Nghiên cứu điều khiển giảm chấn thủy lực của hệ thống treo cabin xe đầu kéo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --- TRỊNH NGỌC TÚ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN GIẢM

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-

TRỊNH NGỌC TÚ

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN GIẢM CHẤN THỦY LỰC CỦA

HỆ THỐNG TREO CABIN XE ĐẦU KÉO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực

Thái Nguyên - Năm 2020

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Sau thời gian hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường Để đánh giá kết quả học tập nghiên cứu của mình, em lựa chọn thực hiện đề tài

tốt nghiệp là: “Nghiên cứu điều khiển giảm chấn thủy lực của hệ thống treo

cabin xe đầu kéo” Được sự giúp đỡ của các Thầy, Cô giáo trong Khoa và đặc

biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS TS Lê Văn Quỳnh và sự nỗ

lực của bản thân, đề tài của em đã được hoàn thành đáp ứng được nội dung đề

tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em Các số liệu, kết quả có trong Luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả

Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2020

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Phòng Đào tạo và Khoa kỹ thuật Ô tô và Máy động lực đã cho phép tôi thực hiện luận văn này Xin cảm ơn Phòng Đào tạo và Khoa kỹ thuật Ô tô

và Máy động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi học tập và làm luận văn

Em xin chân thành biết ơn quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS TS Lê

Văn Quỳnh và tập thể cán bộ giáo viên Khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, Hội

đồng bảo vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng

kế hoạch và nội dung đề ra

Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

HỌC VIÊN

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 4

1.1 Hệ thống treo ô tô và hệ thống treo cabin 4

1.2 Hệ thống treo bán tích cực và hệ thống treo tích cực 7

1.3 Phân tích các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu cabin và người điều khiển[2,3] 11

1.3.1 Tần số và gia tốc dao động 11

1.3.2.Chỉ tiêu về độ êm dịu được Hiệp hội kỹ sư Đức VDI 12

1.3.3 Đánh giá độ êm dịu theo tiêu chuẩn ISO[20] 16

1.4.Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế 18

1.4.1 Đối với nhà nghiên cứu Việt Nam 18

1.4.2 Đối với nhà nghiên cứu trên thế giới 19

1.5 Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu 21

1.6 Kết luận 22

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG TOÀN XE VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 23

2.1 Xây dựng mô hình dao động toàn xe 23

2.2.1 Các giả thiết mô hình dao động tương đương 23

2.1.2 Mô hình dao động xe đầu kéo 25

2.1.3 Thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động 25

2.1.4 Phân tích và lựa chọn kích thích dao động 36

Trang 5

2.2 Các phương pháp điều khiển hệ thống treo 40

2.2.1 Điều khiển Skyhook 41

2.2.2 Điều khiển Groundhook 42

2.2.3 Điều khiển lai (giữa Skyhook và Groundhook) 42

2.2.4 Điều khiển mờ[20] 43

2.3 Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống treo cabin 45

2.3.1 Kết cấu giảm chấn lưu thủy lực lượng từ tính 45

2.3.2 Biến vào bao gồm: 46

2.3.3 Xác định tập mờ 46

2.3.4.Tập luật điều khiển: 48

2.4 Kết luận 51

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG CABIN 52

3.1 Mô phỏng 52

3.1.1 Sơ đồ khối tổng thể 52

3.1.2 Thông số đầu vào cho mô phỏng 53

3.1.3 Kết quả mô phỏng và thảo luận 54

3.2 Phân tích hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin 56

3.2.1 Trường hợp 1: 56

3.2.2 Trường hợp 2: 59

3.3 Kết luận chương 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Trang 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống treo phẩn từ đàn hồi lá nhíp 5

Hình 1.2 Hệ thống treo bộ phận đàn hồi khí nén 5

Hình 1.3 Hệ thống treo có kết hợp khí nén và giản chấm thủy lực 6

Hình 1.4 Mộ số hệ thống treo cabin 6

Hình 1.5 Mô hình các hệ thống treo 8

Hình 1.6 Hệ thống treo tích cực hoàn toàn 10

Hình 1.7 Các đường cong cảm giác như nhau ở dao động điều hòa 13

Hình 1.8 Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K 14

Hình 2.1 Mô hình dao động của xe đầu kéo 5 cầu 25

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ghế ngồi 27

Hình 2.3 Sơ đồ mô tả khối lượng cabin của xe 28

Hình 2.4 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên thân xe đầu kéo 30

Hình 2.5 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên sơ mi-rơ moóc 32

Hình 2.6 Hàm điều hoà của mấp mô 36

Hình 2.7 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO A (mặt đường có chất lượng rất tốt) 39

Hình 2.8 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO B (mặt đường có chất lượng tốt) 39

Hình 2.9 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường có chất lượng bình thường) 40

Hình 2.10 Điều khiển Skyhook, (a) Ý tưởng và (b) Thực hiện 41

Hình 2.11 Điều khiển Groundhook,(a) Ý tưởng và (b) Thực hiện 42

Hình 2.12 Sự kết hợp giữa điều khiển Skyhook và Groundhook, (a) Ý tưởng và (b) Thực hiện 43

Hình 2.13 Hệ thống điều khiển tự động với điều khiển mờ[8,9] 44

Hình 2.14 Kết cấu và nguyên lý làm việc của giảm chấn thủy lực lưu chất từ tính 45

Trang 7

Hình 2.15 Mặt cắt giảm chấn thủy lực lưu chất từ tính 46

Hình 2.16 Hàm thuộc trong Matlab 48

Hình 2.17 Mối quan hệ và các giá trị luật hợp thành 48

Hình 3.1 Sơ đồ mô phỏng tổng thể dao động bằng Matlab-Simulink R2012b 52

Hình 3.2 Gia tốc theo phương thẳng đứng theo miền thời gian của ghế ngồi người điều khiển 55

Hình 3.3 Gia tốc góc lắc dọc của cabin theo miền thời gian 55

Hình 3.4 Sơ đồ đánh giá hiệu quả hệ thống treo bán chủ động cabin 57

57

Hình 3.5 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc theo phương thẳng đứng của ghế ngồi người điều khiển ở Trường hợp 1 57

