Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 167 trang nguyenduy 10/03/2024 320
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô

Luận án Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô
quay vành lái đi một góc 90 độ tương tự như trường hợp quay vòng thiếu 
thì góc quay của trục lái phía trước mô tơ là 90 độ. Khi có sự can thiệp của hệ thống lái 
tích cực thì mô tơ điều khiển quay ngược lại bằng cách trượt trên cơ cấu Harmonic nên 
góc quay trục lái phía sau mô tơ chỉ còn 61 độ (Hình 3.21). Góc quay điều chỉnh của mô 
tơ quay ngược lại chiều đánh lái của người điều khiển một góc 29 độ (Hình 3.22) nên 
góc quay bánh xe dẫn hướng thay đổi giảm xuống còn 7 độ so với góc quay mong muốn 
là 6.5 độ (Hình 3.23). 
 - Đường kính quay vòng của ô tô (Hình 3.25) khi không có sự can thiệp của hệ 
thống lái tích cực là 56.3 [m], khi có hệ thống lái tích cực là 69.2 [m], quỹ đạo theo lý 
thuyết mong muốn là 72.1 [m]. Như vậy, hệ thống lái tích cực sẽ điều chỉnh góc quay 
bánh xe dẫn hướng để quỹ đạo của ô tô tiến gần hơn với quỹ đạo mong muốn tương ứng 
với tỷ số truyền 13.6 trong trường hợp quay vòng thừa (Hình 3.26). 
3.2.2. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển động thẳng 
 a. Khảo sát chuyển động của ô tô dưới tác dụng của gió ngang 
 Tiến hành mô phỏng khảo sát chuyển động khi ô tô chịu tác dụng của lực gió 
ngang với giả thiết lực gió ngang đặt tại tâm thiết diện xe với các thông số đầu vào 
như bảng 3.3. 
 Bảng 3.3. Các thông số đầu vào của chế độ mô phỏng chuyển động thẳng 
 STT Tên thông số Giá trị 
 1 Góc đánh lái 0 độ 
 3 Tốc độ xe 80 km/h 
 4 Hệ số bám φ 0.8 
 5 Lực gió ngang 500 N 
 Kết quả mô phỏng được thể hiện từ hình 3.27 đến hình 3.31. 
 70 
 500 
 400
 Fy
 300
 N
 200
 c ngang [ ] c ngang 100
 ự
 L
 0 
 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
 Thời gian t(s) 
 Hình 3.27. Lực gió ngang 
 c ngang [N] c ngang
 ự
 L
 Thờ i gian [s] 
 Hình 3.28. Các lực ngang tác dụng lên các lốp 
 ] 
2
 c [ m/s
 ố
 Gia t Gia ] 
 Thời gian [s] 
 Hình 3.29. Gia tốc ngang tác dụng tại trọng tâm ô tô 
 71 
 ]
 o [m
 ạ
 đ
 ỹ
 Qu
 Quỹ đạo [m] 
 Hình 3.30. Quỹ đạo chuyển động của ô tô 
 Hình 3.31. Đồ thị tỷ số truyền 
Nhận xét: 
 - Khi không có điều khiển, giá trị của các lực ngang tác dụng lên lốp (Hình 3.28) 
như sau: bánh xe phía trước bên trái và sau trái đạt giá trị Fy1 = Fy4= 145 [N], bánh xe 
trước phải và sau bên phải đạt Fy3 = Fy2 = 105[N]. 
 - Gia tốc ngang tại trọng tâm của ô tô (Hình 3.29) cũng đạt giá trị trung bình sau 
khi có hệ thống lái tích cực là 0.006 [m/s2], giảm 10 lần so với khi không có hệ thống lái 
tích cực là 0.06 [m/ s2] và tiệm cận với giá trị mong muốn là 0 [m/ s2]. 
