỎNG ô tô đề tài mô PHỎNG mô HÌNH hệ THỐNG ABS BẰNG MATLAB

Trong mô hình này, tốc độ bánh xe được tính theo một mô hình riêng biệt cótên sldemo_wheelspeed_absbrake.. Hình 1.3: Vị trí của phanh ABS.ABS có chứng năng nhận biết thông tin về tốc độ

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ



BÁO CÁO MÔN HỌC:

ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG THIẾT KẾ VÀ MÔ

PHỎNG Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

MÔ PHỎNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ABS BẰNG MATLAB

GVHD: TS HOÀNG NGỌC TÂN SVTH: NGUYỄN VĂN CƯỜNG

Đồng Nai, 10/10/2022

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, nước ta đang tiến hành công cuộc hiện đại hoá các ngànhcông nghệ Đóng góp vào sự phát triển chung đó, ngành cơ khí động lực, một ngành chủlực là nền tảng cơ bản cho mọi ngành khác phát triển, cũng đang cố gắng nghiên cứu cảitiến công nghệ kỹ thuật, hiện đại hoá nhằm góp phần thúc đẩy nhanh sự phát triển của đấtnước Ngày nay nền công nghiệp ô tô thế giới đã phát triển với trình độ cao, nó trở thànhcông nghiệp liên hợp của nhiều ngành Ở Việt Nam ngành công nghiệp ô tô đang pháttriển mạnh mẽ, nhờ vậy áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật điện, bán dẫn, cảmbiến, điều khiển tự động vào hệ thống điện ô tô Điều này được thể hiện trong thực tế

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS 4

1.1 Tổng quan 4

1.2 Cấu tạo và vị trí 4

1.2.1 Cảm biến tốc độ 5

1.2.2 Hộp điều khiển hệ thống phanh ABS Control Module 5

1.2.3 Dây của hệ thống ABS 6

1.2.4 Chức năng nhiệm vụ ABS 7

CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN MATLAB SIMULINK 10

2.1 Dữ liệu đầu vào trong Matlab 10

2.2 Mô phỏng trên Simulink 11

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS

1.1 Tổng quan

Ở bài báo cáo này sẽ mô phỏng một mô hình đơn giản cho Hệ thống chống bó cứngphanh (ABS) Nó mô phỏng hành vi động lực học của một chiếc xe trong điều kiện phanhgấp Mô hình đại diện cho một bánh xe duy nhất và có thể được sao chép một số lần đểtạo ra một mô hình cho một chiếc xe nhiều bánh Mô hình này sử dụng tính năng ghi nhật

ký tín hiệu trong Simulink Mô hình ghi lại các tín hiệu đến không gian làm việcMATLAB, nơi bạn có thể phân tích và xem chúng Bạn có thể xem mã trong

ModelingAnAntiLockBrakingSystemExample.m để xem điều này được thực hiệnnhư thế nào Trong mô hình này, tốc độ bánh xe được tính theo một mô hình riêng biệt cótên sldemo_wheelspeed_absbrake Thành phần này sau đó được tham chiếu bằng cách sửdụng khối 'Mô hình'

1.2 Cấu tạo và vị trí

ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống bó cứng phanh – một trongnhững hệ thống an toàn chủ động trên ô tô Khi ô tô phanh gấp trên đường trơn thì hiệntượng hãm cứng bánh xe dễ xảy ra ABS có tác dụng làm giảm nguy cơ về tai nạn thôngqua việc điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu Ký hiệu ABS trên ô tô đồng nghĩavới việc chiếc xe được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh

1.2.1 Cảm biến tốc độ

Hình 1.2: Vị trí của cảm biến tốc độ.

Cảm biến tốc độ ở hai bánh xe bao gồm một nam châm vĩnh cữu, cuộn dây và lõi

từ Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rô-to cảm biến tương ứng số lượng răng của rô-to cảmbiến thay đổi theo kiểu xe Vành ngoài của các rô-to có các răng, khi xe chuyển động cácbánh xe dẫn động rô-to quay sản sinh một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độquay của rô-to ABS ECU biết tốc độ bánh xe nhờ vào điện áp AC

1.2.2 Hộp điều khiển hệ thống phanh ABS Control Module

Hình 1.3: Vị trí của phanh ABS.

ABS có chứng năng nhận biết thông tin về tốc độ góc các bánh xe, từ đó tính toán ratốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe

và ngưỡng trượt để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe Bên cạnh đó, ABS cũngcung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thủy lực, kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mãcode hư hỏng và chế độ an toàn

1.2.3 Dây của hệ thống ABS

Hình 1.4: Cấu tạo dây của hệ thống phanh ABS.