Hình 3.6 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc góc lắc dọc của cabin ở Trường hợp 1 58

Hình 3.7 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc theo phương thẳng đứng của ghế ngồi người điều khiển ở Trường hợp 2 59

Hình 3.8 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc góc lắc dọc của cabin ở Trường hợp 2 60

Trang 8

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1 16Bảng 2.1 Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[15] 39Bảng 2.2 Bảng luật điều khiển Fuzzy 49Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của xe sơ mi-rơ moóc 5 cầu [13] 53Bảng 3.2 So sánh các giá trị gia tốc bình phương trung bình của ghế ngồi người điều khiển và góc lắc dọc cabin trước và sau điều khiển giảm chân thủy lực ở Trường hợp 1 58Bảng 3.3 So sánh các giá trị gia tốc bình phương trung bình của ghế ngồi người điều khiển và góc lắc dọc cabin trước và sau điều khiển giảm chân thủy lực ở Trường hợp 2 60

Trang 9

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Trang 10

Trang 11

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện tại, với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, nhiều loại xe ô tô hạng nặng, xe đầu kéo với các hình dáng khí động lực học khác nhau và công suất khác nhau được nhà nghiên cứu và thiết kế liên tục phát triển sản phẩm Việc vận chuyển hàng hóa ngày càng tăng, xe đầu kéo có

sự phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể thấy sự ảnh hưởng lớn của các loại phương tiện này Thời gian vừa qua ở nước ta, nhiều tuyến đường vừa mới đưa vào khai thác, sử dụng đã xuất hiện những hư hỏng, rạn nứt, bề mặt mặt đường bị phá hủy sớm hơn so với dự báo của thiết kế; đã có nhiều nghiên cứu, trao đổi học thuật xung quanh vấn đề vật liệu, chất lượng thi công, phương pháp thiết kế, điều tra tải trọng, lưu lượng xe, tình trạng xe quá tải nhằm tìm ra các nguyên nhân và đề ra các giải pháp khắc phục, bước đầu đã thu được những kết quả nhất định Một trong những nguyên nhân khách quan đó là sự quá tải của các phương tiện, ảnh hưởng hưởng của dao động của của các phương tiện giao thông trong quá trình chuyển động gây ra, đặc biệt là các phương tiện có kích thước và xe tải trọng lớn Tuy nhiên, vấn

đề giảm dao động truyền đến con người và hàng hóa đối với các xe tải nặng các nhà nghiên cứu và thiết kế luôn quan tâm hoàn thiện và tối ưu thiết kế hệ thống treo của xe Để nâng cao độ êm dịu của cabin đầu kéo, giữa thân xe và cabin có liên kết bằng hệ thống treo Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế cũng như tối ưu thiết kế, thậm chí là điều khiển hệ thống treo cabin xe đầu kéo có ý nghĩa quan trọng nhằm nâng cao độ êm dịu người điều khiển và nâng cao năng xuất lao động người điều khiển cũng như giảm các bệnh nghề nghiệp do dao động gây ra

Trước những vấn đề trên nhằm nâng cao độ êm dịu của cabin xe đầu

kéo, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển giảm chấn thủy lực của

hệ thống treo cabin xe đầu kéo” làm đề tài Luận văn thạc sỹ của mình dưới

sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Lê Văn Quỳnh

Trang 12

Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu chung của luận văn này tập trung vào

mục tiêu ứng dụng lý thuyết điều khiển thông minh để xây dựng bộ luật điều khiển với mục đích điều khiển hệ số cản sao cho giảm được dao động truyền lên cabin người lái là nhỏ nhất

Mục tiêu cụ thể:

- Xác định mô hình hệ thống giảm chấn tích cực cho cabin xe đầu kéo;

- Mô phỏng và đánh giá hệ thống;

- Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy cho hệ thống giảm chấn tích cực;

- Đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển

Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng mô hình dao động toàn xe

Đối tượng: Hệ thống treo cabin xe đầu kéo

Phương pháp nghiên cứu: Lý luận và kết hợp mô phỏng bằng phần

mềm Matlab/Simulink để đánh giá hiệu quả của hệ thống treo xe đầu kéo có điều khiển nhằm nâng độ êm dịu chuyển động cho người điều khiển

Nội dung chính của luận văn như sau:

Chương 1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu;

Chương 2 Xây dựng mô hình dao động và thiết kế bộ điều khiển ; Chương 3 Mô phỏng và phân tích hiệu quả

Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Luận văn đã xây dựng được mô hình dao

động toàn xe để khảo sát hệ thống treo cabin; Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động toàn xe; Mô phỏng và phân tích so sánh hiệu quả của hệ thống treo cabin bán chủ động cabin so với hệ thống treo cabin bị động khi xe hoạt động các điều khiện khác nhau

Trong thời gian làm luận văn, tác giả đã có nhiều cố gắng tích cực và chủ động học hỏi, vận dụng các kiến thức đã được học và tìm hiểu các kiến

thức mới Dưới sự hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Lê Văn Quỳnh và các thầy

trong Bộ môn kỹ thuật ô tô, Khoa Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực, Trường

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, đặc biệt thầy ThS Bùi Văn Cường, đề tài đã

Trang 13

được hoàn thành các mục tiêu và nhiệm vụ đề ra Mặc dù hết sức cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nên luận văn của em khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận được sự chỉ bảo thêm của các thầy và đồng nghiệp

để Luận văn hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020

HỌC VIÊN

Trịnh Ngọc Tú

Trang 14

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Nội dung của chương này đề cập đến các vấn đề chung hệ thống treo ô

tô và hệ thống treo cabin cũng như các phương pháp điều khiển; phân tích các chỉ tiêu đánh giá dao động; phân tích kết quả các công trình nghiên cứu trong nước và thế giới liên quan đến đối tượng nghiên cứu trong luận văn Từ

đó đưa ra mục tiêu, nội dung cũng như phương pháp nghiên cứu các chương tiếp theo