 - Quỹ đạo chuyển động của ô tô (Hình 3.30), cho thấy khi có tác động của lực 
gió ngang 500 N thì ô tô sẽ bị lệch khỏi quỹ đạo chuyển động thẳng 1,4 m trên chiều 
 72 
dài quãng đường là 100 m, khi đó mô tơ của hệ thống lái tích cực sẽ quay một góc 
điều chỉnh phù hợp để giữ quỹ đạo chuyển động thẳng của ô tô và lệch so với đường 
quỹ đạo chuyển động thẳng 0,8 m sau 100 giây, tỷ số truyền trong trường hợp này là 
16,2 (Hình 3.31). 
 b. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển động thẳng thay đổi tốc độ 
 Thí nghiệm được tiến hành trong trường hợp chuyển động của ô tô khi không có 
sự tác động của lực gió ngang, vận tốc tăng dần đều từ V = 0 - 140 km/h, độ cứng lốp 
trước và lốp sau bằng nhau, người lái giữ vành lái ở vị trí ô tô chuyển động thẳng. [50] 
 Vận tốc [km/h] 
 Hình 3.32. Đồ thị tỷ số truyền theo vận tốc 
Nhận xét: 
 Đồ thị hình 3.32 cho thấy mối quan hệ phụ thuộc giữa vận tốc và tỷ số truyền 
theo tỷ lệ thuận. Lúc mới bắt đầu di chuyển và tốc độ thấp thì tỷ số truyền nhỏ, khi vận 
tốc ô tô tăng cao (lớn hơn 100 km/h) thì tỷ số truyền cũng tăng theo. 
 Nếu tốc độ 100 km/h thì mô tơ AFS không tác động vào hệ thống lái vả tỷ số 
truyền lúc này là 17.5. 
3.2.3. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển làn 
 Tiến hành mô phỏng khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển làn với điều kiện 
đầu vào là góc quay vành lái góc quay vành lái dao động từ 50 độ đến -50 độ (Hình 
3.31), tốc độ V=80 km/h, các kích thước của sa hình được mô phỏng theo tiêu chuẩn 
quốc tế (ISO 3888) [24] với cung đường tiêu chuẩn có chiều dài là 60 m bao gồm 2 
làn đường, các giá trị a = 3.135 m và b = 3.850 m. Trên đoạn đường thí nghiệm có bố 
 73 
trí cọc mốc di động và kẻ vạch. Các kết quả mô phỏng được thể hiện từ hình 3.33 đến 
hình 3.40. 
 Hình 3.33. Thí nghiệm chuyển làn theo tiêu chuẩn ISO 3888 [24] 
 ]
 ộ
 Góc quay [đ quay Góc
 Thời gian [s] 
 Hình 3.34. Đồ thị góc quay vành lái 
 ]
 ộ
 [đ
 Góc quay quay Góc 
 Thời gian [s] 
 Hình 3.35. Đồ thị góc quay hiệu chỉnh của mô tơ 
 Có điều khiển 
 ]
 ộ Không điều khiển 
 [đ
 Góc quay quay Góc
 Thời gian [s] 
 Hình 3.36. Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng 
 74 
 300 
 Fy fl
 200 Fy Fr
 Fy rl
 100
 Fy rr
 N 0
c ngang [N] c ngang -100
ự
L
 -200
 -300 
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 s
 Thời gian [s] 
 Hình 3.37. Đồ thị các lực ngang tác dụng lên các lốp 
 ]
 2
 c [m/s
 ố
 Gia t Gia
 Thời gian [s] 
 Hình 3.38. Đồ thị gia tốc ngang tác dụng tại trọng tâm ô tô 
 ]
 o [m
 ạ
 đ
 ỹ
 Qu
 Quỹ đạo 
 Hình 3.39. Đồ thị quỹ đạo chuyển động của ô tô 
 75 
 n
 ề
 truy
 ố
 s
 ỷ
 T
 Thời gian [s] 
 Hình 3.40. Đồ thị tỷ số truyền 
Nhận xét: 
 - Khi không có sự can thiệp của hệ thống lái tích cực, các lực ngang cực đại tác 
dụng lên lốp như sau: bánh xe phía trước bên trái và phải đạt giá trị Fy1 = Fy4 = 190 [N], 
bánh xe sau bên trái và bên phải đạt Fy2 = Fy3 =200 [N] được thể hiện trên Hình 3.37. 
 - Đồ thị Hình 3.38 cho thấy gia tốc ngang tác dụng tại trọng tâm của ô tô cũng đạt 
giá trị trung bình sau khi có điều khiển là 0.25 [m/s2], khi không có điều khiển là 0.23 
[m/ s2] và tiệm cận với giá trị mong muốn là 0.26 [m/s2]. 