Tiêu chuẩn và yêu cầu đảm bảo hệ thống phanh:

Làm việc bền vững, tin cậy

Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm

Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàncho hành khách và hàng hóa

Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh

Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điềukiện sử dụng

Có khả năng thoát nhiệt tốt

Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiểnnhỏ

1.2.4 Chức năng nhiệm vụ ABS.

ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất(đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rêbánh để xử lý Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ởhãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS bao gồm các cảm biến lắp trênbánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảmnhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh)

Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độquay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủylực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bịhãm cứng (hay còn gọi là "bó")

Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác độnglực trở lại, đảm bảo quá trình hãm Để thực hiện được điều này, hệ thống sẽ thực hiệnđộng tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay vì tác động mộtlần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe không có ABS

Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫnđộng phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:

Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và tránhquay xe khi phanh)

Hình 1.5: Chức năng và nhiệm vụ của phanh ABS.

Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ổn định)

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn nhấtvì:

Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc Các bánh xe trượtlết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám

Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang vàkhông thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để tránhchướng ngại vật (hình 1.5), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp Do đó dễgây ra những tai nạn khi phanh

CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS

TRÊN MATLAB SIMULINK

2.1 Dữ liệu đầu vào trong Matlab

Cho dữ liệu vào Matlab:

2.2 Mô phỏng trên Simulink

Trong đó:

Độ trượt tương đối (ban đầu)

Có công thức là 1- vận tốc góc của xe vận tốc góc của bánh xe

Khối lookup: để đo nhịp hệ số ma sát của đường, để đưa ra kết quả thay đổi theo độ trượt

Giá trị Ctrl = 0 tương ứng với khi xe không có ABS

Ctrl=1 tương ứng với khi xe có ABSGiá trị để tính toán momen xoắn của lốp xe: μ:hệ số ma sát

Biến đầu vào ở đây là giá trị 0

Thường tín hiệu của nó là DIGITAL, điều kiện của nó chỉ lấy hai giá trị:

Khi > 0 trả tín hiệu = 1

Khi <0 trả tín hiệu = -1

Dùng Transfer Fcn : nhận tín hiệu từ Bang bang controler độ trễ của thủy lực trongphanh  tích phân giá trị lực phanh Từ đó ta được tốc độ của bánh xe

Ta tính được vận tốc góc bằng lấy tích phân gia tốc góc

-1/m số đưa ra ngoài dấu tích phân là giá trị nhập vào

v=∫adt

Từ đó tính ra được vận tốc của xe

Khi giá trị tích phân này =0 có nghĩa là xe dừng ( vận tốc =0) sẽ tính ra khoảng cáchdừng là ∫v ( khoảng cách xe dừng lại sau khi phanh)

Độ trượt tương đối: vận tốc góc của bánh xe + vận tốc góc của xe

Để tính toán độ trượt thực tế so với độ trượt ban đầu được gửi vào scope

Hình 2.1: Độ trượt của xe khi không có ABS.

Theo hình trên ta có thể thấy rằng, khi xe bất ngờ phanh đột ngột, giá trị trượt sẽ đạtdến cao nhất ở mức 1 từ đó gây nguy hiểm Còn khi có ABS thì giá trị được ngắt quãng

vì theo cách hoạt động của ABS phanh nhấp nhả nên mức độ trượt ít và quắt quãng ít có khả năng xảy ra trượt dài

Hình 2.2: Độ trượt của xe khi có ABS.

Về tốc độ của các bánh xe cũng có mô hình mô phỏng giá trị của nó

Hình 2.3: Tốc độ của bánh xe không ABS

Tốc độ bánh xe giảm đột ngột khi phanh và độ trượt kéo dài so với khi có sự can thiệp ABS thì tốc độ của bánh xe giảm tương đối ở mức trung bình và từ từ nhằm giảm hiện tượng trượt kéo dài

Hình 2.4: Tốc độ của bánh xe có ABS

Hình 2.5: So sánh giữa hai giá trị

Vận tốc góc của bánh xe và vận tốc góc tương ứng của xe Biểu đồ này cho thấy tốc

độ bánh xe ở dưới tốc độ xe mà không bị khóa, với tốc độ xe sẽ bằng 0 trong vòng chưa đầy 15 giây Cho thấy ABS hoạt động tốt cả khi ở những dải vòng tua tốc độ thấp

Điều này còn thể hiện rõ ở khoảng cách dừng của xe khi vận hành, giá trị khi khôngABS chiếm phần trăm lớn hơn khi có ABS

Hình 2.6: Khoảng cách dừng khi không có ABS

Giá trị này thể hiện khi phanh xe sẽ dừng đột ngột thời gian và khoảng cách sẽ bị rútngắn hơn khi có ABS

Hình 2.7: Khoảng cách dừng khi có ABS

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] https://vinfastauto.com/vn_vi/he-thong-phanh-abs-tren-o-to-co-tu-bao-gio [2] https://daylaixehanoi.vn/cam-bien-toc-do-o-to.html