1.1 Hệ thống treo ô tô và hệ thống treo cabin

Nhiệm vụ của hệ thống treo trên ô tô là nối đàn hồi giữa khối lượng không được treo với không được treo Kết cấu hệ thống treo gồm: Phần tử giảm chấn, phần tử đàn hồi và phần tử dẫn hướng, nhiệm vụ cụ thể:

- Phần tử đàn hồi có tác dụng làm giảm nhẹ dao động;

- Phần tử giảm chấn có tác dụng dập tắt dao động;

- Phần tử dẫn hướng có nhiệm vụ truyền lực dọc và lực ngang từ bánh

xe lên thân xe

a) Kết cấu hệ thống treo trên xe ô tô đầu kéo

Hình 1.1 thể hiện cho hệ thống treo thụ động với bộ phần đàn hồi là các lá nhíp Phần tử đàn hồi bộ nhíp lá được cấu tạo từ các lá thép đàn hồi được bó lại với nhau, có chiều dày và cứng lớn, liên kết với khung xe qua các

dẫn hướng trong khi bánh xe dịch chuyển

Hình 1.2 hệ thống treo có phần tử đàn hồi là khí nén Hệ thống treo khí nén dùng trên ôtô được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe Bộ phận đàn hồi khí nén với đường đặc tính đàn hồi phi tuyến, kết cấu và việc lắp đặt khá đơn giản, được sử dụng trên các loại xe có chất lượng tốt: xe con, xe buýt chất lượng cao, xe tải có trọng tải lớn

Trang 15

Hình 1.1 Hệ thống treo phẩn từ đàn hồi lá nhíp

Hình 1.2 Hệ thống treo bộ phận đàn hồi khí nén

Trang 16

Hệ thống treo với phần tử đàn hồi khí nén thường đi kèm với nó phần

tử giảm chấn thủy lực vì hệ số cản của các lớp khí nén của phần tử đàn hồi

hiện trên Hình 1.3

Hình 1.3 Hệ thống treo có kết hợp khí nén và giản chấm thủy lực

b) Kết cấu hệ thống treo cabin

Hình 1.4 Mộ số hệ thống treo cabin

Trang 17

Nhiệm vụ của hệ thống treo cabin nối đàn hồi thân xe và cabin Bộ phận đàn hồi gồm lò xo, khí nén, điện từ, và phần tử giảm chấn thủy lực hoặc điện điện từ

Bộ giảm chấn có tác dụng dập tắt các dao động lan truyền đến cabin người điều khiển

Hệ thống treo cabin thông thường gồm có hệ thống treo phận đàn hồi là

lò xo và giảm chấn thủy lực; hệ thông có bộ phận đàn hồi là khí nén và giảm chấn thủy lực (Hình 1.4) và hệ thống treo điện điện từ

1.2 Hệ thống treo bán tích cực và hệ thống treo tích cực

Trong quá trình chuyển động của ô tô các mấp mấp mô mặt đường tác động lên ô tô một cách ngẫu nhiên chính vì vậy đối với hệ thống treo thụ động khó có thể đáp ứng được vấn đề êm dịu chuyển động và giảm thiểu các tác động từ phương tiện xuống mặt đường Chính vì vậy đòi hỏi hệ thống treo phải thay đổi được đặc tính một cách linh hoạt sao cho phù hợp với các điều kiện khai thác Trên cơ sở đó thì đã có các kết cấu mới, và ứng dụng công nghệ điều khiển tự động cho cho hệ thống treo được thể hiện dưới đây

Hệ thống treo bị động

Hình 1.5 mô hình hoác cho các hệ thống treo, với các dịch chuyển theo phương thẳng đứng của khối lượng được treo và khối lượng không được treo lần lượt là Zb và Za là dịch chuyển khối lượng không được treo; K là độ cứng của phần tử đàn hồi; C là hệ số cản của giảm chấn; Cs là hệ số cản giảm chấn bán tích cực; Kt là độ cứng của lốp; Fa là lực sinh ra của hệ thống treo tích cực

thống treo này chỉ phù hợp trong điều kiện khai thác ở chế độ ổn định với mấp mô mặt đường nhất định Do đặc tính của bộ phận giảm chấn và bộ phần đàn hồi chỉ hoạt động trong giới hạn đã được tính toán nhất định

Trang 18

zb

CK

za

q

t t

zb

CK

za

q

t t

zb

CK

za

q

t t

Ưu điểm của hệ thống treo này là giá thành rẻ, tốn rất ít nhiên liệu cho

hệ thống treo Song nhược điểm lại là độ êm dịu chuyển động kém, chỉ đáp ứng được cho một số loại đường, độ an toàn chuyển động không cao

Do vậy, để đáp ứng các chỉ tiêu độ êm dịu chuyển động và độ an toàn chuyển động trên tất cả các loại đường khác nhau thì các đặc tính của hệ thống treo cần phải thay đổi trong quá trình ô tô chuyển động phù hợp với các đặc tính của đường và vị trí khung vỏ xe được điều khiển nhờ hệ thống điều khiển tự động Tùy thuộc vào khả năng điều khiển các thông số của hệ thống treo có điều khiển, người ta phân thành hai loại: Hệ thống treo bán tích cực (hệ thống treo chỉ có thông số của giảm chấn được điều khiển) và hệ thống treo tích cực hoàn toàn (hệ thống treo tích cực) Trong hai loại trên, hệ thống treo tích cực đang được

Hệ thống treo bán chủ động (bán tích cực)

Hệ thống bán chủ động (Hình 1.5b) chỉ có thể thay đổi độ nhớt của bộ giảm chấn, và không làm tăng độ cứng cho bộ phận đàn hồi Mặc dù bị hạn

Khối lượng không

được treo

Khối lượng không được treo Khối lượng không được treo

Trang 19

chế trong việc can thiệp vào hệ thống treo, nhưng hệ thống treo bán chủ động tốn kém ít chi phí và tiêu thụ năng lượng ít Trong thời gian gần đây, nghiên cứu về hệ thống treo bán chủ động được liên tục phát triển để tạo ra hiệu quả cao nhất, thu hẹp khoảng cách giữa các hệ thống treo bán chủ động và hoàn toàn chủ động