 - Đồ thị Hình 3.39 cho thấy quỹ đạo chuyển động của ô tô khi có sự can thiệp của 
hệ thống lái tích cực sẽ tiệm cận với quỹ đạo mong muốn. 
 - Khi không có sự can thiệp của mô tơ bước thì độ lệch lớn nhất của quỹ đạo thực 
tế và mong muốn là 0,2 [m]. Khi có sự can thiệp của mô tơ thì độ lệch lớn nhất của quỹ 
đạo thực tế và mong muốn khi chuyển làn là 0,05 [m], tương ứng với tỷ số truyền là 
16,3 (Hình 3.40) 
3.3. Kết luận chương 3 
 - Trên cơ sở lý thuyết chương 2 tác giả đã nghiên cứu nguyên lý về điều khiển 
mờ dùng để thiết kế bộ điều khiển hệ thống lái AFS theo hướng Fuzzy logic. Các mô 
hình mô phỏng được xây dựng trên phần mềm Matlab R2016a và công cụ Simulink cho 
phép mô phỏng động lực học của ô tô với hệ thống lái tích cực AFS. 
 - Đã tiến hành khảo sát quỹ đạo chuyển động của ô tô khi có hoặc không có điều 
khiển của hệ thống lái tích cực AFS. Đồng thời đã phân tích, đánh giá các kết quả mô 
phỏng bằng phần mềm trong các điều kiện quay vòng thiếu, quay vòng thừa, chuyển 
làn, chuyển động thẳng với tốc độ thay đổi và có tác động của gió ngang để thấy được 
vai trò điều khiển của mô tơ nhằm ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô. 
 76 
 CHƯƠNG 4 
 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
4.1. Mục đích, nhiệm vụ và đối tượng thí nghiệm 
4.1.1. Mục đích thí nghiệm 
 Kiểm nghiệm tính đúng đắn của mô hình lý thuyết. 
 Xác định các thông số đầu vào như tốc độ, góc quanh vành tay lái, tải trọng trên 
mô hình bán thực nghiệm. 
 Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển hệ thống lái tích cực. 
4.1.2. Đối tượng thí nghiệm 
 Đối tượng thí nghiệm được chọn là bệ thử hệ thống lái tích cực AFS có gắn mô tơ 
VGRS của ô tô Lexus LX 470. 
 Các thông số đầu vào để khảo sát chuyển động hệ thống lái tích cực có gắn mô tơ 
VGRS được thể hiện trên bảng 4.1 
 Bảng 4.1. Các thông số của ô tô thí nghiệm Lexus LX 470 
TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 
 2
 1 Mô men quán tính khối của Iswư . 0.0344 
 2 Khvànhối láilượ ng của thước lái Mr kg 4 
 3 Hệ số cản của thước lái Br N.S/m 88.128 
 4 Lực cản ma sát ở thước lái CFr N 169 
 2
 5 Mô men quán tính khối của Ifw1 . 0.61463 
 2
 6 Môbánh mentrái quán tính khối của Ifw2 . 0.61463 
 7 Lbánhốp ô xetô bên phải 7,25-13 
 8 Trọng lượng bản thân m Kg 3110 
 9 Trọng lượng cầu trước m1 Kg 2450 
 10 Kích thước tổng thể L mm 4890 x 2850 x 1850 
 11 Chiều rộng cở sở B mm 1570 
 12 Bán kính vành lái Rsw mm 200 
 13 Độ cứng treo trước Nm 92100 
 14 Độ cứng treo sau Nm 123160 
 77 
4.1.3. Điều kiện thí nghiệm 
 Để thí nghiệm và xử lý các số liệu xác định quỹ đạo chuyển động của ô tô khi sử 
dụng hệ thống lái tích cực AFS có gắn mô tơ VGRS trên mô hình bán thực nghiệm. 
 Luận án đã sử dụng phần mềm chuyên dùng để thiết lập giao diện mô phỏng kết 
nối với mô hình thực tế với một số thông số được giả lập như vận tốc chuyển động, tình 
trạng mặt đường, tải trọng tác động lên bánh xe nhằm mô phỏng và thử nghiệm các chế 
độ chạy ô tô trong các điều kiện khác nhau. 