Dẫn động bằng van điện từ (solenoid):

Loại này là loại cơ bản nhất của hệ thống treo bán chủ động và có giá thành thấp nhất Chúng bao gồm một van điện từ làm thay đổi lưu lượng của dòng nhớt bên trong giảm chấn, do đó thay đổi độ giảm chấn của hệ thống treo Các van điện từ được nối với máy tính, tại đó sẽ được gửi đi các lệnh phụ thuộc vào thuật toán điều khiển (thường được gọi là kỹ thuật "Sky-Hook")

Bộ giảm chấn dùng lưu chất biến từ:

Một phương pháp khác được phát triển gần đây là dùng một bộ giảm chấn có chứa chất lưu biến từ, trong hệ thống mang tên Magne Ride

Trong hệ thống đã được phát triển trong vòng 25 năm này, dòng chất lỏng giảm chấn được chứa các hạt kim loại (vì vậy gọi là lưu chất biến từ) Thông qua các máy tính, đặc tính của giảm chấn được điều khiển bởi một nam châm điện Về cơ bản, việc tăng lưu lượng lưu chất vào giảm chấn sẽ làm tăng độ nén, phục hồi của lò xo, và việc giảm lưu lượng sẽ làm giảm hiệu quả hoạt động của giảm chấn.Thông tin từ các cảm biến bánh xe (cảm biến về

độ co giãn của lò xo), cảm biến vô lăng, cảm biến gia tốc và một số cảm biến khác sẽ được sử dụng để tính toán độ cứng tối ưu Phản ứng nhanh chóng của toàn hệ thống cho phép, ví dụ như, có thể làm một bánh xe di chuyển một cách nhẹ nhàng êm ái qua một ổ gà hoặc một tảng đá trên đường

Hệ thống treo chủ động (tích cực):

Hệ thống treo tích cực (Hình 1.5c) sử dụng các bộ chấp hành riêng biệt

để tạo ra các lực đến từng bộ phận đàn hồi 1 cách độc lập ở mỗi bánh xe để

Trang 20

cải thiện tính năng vận hành Nhược điểm của thiết kế này là chi phí cao, làm tăng thêm sự phức tạp cũng như tăng khối lượng cho toàn hệ thống, và phải bảo dưỡng khá thường xuyên và sửa chữa khi cần phải cài đặt Việc bảo dưỡng cũng là một vấn đề, vì chỉ có các đại lý ủy quyền của hãng mới có dụng cụ và kĩ thuật viên đủ khả năng sửa chữa cũng như chẩn đoán hư hỏng 1 cách chính xác

Thủy lực:

Hệ thống treo thủy lực được điều khiển bằng một cơ cấu servo thủy lực Các áp lực thủy lực cho servo được cung cấp bởi một bơm thủy lực áp suất cao dùng các piston hướng kính Các cảm biến liên tục giám sát độ dịch chuyển của thân xe và chế độ lái, để từ đó liên tục cung cấp dữ kiện cho máy tính

Hình 1.6 Hệ thống treo tích cực hoàn toàn

Sau khi máy tính nhận và xử lý dữ liệu, nó tác động đến các servo thủy lực (được gắn bên cạnh mỗi bánh xe) Gần như ngay lập tức, hệ thống treo được điều chỉnh bởi servo để tạo ra các lực chống lại sự nghiêng ngang của thân xe, sự chúi đầu hay chúi đuôi trong các chế độ lái xe khác nhau

Trong thực tế, hệ thống này luôn kết hợp chức năng tự động điều chỉnh

độ cứng của bộ phận đàn hồi và chức năng điều chỉnh độ cao gầm xe, và các

Trang 21

phiên bản sau này, nó liên quan với tốc độ xe trong mục đích cải thiện tính năng khí động học, ví dụ như làm giảm độ cao gầm xe khi chạy ở tốc độ cao

Thu hồi điện từ

Loại này sử dụng một mô tơ gắn liền với từng bánh xe độc lập, giúp tạo

ra các phản ứng cực kỳ nhanh chóng và tái sinh năng lượng thông qua việc tận dụng các mô tơ như máy phát điện Thiết kế này gần như đã khắc phục được các nhược điểm của hệ thống thủy lực là thời gian đáp ứng chậm và tiêu thụ năng lượng cao

Kết luận: trong luận văn này giảm chấn chủ động làm việc lưu chất từ

được ứng dụng cho hệ thống treo bán chủ động cabin, về mặt cấu tạo sẽ được phân tích rõ trong phần tiếp theo chương 2

1.3 Phân tích các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu cabin và người điều

khiển[2,3]

Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá dộ êm dịu chuyển động phương tiên Theo các tài liệu các công trình nghiên cứu của nước ngoài cùng với sự kết hợp kết quả nghiên cứu của Viện khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động Việt nam, dưới đây làm một số chỉ tiêu đánh giá

1.3.1 Tần số và gia tốc dao động

+ Tần số dao động:

Tần số dao động xe con nằm trong khoảng

n =60 – 90 lần/phút đối với xe con;

n=100-120 lần/phút đối với xe vận tải;

+ Gia tốc dao động

Giá trị này được lấy theo tần số trung bình trung bình của gia tốc theo các phương X,Y,Z là

Trang 22

c c c

Z Y X

1.3.2.Chỉ tiêu về độ êm dịu được Hiệp hội kỹ sư Đức VDI

A Chỉ tiêu về độ êm dịu cho con người:

Chỉ tiêu đưa ra bằng tiêu chuẩn công nghiệp Đức VDI- 2057 Độ êm dịu chuyển động là cảm giác của người, đặc trưng bởi nhiều thông số vật lý

Do đó, người ta đưa ra khái niệm “cường độ dao động KB” để chỉ mức độ ảnh hưởng của dao động với người

Cường độ dao động KB phụ thuộc:

Có 3 ngưỡng được dùng để đánh giá:

KB= 20 giới hạn êm dịu

KB= 50 giới hạn điều khiển

KB= 125 giới hạn gây bệnh lý

* Cảm giác theo gia tốc và vân tốc dao động

Chỉ tiêu này được đưa ra đánh giá trên cơ sở cho rằng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số đệm êm dịu chuyển động K Hệ

số K phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc hoặc vận tốc dao động, phương dao động(theo phương thẳng đứng và phương ngang) và thời gian tác động của chúng lên cở thể con người

Trang 23

Hệ số K được xác định theo trị số biên độ gia tốc

0

0,2 0,2 1 2 5 10 20 50 100

20 10 5 2 1 0.5

(Hz)



Hình 1.7 Các đường cong cảm giác như nhau ở dao động điều hòa

Trang 24

Những công thức và số liệu đưa ra ở trên là ứng với tác động lên con người là hàm điều hoà Khi kích thích dao động ở trên là hàm ngẫu nhiên thì giá trị hệ số K được xác định theo công thức sau:





 n

i i K K

1

trong đó:

Ki- hệ số độ êm dịu của thành phần thứ i

n- số thành phần của hàm ngẫu nhiên

Giá trị của K có thể xác định bằng tính toán hoặc xác định bằng thực nghiệm

Hình 1.8 Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K

Đánh giá cảm giác theo công suất dao động

Chỉ tiêu này dựa trên giả thiết rằng: cảm giác của con người khi dao động phụ thuộc vào trị số của công suất dao động truyền cho con người

Công suất trung bình truyền đến con người sẽ là:

Số liệu thực nghiệm theo giá trị cho phép [Nc]

Trang 25

thông qua cao

Ư u điểm cơ bản của chỉ tiêu này là nó cho phép kể đến tác dụng đồng thời của dao động với các tần số khác nhau và theo các hướng khác nhau

Năng lượng tổng cộng truyền đến con người có thể xác định như sau:

2 2

)

.

Các số liệu nhận được phản ánh tính phức tạp của sự cảm nhận dao động của con người Chúng ta có thể đưa ra kết luận chung: những tác động phụ truyền qua chân không lớn như những tác động truyền qua ghế ngồi Bởi vì trong tư thế đứng tác động của dao động bị yếu đi bởi các khớp xương của chân

Trong điều kiện Việt Nam hiện nay khó có thể tính toán đo đạc được toàn bộ giá trị của gia tốc theo ba phương X, Y, Z Vì vậy chỉ tiêu công suất trên nêu ra chỉ mang tính tham khảo

N

1

2)

(1-5)

b, Chỉ tiêu về độ êm dịu cho hàng hoá

Chỉ tiêu về độ an toàn cho hàng hoá hiện nay được Hiệp hội đóng gói Đức BFSV nêu vấn đề Dựa vào đó, với nghiên cứu ảnh hưởng của dao động với đường, Mistchke đề ra ngưỡng cho an toàn hàng hoá như sau:

Trang 26

Giới hạn cảnh báo theo Mitschke, là tại đó hệ thống treo hoặc đường đã hỏng dến mức phải có kế hoạch sửa chữa

Giới hạn cảnh báo theo Mitschke, là tại đó đường đã hỏng nặng đến mức phải sửa chữa ngay

1.3.3 Đánh giá độ êm dịu theo tiêu chuẩn ISO[20]

* Gia tốc bình phương trung bình

Theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 đưa ra chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô thông qua gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng dựa theo vào các công trình nghiên cứu của thế giới Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng được xác định theo công thức dưới đây:

2 / 1

0

2)(

awz - Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng

az - Gia tốc theo phương thẳng đứng theo thời gian

T - Thời gian khảo sát

Điều kiện chủ quan đánh giá độ êm dịu ô tô theo độ lệch gia tốc quân

phương theo phương thẳng đứng ISO 2631-1dựa vào Bảng 1.1

Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1

a WZ giá trị (m 2 /s) Cấp êm dịu

Trang 27

* Ưu điểm của tiêu chuẩn VBI2057 và tiêu chuẩn ISO 2631-1: thuận lợi cho việc phân tích và đánh giá dao động toàn bộ của xe Thông qua các mô hình dao động vật lý và toán học của toàn bộ xe hoặc các phần mềm chuyên dùng MATLAB, ADAMS, LMS hoàn toàn xác định gia tốc dao động theo miền thời hoặc miền tần số Hiện nay phương pháp này đã được các nhà khoa học trên khắp thế giới áp dụng ISO 2631-1 để phân tích độ êm dịu của dao động các phương tiện dao thông

* Thời gian mệt mỏi – giảm hiệu suất làm việc

Khi người điều khiển làm việc trong một gian dài trong môi trường sẽ cảm thấy không thoải mái, mệt mỏi, thậm chí mắc một số bệnh nghề nghiệp

do dao động và tiếng ồn gây ra dẫn đến hiệu quả làm việc kém năng suất công việc giảm xuống Chính vì vậy, tiêu chuẩn iso 2631-1(1997) đã đưa ra thông

số đánh giá thời gian mệt mỏi – giảm hiệu suất lao động của người điều khiển

và được xác định theo công thức sau:

tiêu chuẩn quy định Trong luận văn này tác giả chọn tiêu chuẩn đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 để đánh giá ảnh hưởng và lựa chọn các thông số tối ưu cho hệ thống treo cabin

Trang 28

1.4.Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế

Ngày nay, tiêu chí êm dịu là một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá của các phương tiện giao thông trên thị trường thế giới Trong những năm gần đây đã có rất nhiều nhà nghiên cứu khoa học trong nước nói riêng và thế giới nói chung đã nghiên cứu thiết kế các hệ thống treo, cabin và ghế ngồi nhằm nâng cao tính êm dịu khi chuyển động Vì độ êm dịu cabin có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả công việc đặc biệt là sức khỏe của con người khi thường xuyên tiếp xúc với nguồn dao động hàng ngày Theo thống kê các báo cáo, tài liệu khoa học công bố nghiên cứu về dao động ta có các công trình nghiên cứu trong nước và ngoài nước như sau:

1.4.1 Đối với nhà nghiên cứu Việt Nam

Về nghiên cứu dao động các nhà khoa học trong nước được tiến hành từ khá lâu, một trong những vấn đề trong nghiên cứu về phương tiện giao thông

là kết cấu, dao động và tải trọng tác dụng lên người điều khiển, hành khách, hàng hóa cũng như mặt dường và tải trọng động của các phương tiện giao thông Nghiên cứu dao động hệ thống treo và ảnh hưởng dao động đến độ êm dịu và tải trọng động bánh xe tác dụng lên mặt đường quốc lộ đang được các nhà khoa học quan tâm dưới đây là các công bố khoa học:

Công trình nghiên cứu của tác giả Hoàng Đức Thị trong luận văn thạc sĩ

đã đưa ra mô hình dao động không gian xe tải hạng nặng và từ đó phân tích đánh ảnh hưởng của thông số thiết kế hệ thống treo đến khả năng thân thiện mặt đường giao thông [6]

Công trình nghiên cứu của tác giả Đặng Ngọc Minh Tuấn trong luận văn thạc sĩ đã xây dựng mô hình dao động và tối ưu các thông số thiết kế hệ thống cho xe tải hạng nặng nhằm giảm tác động xấu đến mặt đường quốc lộ[7] Một số công trình của nhóm nghiên cứu Lê Văn Quỳnh, Nguyễn Văn Liêm và các công sự khác của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái

Trang 29

Nguyên đều xuất phương án điều khiển hệ thống treo cabin nhằm nâng cao độ

êm dịu của xe tải hạng nặng[8,9]

1.4.2 Đối với nhà nghiên cứu trên thế giới

Với sự phát triển khoa học và công nghệ đi đầu của các nước phát triển, mặt khác sự phát triển mạnh mẽ của khoa học máy tính dưới sự hỗ trợ của các phần mềm chuyên dụng nên việc nghiên cứu về các phương tiện giao thông khá thuận lợi Dưới đây là các công trình công bố khoa học của các nhà nghiên cứu trên thế giới:

Leilei Zhao, Changcheng Zhou, Yuewei Yu, and Fuxing Yang[11] Trong nghiên cứu bày đã xây dựng mô hình dao động cho hệ thống cabin trên

xe tải hạng nặng Quá trình đánh giá trên bệ thử bằng các nguồn kích thích khác nhau Dựa trên phương pháp tối ưu từ đó đi tối ưu cho các thông số độ cứng của lò xo và hệ số cản của giảm chấn Kết quả cho thấy mô hình được xây dựng và phương pháp đề xuất là hoàn toàn khả thi và tạo nền tảng tốt cho phân tích lý thuyết hoặc thiết kế tối ưu của hệ thống treo cabin để cải thiện sự

độ êm dịu trong quá trình chuyển động

Công trình nghiên cứu[12] Một trong những kết quả chính của luận án này là một phương pháp để thiết kế và thực hiện các hệ thống treo chủ động

và bán chủ động trong Adams/Car để phân tích xe hoàn chỉnh Phân tích xử lý bằng các thuật toán điều khiển và chiến lược kiểm soát khác nhau nhằm nâng cao độ êm dịu Các hệ thống điều khiển dựa trên lý thuyết skyhook, được giới thiệu bởi Karnopp và cộng sự vào những năm 1970 Một hệ thống điều khiển

sử dụng điều khiển tuyến tính bậc hai (LQR) cũng được thiết kế và triển khai Việc thiết kế và phát triển các hệ thống điều khiển được thực hiện trong Matlab / Simulink Thuật toán điều khiển sau đó được triển khai trong Adams/Car và được sử dụng trong thử nghiệm xe

Công trình nghiên cứu [13] nghiên cứu này trình bày xây dựng mô hình dao động cho xe đầu kéo, với hàm mục tiêu nâng cao độ êm dịu, từ đó tác giả

Trang 30

đã sử dụng bộ phận đàn hồi khí nén cho hệ thống treo cabin, nghiên cứu cho thấy độ êm dịu được cải thiện so với hệ thống treo cabin nguyên bản

Công trình nghiên cứu[14] trong nghiên cứu này đã xây dựng mô hình dao động cho xe đầu kéo, Để nâng cao tính êm dịu cho người điều khiển, mô dao động của cabin xe được tác riêng không có phần liên kết của mooc kéo Trên cơ lý thuyết điều khiển sử dụng chiến lược điều khiển toàn phương tuyến tính LQR/LQG cho hệ thống treo cabin

S.S van Iersel[15] đã đánh giá hệ thống treo cabin bị động và bán chủ động để cải thiện sự thoải mái cho người lái trong xe đầu kéo Do đó, trong nghiên cứu này, một chiến lược điều khiển mới được thiết kế cho một hệ thống treo cabin bán chủ động sử dụng bộ giảm chấn tích cực Bộ điều khiển này dựa trên bốn bậc tự do hệ thống treo giữa xe và sử dụng kết hợp lý thuyết điều khiển tối ưu tuyến tính bậc hai (LQ) và lý thuyết biến đổi tham số tuyến tính (LPV), kết hợp với bộ lọc

Để đáp ứng sự độ êm dịu chuyển động cho xe tải hạng nặng, mô hình

hệ thống treo tích cực của xe tải hạng nặng 1/2 đã được thành lập Dựa trên

mô hình này, kiểm soát tối ưu hóa LQG đã được chọn để kiểm soát hoạt động của hệ thống treo cabin xe tải nặng với mô hình phẳng Kết quả cho thấy độ

êm dịu chuyển động được cải thiện một cách đáng kể [16]

Tương tự như công trình nghiên cứu trên, để giảm dao động cho Cabin

do rung động truyền từ khung xe lên Một mô hình ¼ được xây dựng Nhằm mục đích cải thiện sự thoải mái cho người điều khiển Nghiên cứu này kiểm soát tối ưu hóa cho hệ thống treo cabin bằng bộ điều khiển LQR Kết quả thu được thông qua mô phỏng trong Matlab cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển giúp nâng cao độ êm dịu và an toàn khi chuyển động[17];

Công trình nghiên cứu[18] Mục tiêu của nghiên cứu này là để giảm các rung động từ mặt đường lên cabin và người điều khiển của tải lớn, thông qua giảm chẩm chấn Magneto-Rheological (MR) cho cabin Trên cở sở lý thuyết

Trang 31

đó công trình nghiên cứu thực nghiệm bằng cách sử dụng dSPACE Các thử nghiệm cho thấy được hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin

Trong nghiên cứu của Jihai Gu và các cộng sự[19] tiến hành phân tích

mô phỏng dao động của hệ thống treo cabin cho chiếc xe tải hạng nặng bằng phần mềm ADAM Thông qua việc thiết lập mô hình dao động và thiết lập hệ phương trình cho cơ hệ Sử dụng kích thích rung động trong thư viện phần mềm để mô phỏng từ đó đi tối ưu cho các thông số của hệ thống treo cabin

Nhận xét: Theo thống kê của tác giả nhận thấy rằng các ấn phẩm khoa học

được công bố của các nhà khoa học trong nước về lĩnh vực dao động đang có

sự phát triển, tuy nhiên nghiên cứu cho các đối tượng như xe tải hạng nặng xe đầu đầu kéo còn hạn chế, đặc biệt là các công bố về tối ưu hệ thống treo cabin, điều khiển hệ thống treo cabin Vì vậy, đây vẫn là hướng mở cho các nhà khoa học trong nước, đây cũng chính là lý do tác giả lựa chọn này cho nghiên cứu của mình

1.5 Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Mục đích của đề tài:

- Xây dựng mô hình dao động toàn xe;

- Bộ điều khiển cho hệ thống treo bán chủ động cabin;

- Phân tích hiệu quả của hệ thống đệm cách cabin bán chủ động theo hướng đảm bảo êm dịu người điều khiển

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo cabin cabin nhằm giảm các tác

động xấu cũng như nâng cao hiệu quả làm việc cho người điều khiển xe có ý

nghĩa khoa học và thực tiễn cao

Đối tượng nghiên cứu

Xe đầu kéo và hệ thống treo cabin

Trang 32

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu lý thuyết: mô phỏng và điều khiển giảm chấn thủy lực của hệ thống treo cabin đầu kéo nâng cao độ êm dịu người điều khiển

Phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi của đề tài, một mô hình dao động của toàn xe và bộ điều khiển được thiết lập để điều khiển hệ số cản của của giảm chấn thủy lực hệ thống treo cabin nhằm nâng cao độ êm dịu cho người điều khiển

Nội dung chính của luận văn

- Tổng quan về đề tài nghiên cứu;

- Xây dựng mô hình dao động toàn xe và thiết kế bộ điều khiển;

- Mô phỏng và phân tích hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin;

- Kết luận và kiến nghị

1.6 Kết luận

Qua nghiên cứu chương tổng quan đưa ra được một số nội dung sau :

- Đã phân tích được kết cấu các loại hệ thống treo trên ô tô và cabin;

- Giới thiệu phương pháp điều khiển hệ thống treo;

- Phân tích và và lựa chọn tiêu chí đánh giá độ êm dịu chuyển động theo tiêu chuẩn ISO

- Phân tích được các công trình nghiên cứu của các nhà nghiên cứu trong nước và ngoài nước

Từ đó đưa ra được mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của luận văn cũng như phương hướng nghiên cứu các chương tiếp theo

Trang 33

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG TOÀN XE VÀ

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN

Nội dung đề cập trong Chương 2 xuất phát từ các giả thiết trong nghiên cứu dao động, một mô hình xe đầu kéo được xây dựng với kích thích mặt đường ngẫu nhiên, hệ phương trình vi phân của cơ hệ được thiết lập Phương pháp điều khiển và xây dựng bộ điều khiển mờ để điều khiển hệ số cản của giảm chấn thủy lực lưu chất từ tính cho hệ thống treo bán chủ động cabin

2.1 Xây dựng mô hình dao động toàn xe

2.2.1 Các giả thiết mô hình dao động tương đương

Ô tô là một cơ hệ hệ dao động bao gồm nhiều bộ phận nối với nhau Mỗi bộ phận được đặc trưng khối lượng và thông số đặc trưng

Bộ phận có tác dụng giảm các dao động từ mặt đường lên khung vỏ là

hệ thống treo Hệ thống treo là đối tượng chính khi nghiên cứu dao động

Để nghiên cứu dao động xe ô tô một cách thuận lợi chúng ta cần phải thiết lập dao động tương đương Trong đó mô hình dao động ô tô cần có đầy

đủ các thông số liên quan đến dao động của ôtô Trước khi thiết lập mô hình dao động tương đương cần thống nhất một số khái niệm sau:

a Khối lượng được treo m

Khối lượng được treo m gồm những cụm chi tiết mà trọng lượng của chúng tác dụng lên hệ thống treo Đó là khung, thùng, hàng hoá, cabin và một

số chi tiết khác Giữa chúng thực ra được nối với nhau một cách đàn hồi nhờ các đệm đàn hồi, ổ tựa đàn hồi bằng cao su, dạ, nỉ, giấy công nghiệp, Hơn nữa bản thân các bộ phận này cũng không phải cứng tuyệt đối, cho nên khối lượng treo thực ra là một nhóm các khối lượng được liên kết đàn hồi thành một hệ thống

Tuy nhiên dựa cách bố trí cụ thể của ô tô, mà có thể chia khối lượng được treo thành 2 hoặc nhiều khối lượng, giữa các khối lượng liên kết với

Trang 34

nhau bằng các phần tử đàn hồi và giảm chấn Tuy nhiên các mối đàn hồi giữa các thành phần của khối lượng được treo có biến dạng rất nhỏ so với biến dạng của hệ thống treo và lốp