 Các thông số đầu vào của mô hình thực nghiệm được lấy từ mô hình mô phỏng 
lý thuyết như vận tốc ô tô V, góc quay thân ô tô ψ, góc lệch thân ô tô β, góc lệch bên 
của bánh xe α, phản lực ngang Fyi từ mặt đường tác dụng lên bánh xe. 
 Các thông số khác lấy từ các cảm biến được lắp trên mô hình gồm góc trục lái trước 
δSC và sau mô tơ điều khiển δSCC, cảm biến tải trọng Fzi, cảm biến góc quay bánh xe δi. 
 Bắt đầu 
 Kết thúc 
 Hình 4.1. Lưu đồ bộ điều khiển mô tơ lái tích cực 
 78 
4.2. Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống lái tích cực AFS 
 Nghiên cứu thực nghiệm là phương pháp phổ biến được áp dụng để kiểm chứng 
lại cơ sở lý thuyết đã được xây dựng và thường được tiến hành trên sản phẩm thật hoặc 
trên mô hình bán thực nghiệm. NCS đã đưa ra phương án thiết kế mô hình hệ thống lái 
tích cực AFS bán thực nghiệm. Mô hình bán thực nghiệm là sự kết hợp của cụm hệ 
thống thực, máy tính và phần mềm chuyên dùng. 
4.2.1. Kết cấu cơ khí hệ thống lái và cầu trước 
 Chức năng chính là tạo các vị trí liên kết giữa cầu trước với khung ô tô như trong 
không gian của hệ thống lái trên ô tô. Khung mô hình được thiết kế, chế tạo có khả năng 
chịu được các lực tác động khi tạo tải, mô men cản chuyển động bánh xe với mặt đường 
(Hình 4.2). 
 Hình 4.2. Khung mô hình thực nghiệm hệ thống lái 
 Kết cấu cơ khí bao gồm hệ thống lái và cầu trước được lấy nguyên bản từ ô tô 
Lexus LX 470 để đảm bảo tính chính xác của các góc đặt bánh xe, hệ thống lái trong 
quá trình thử nghiệm (Hình 4.3). 
 79 
 Hình 4.3. Cụm cầu trước của xe Lexus LX 470 
 Mô tơ của hệ thống lái tích cực cũng được sử dụng đúng nguyên bản của hãng 
Lexus để đảm bảo tính đồng bộ và tính cậy cao trong các thực nghiệm khi chế tạo bộ 
điều khiển (Hình 4.4). 
 Hình 4.4. Mô tơ một chiều ba pha không chổi than của hệ thống lái tích cực 
 Mô hình thực nghiệm hệ thống lái tích cực bao gồm bộ khung với hệ thống lái tích 
cực lắp trên cụm cầu trước (Hình 4.5), phía dưới các bánh xe được lắp đặt các cảm biến 
tải trọng và kích thủy lực để thay đổi các chế độ tải khác nhau. 
 80 
 Hình 4.5. Mô hình hệ thống lái tích cực AFS 
4.2.2. Bộ phận tạo tải 
 Khi ô tô chuyển động, tải trọng của ô tô tác dụng lên mặt đường thay đổi theo tình 
trạng mặt đường và tốc độ chuyển động của ô tô. Chức năng chính của bộ phận tạo tải 
(Hình 4.6) là tạo ra lực cản tương ứng lên cầu trước của mô hình như khi ô tô chuyển 
động trên các loại đường khác nhau. Bộ phận đo tải trọng tác động lên bánh xe là cảm 
biến tải trọng 
 Hình 4.6. Các bộ phận tạo tải cho mô hình AFS 
 1. Đĩa đo góc quay bánh xe dẫn hướng; 2. Cảm biến đo tải trọng tác động của bánh 
 xe lên mặt đường; 3. Bộ phận tạo tải trọng tác động của bánh xe và mặt đường 
 81 
4.2.3. Cụm đo góc quay bánh xe dẫn hướng 
 Để xác định góc quay bánh xe dẫn hướng NCS sử dụng các cảm biến đo góc quay 
được bố trí như Hình 4.7 
 Hình 4.7. Cụm đo góc quay bánh xe dẫn hướng 
 1.Cảm biến đo độ dịch chuyển bánh xe dẫn hướng; 2. Cảm biến đo độ dịch chuyển trục 
 lái trước mô tơ AFS; 3. Cảm biến đo độ dịch chuyển trục lái sau mô tơ AFS 
4.2.4. Cảm biến đo góc quay 
 Luận án dùng 3 cảm biến đo góc quay Omron E6F-CWZ5G thuộc loại encoder 
tương đối với 360 xung trong một vòng quay (Hình 4.8), để đo góc xoay vành lái, góc 
xoay trục lái sau mô tơ và góc xoay bánh xe với đường kính trục: 10mm, đường kính 
thân: 60mm, điện áp hoạt động: 12...24V DC. 