Cho nên trong trường hợp đơn giản có thể coi rằng khối lượng được treo m là một khối lượng đồng nhất ở dạng phẳng hoặc dạng không gian theo mục đích của các nhà nghiên cứu

b Khối lượng không được treo m i

Khối lượng không được treo gồm những cụm mà trọng lượng của chúng không tác dụng trực tiếp lên hệ thống treo mà chỉ tác dụng lên lốp bánh

xe Đó là: bán trục, dầm cầu, bánh xe, một phần chi tiết của hệ thống treo, truyền động lái, nhíp, giảm chấn, một phần của trục các đăng

Coi khối lượng không được treo là một vật thể đồng nhất, cứng tuyệt đối và có khối lượng m tập trung vào tâm bánh xe Bánh xe ngoài tác dụng là

hệ thống di chuyển và đỡ toàn bộ trọng lượng của xe còn có tác dụng làm giảm các chấn động từ mặt đường lên xe, tăng độ êm dịu cho xe

Bánh xe là hình ảnh thu nhỏ của hệ thống treo, có nghĩa là cũng bao gồm một thành phần đàn hồi và một thành phần giảm chấn

- Bộ phận đàn hồi: Lò xo, nhíp, thanh xoắn, bình khí Nó được biểu diễn bằng một lò xo có độ cứng k

- Bộ phận giảm chấn: có nhiệm vụ dập tắt các chấn động Nó được đặc trưng bằng hệ số cản giảm chấn c

Trang 35

- Bộ phận dẫn hướng: gồm có các thành đòn và có nhiệm vụ truyền lực

và mô men theo các phương phương

2.1.2 Mô hình dao động xe đầu kéo

Căn cứ từ những giả thiết trên mô hình xe đầu kéo 5 cầu với hệ thống treo phần tử đàn hồi lá nhíp được chọn để xây mô hình dao động Mô hình dao động được thể hiện trên Hình 2.1

Hình 2.1 Mô hình dao động của xe đầu kéo 5 cầu

Giải thích các ký hiệu trên hình 2.1: kij và kTkj lần lượt là độ cứng của

hệ thống treo của xe và lốp xe; cij và cTkj là hệ số cản của hệ thống treo của xe

và lốp xe; mij lần lượt là khối lượng không được treo các cầu xe và ms, mc, mfr

và mff lần lượt là khối lượng được của ghế, khối lượng cabin, khối lượng khung trước và thùng sơ mi-rơ moóc; ln là khoảng cách; zk lần lượt là các

ln=1÷10,k=1÷5, m=1÷5)

2.1.3 Thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động

Dựa vào mô hình dao động để các phương trình vi phân mô tả dao động của cơ hệ để điều khiển giảm chấn thủy lực của hệ thống treo bán chủ động cabin Hiện nay có rất nhiều phương pháp để thiết lập phương trình vi phân miêu tả chuyển động của cơ hệ như: phương trình Lagrange loại II, nguyên lý

Trang 36

D’Alambe, nguyên lý Jourdain kết hợp phương trình Newton – Euler Tuy nhiên để thuận lợi cho mô phỏng bằng máy tính, luận văn sử dụng nguyên lý D’Alambe kết hợp cơ sở lý thuyết hệ nhiều vật để thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động của xe

Dựa vào cơ sở hệ nhiều vật tách các vật ra khỏi cơ hệ và thay vào đó là các phản lực liên kết Sau đó sử dụng nguyên lý D’Alambe để thiết lập hệ phương trình cân bằng cho từng vật của cơ hệ sau đó liên kết chúng lại với nhau bằng quan hệ lực và momen

Theo nguyên lý D’Alambe:

- Vật 1: Trọng lượng của người điều khiển và bản thân ghế: đặc trưng

là 1 vật có khối lượng ms và có chuyển vị theo phương đứng đặt tại vị trí trọng tâm, hệ thống đệm của ghế đặc trưng bởi độ cứng lò xo ks và hệ sô cản củagiảm chấn cs

- Vật 2: Cabin của xe đầu kéo: là một thanh có khối lượng mc, chuyển

vị theo phương thẳng đứng zc và góc lắc dọc φc đặt tại vị trí trọng tâm Hệ

thống cách dao động cho cabin đặc trưng bởi độ cứng lò xo kc và hệ sô cản

của giảm chấn cc, trong luận văn này tác giả ứng thuật toán điều khiển cho hệ

số cản của giảm chấn thủy lực hệ thống treo bán chủ động cabin nhằm thay đổi hệ số cản phù hợp với các điều kiện hoạt động khai thác của xe

-Vật 3,4: Thân trước, thùng sơ mi-rơ moóc là thanh tuyệt đối cứng có

khối lượng mfr và mff đặt tại các vị trí trọng tâm và có các momen quán tính tương ứng là Ifrx, Iffx

Trang 37

-Vật 5,6,7,8: Các khối lượng không được treo từ cầu 1 đến cầu 5 của

xe Khối lượng không được treo của 5 cầu trước là vật có khối lượng lần lượt

mi (i=1÷5)

Mấp mô mặt đường: là nguồn kích thích ô tô dao động và được miêu

tả mặt đường là các hàm toán học

a)Phương trình vi phân mô tả dao động của ghế ngồi

- Theo lý thuyết hệ nhiều vật chúng ta tách liên kết của ghế ra khỏi cơ hệ

và thay vào đó các phản lực liên kết, sơ đồ lực tác dụng lên ghế được thể hiện

+ Lực đàn hồi:

+ Lực giảm chấn:

Trang 38

b) Thiết lập các phương trình vi phân mô tả dao động cabin

Tương tự như phần trên chúng ta tách liên kết của vật trong cơ hệ và thay vào đó là các phản lực liên kết Hình 2.3 thể hiện sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cabin đầu xe:

(a) Mô hình hệ thống treo

Hình 2.3 Sơ đồ mô tả khối lượng cabin của xe

Tương tự như phần trên chúng ta tách liên kết của vật trong cơ hệ và thay vào đó là các phản lực liên kết Hình 2.3 thể hiện sơ đồ lực và mô men tác dụng lên đầu xe:

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	1,89 MB