 Hình 4.8. Cảm biến đo góc quay 
4.2.5. Máy tính kết nối 
 NCS sử dụng Máy Trạm Dell Precision T5500 để chạy mô phỏng và kết nối với 
mô hình. Máy Trạm Dell Precision T5500 là dòng máy trạm hiệu năng cao, được trang 
bị 2 CPU chuyên dùng trong tính toán mô phỏng. Thông số kỹ thuật của máy tính: 
 Vi xử lý: Dual Intel Xeon X5550 Quad-Core 2.66GHz 
 RAM: 24GB SDRAM DDR3 
 82 
 HDD: 500GB 7200RPM 
 Graphics: NVIDIA Quadro NVS 295 256MB PCI Express Dual DisplayPort 
 OS: Windows 7 Professional 
 USB Ports: 2.0 Ports (6) 
4.2.6. Cấu trúc điều khiển động cơ một chiều không chổi than (BLDCM) 
 a. Giới thiệu chung về mô tơ một chiều không chổi than 
 Hiện nay có hai kiểu mô tơ điện một chiều: loại có chổi than và không có chổi 
than. Loại mô tơ có hệ thống cổ góp - chổi than có nhược điểm là vận hành kém tin cậy 
và không an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ. Để tránh những nhược 
điểm trên mô tơ một chiều không chổi than (BLDCM) được sử dụng nhiều hơn trong 
các bộ phận đòi hỏi sự chuẩn xác và an toàn cao. Đây thực chất là mô tơ một chiều có 
hệ thống đảo chiều dòng điện bán dẫn. Loại máy này đang rất được quan tâm trong việc 
ứng dụng thay thế cho các hệ điều chỉnh tốc độ. 
 BLDCM có ba cuộn dây stator và một rotor là nam châm vĩnh cửu. Dòng điện cảm 
ứng rotor có thể được bỏ qua do điện trở suất cao của cả nam châm và lõi thép không gỉ. 
Mô tơ được cung cấp từ nguồn điện áp một chiều ba pha theo phương pháp điều chế 
xung thay đổi tần số theo thời gian (PWM) (Hình 4.9) 
 Hình 4.9. Mô hình mô tơ BLDC 
 Stato (1) của mô tơ không tiếp xúc được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện. Trong 
các rãnh của stato đặt cuộn ứng (2) giống như trong rãnh của phần ứng thông thường. 
Phần cảm của mô tơ thường là nam châm vĩnh cửu (3). Để đơn giản có thể mô hình hóa 
bộ phận đổi chiều điện tử bằng giá đỡ chổi than (4) và chổi than (5) đặt trên roto. Bộ 
phận đổi chiều quay cùng pha với roto và đóng ngắt các bối dây của cuộn ứng trên stato 
 83 
sao cho dòng điện chạy trong cuộn ứng đối diện với từng cực từ của phần cảm roto luôn 
có chiều không đổi. Khi đó các quan hệ điện từ của mô tơ một chiều không chổi than 
giống như mô tơ thông thường và được biểu diễn bằng các phương trình cân bằng điện 
áp, các biểu thức tính suất điện động, dòng điện và mô men quay của mô tơ một chiều 
thông thường (Hình 4.10) 
 Trong mô tơ một chiều không chổi than, cuộn dây phần ứng đứng yên nên bộ 
phận đổi chiều được thay thế bằng bộ đổi chiều điện tử, được điều khiển bởi bộ cảm 
biến vị trí đặt trên trục của mô tơ. Nhờ vậy, bộ đổi chiều điện tử có thể đảm bảo sự thay 
đổi dòng điện trong cuộn ứng khi roto quay tương tự như vành góp chổi than. 
 Hình 4.10. Sơ đồ cấu tạo mô tơ một chiều không chổi than 
 b. Mô hình toán học 
Mô hình điều khiển điện áp theo thời gian cho 3 pha , , . 
  t
 vaa t R 00 i t a 
 v t 00 R i t t (4.1) 
 b b b 
 v t 00R i t  t
 cc c 
 Các chỉ số a, b và c đại diện cho ba pha stator. 푣 (t), 푣 (t) và 푣 (t) là các điện áp 
pha, 푖 (t), 푖 (t) và 푖 (t) là các dòng điện pha và λ (t), λ (t) và λ (t) là các liên kết luồng. 
R là điện trở được giả định là bằng nhau trong tất cả các pha. Các luồng được chuyển 
2π/3 giữa mỗi pha, θ (t) là vị trí của rotor, L là tự cảm của stator, M là độ tự cảm stator 
đến stator, λ là độ lớn của sóng tạo ra bởi các nam châm vĩnh cửu và n là số cực. 
Chúng ta giả sử một mối liên kết lý tưởng giữa góc điều khiển δ푠 , bánh răng và vị trí 
của rotor là θ thì θ = nNδ푠 . Thế nó vào phương trình (4.1) và nhận được: 
 84 
 sin nNsup 
 aa t LMM i t 
 2 
 t M L M i t sin nN  (4.2) 
 b b m sup
 3
  t MML i t 
 cc 2 
 sin nNsup 
 3
 sin  t 
 aa t LMM i t 
 2 
 t M L M i t sin  t (4.3) 
 b b m 
 3
  t MML i t 
 cc 2 
 sin  t 
 3
Mômen tạo ra được tính từ biểu thức (4.4): 
 2 
 TtNit cos nN  t it cos nN  t 
 M m a sup b sup 
 3
 (4.4) 
 2 
 i tcos nN t
 b sup 
 3 
 vabc t v t v t 0 (4.5) 
 iabc t i t i t 0 (4.6) 
 Chúng ta kết nối ba pha nên các điện áp và dòng điện pha phải tăng lên lớn hơn 
không. Ta thế (4.5), (4.6) vào phương trình (4.3) và có được: 
 sin nNsup 
 aa t L' 0 0 i t 
 2 
 t 0 L ' 0 i t  sin nN  (4.7) 
 b b m sup
 3
  t 0 0L ' i t 
 cc 2 
 sin nNsup 
 3
 Với L’=L+M 
 Các công thức (4.4) và (4.7) phụ thuộc vào góc bù sup. Sự phụ thuộc này có thể 
được loại bỏ bằng cách chuyển từ stator sang khung rotor. Điều này cho phép kiểm soát 
 85 
dễ dàng hơn đầu ra mô-men xoắn và hao hụt điện. Sự thay đổi cho các pha được gọi là 
chuyển đổi Park, được cho bởi phép nhân với ma trận P: 
 22 
 cosGNGNGN cos  cos 
 HHHsup sup sup 
 2 33 
 P (4.8) 
 3 22 
 sin GNGNGNHHHsup sin  sup sin  sup 
 33 
 Sự chuyển đổi nghịch từ qd sang khung abc của tham chiếu được cho bằng cách 
nhân với: 
 cos nNsup sin nN sup 
 2 2 2 
 Q cos nNsup sin nN sup (4.9) 
 3 3 3 
 22 
 cos nNsup sin nN sup 
 33 
 Chúng ta áp dụng công thức của Park vào phương trình (4.1), (4.4) và (4.7). Các 
kết quả của các phương trình miêu tả động lực nội tại của PMSM trong khung qd có 
mối quan hệ là: 
 '''
 Litq n  m Lit d * Nsup tRitvt q q 
 ''
 Litd nLit q * Nsup t Rit q vt d (4.10) 
 '
 TM t n m i q t 
 3
Với: ' 
 mm2
 Việc chuyển đổi ở trên và tập hợp các phép tính cho phép tính toán các dòng i푞 푒푠 
mong muốn và các dòng i푞 điều khiển trực tiếp. Tuy nhiên trong hệ thống vật lý trên chỉ 
có dòng điện pha và điện áp. Đó là lý do tại sao trong bộ điều khiển thực tế chúng ta 
phải chuyển đổi trở lại từ khung tham chiếu qd đến khung tham chiếu abc và được thực 
hiện bằng cách sử dụng ma trận Q (4.9) (Hình 4.11). 
 86 
 Hình 4.11. Mô đun điều khiển đồng bộ không chổi quét nam châm vĩnh cửu 
 c. Phương pháp điều khiển 
 Mô tơ kiểu này sử dụng hệ thống điều khiển độ rộng xung PWM. Hoạt động của 
bộ biến đổi PWM ba pha có thể chia thành sáu giai đoạn theo các trạng thái của dòng điện 
trong các pha của mô tơ như hình. Dòng điện ba pha được điều khiển có dạng sóng hình 
chữ nhật và đồng bộ với tín hiệu phản hồi hình thang EMF để tạo ra momen không đổi 
(Hình 4.12). 
 Hình 4.12. Đồ thị dòng pha và suất điện động phản hồi của mô tơ 
 Nhiệm vụ đó được thực hiện bởi mạch điều khiển mô men tốc độ kết hợp với bộ 
cảm biến vị trí roto và bộ điều khiển trễ dòng (Hình 4.13) 
 87 
 Hình 4.13. Sơ đồ chức năng mạch điều khiển mô tơ BLDC 
 Bảng 4.2. Thông số của mô tơ AFS 
 N Số cặp cực mô tơ đồng bộ 3 pha 3 
 L’ Độ tự cảm của mô tơ đồng bộ 3 pha 42.73 μH 
 R Điện trở của mô tơ đồng bộ 3 pha 83.67 mΩ 
 λm Cường độ thông lượng 5,096 mWb 
4.2.7. Chế tạo bộ điều khiển mô tơ của hệ thống lái tích cực 
 a. Khái quát về bộ điều khiển lái tích cực 
 Bộ điều khiển hệ thống lái tích cực (AFS) được nghiên cứu chế tạo bố trí trên mô 
hình hệ thống (Hình 4.14), có chức năng chính là điều khiển mô tơ của hệ thống lái tích 
cực. Nó bao gồm các bộ phận sau: Khối chuyển đổi điện áp, khối phân tích các cảm 
biến và tín hiệu điều khiển, khối điều khiển mô tơ nguồn điện và chương trình matlab 
tạo thành bộ điều khiển hệ thống lái tích cực AFS. 
 Hình 4.14. Hộp điều khiển hệ thống lái tích cực AFS 
 88 
1- Nguồn cung cấp cho vi xử lý; 2- Bộ phận chuyển đổi DC - DC cách ly, chống nhiễu; 
3- Bộ vi xử lý đọc cảm biến (có tích hợp mạch giao tiếp với máy tính); 4- Bộ vi xử lý xử 
lý các giá trị và điều khiển mô tơ; 5- Mạch lọc tín hiệu đầu vào chống nhiễu; 6- Driver 
LoadCell; 7- Nguồn cung cấp cho mạch khiển mô tơ; 8- Mạch điều khiển mô tơ; 9- Tản 
nhiệt; 10- Mạch điều khiển chốt mô tơ. 
 b. Khối chuyển đổi điện áp 
 Khối chuyển đổi điện áp có ký hiệu DC-DC VB2405D-10W (12-24V) để tạo 
nguồn 5V cung cấp nguồn cho vi điều khiển. Với kiểu nguồn này sẽ tránh được tín hiệu 
điện nhiễu tác động vào hệ thống (Hình 4.15). 
 Hình 4.15. Sơ đồ chuyển đổi điện áp 12~24DC 
 c.

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_dieu_khien_ty_so_truyen_he_thong_lai_nham.pdf
  • pdfBIA LUAN VAN.pdf
  • pdfSummary _En 8.4.18.pdf
  • docxTHÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ CỦA NCS NGUYỄN ANH TUẤN.docx
  • pdfTom tat luan van - Tuan.pdf