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

04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 

BÁO CÁO MƠN HỌC:

ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG THIẾT KẾ VÀ MƠ
PHỎNG Ơ TƠ

ĐỀ TÀI:
MƠ PHỎNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ABS BẰNG MATLAB

GVHD: TS. HOÀNG NGỌC TÂN
SVTH: NGUYỄN VĂN CƯỜNG

Đồng Nai, 10/10/2022

/>
1/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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

/>
2/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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: MƠ PHỎNG MƠ 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

/>
3/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH ABS
1.1. Tổng quan
Ở bài báo cáo này sẽ mô phỏng một mơ hình đơn giản cho Hệ thống chống bó cứng
 phanh (ABS). Nó mơ phỏng hành vi động lực học của một chiếc xe trong điều kiện phanh
gấp. Mơ hình đại diện cho một bánh xe duy nhất và có thể được sao chép một số lần để
tạo ra một mô hình cho một chiếc xe nhiều bánh. Mơ hình này sử dụng tính năng ghi nhật
ký tín hiệu trong Simulink. Mơ hình ghi lại các tín hiệu đến khơng gian làm việc
MATLAB, nơi bạn có thể phân tích và xem chúng. Bạn có thể xem mã trong.
ModelingAnAntiLockBrakingSystemExample.m để xem điều này được thực hiện
như thế nào. Trong mơ hình này, tốc độ bánh xe được tính theo một mơ hình riêng biệt có
tên sldemo_wheelspeed_absbrake. Thành phần này sau đó được tham chiếu bằng cách sử
dụng khối 'Mơ hình'.

1.2. Cấu tạo và vị trí 
ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống bó cứng phanh – một trong
những hệ thống an tồn chủ động trên ô tô. Khi ô tô phanh gấp trên đường trơn thì hiện

tượng hãm cứng bánh xe dễ xảy ra. ABS có tác dụng làm giảm nguy cơ về tai nạn thơng
qua việc điều khiển q trình phanh một cách tối ưu. Ký hiệu ABS trên ô tô đồng nghĩa
với việc chiếc xe được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh.

/>
4/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Hình 1.1: Vị trí của hệ thống phanh.

Dựa trên cơ cấu phanh, cách bố trí, dẫn động phanh, kết cấu bộ cường hóa, hệ thống
 phanh được phân thành nhiều loại. Trong đó, hệ thống sử dụng nhiều nhất trong các loại
ô tô hiện nay là phanh thủy lực. Một số ưu điểm của loại phanh này bao gồm: kết cấu,
khơng gian bố trí nhỏ gọn; dễ theo dõi và quan sát, sửa chữa đơn giản; giá thành bảo
dưỡng và sửa chữa thấp, truyền tải lực phanh lớn và ổn định, độ nhạy cao, khả năng chấp
hành nhanh.

1.2.1. Cảm biến tốc độ

/>
5/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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 cảm
 biến thay đổi theo kiểu xe. Vành ngồi của các rơ-to có các răng, khi xe chuyển động các
 bánh xe dẫn động rô-to quay sản sinh một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ
quay 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

/>
6/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Hình 1.3: Vị trí của phanh ABS.

ABS có chứng năng nhận biết thơng tin về tốc độ góc các bánh xe, từ đó tính tốn ra
tốc 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 cũng

cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thủy lực, kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã
code hư hỏng và chế độ an toàn.

1.2.3. Dây của hệ thống ABS

/>
7/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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 hợp
nguy hiểm.
Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn
cho hành khách và hàng hóa.
Giữ cho ơ tơ máy kéo đứng n khi cần thiết, trong thời gian khơng hạn chế.
Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh.
Khơng có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi
quay vòng.
Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điều
kiện sử dụng.
Có khả năng thốt nhiệt tốt.
Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển

nhỏ.

1.2.4. Chức năng nhiệm vụ ABS.

/>
8/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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 rê
 bánh để xử lý. Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở 
hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS bao gồm các cảm biến lắp trên
 bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm
nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh).
Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ
quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh cịn lại, thơng qua bơm và van thủy
lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (q trình nhả), giúp bánh xe khơng bị
hãm cứng (hay cịn gọi là "bó").
Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác động
lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm. Để thực hiện được điều này, hệ thống sẽ thực hiện
động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay vì tác động một
lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe khơng có ABS.
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn
động 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 tránh
quay xe khi phanh).

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

/>
9/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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 tồn nhất
vì:
Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc. Các bánh xe trượt
lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám.
Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, cịn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang và
khơng thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để tránh
chướng ngại vật (hình 1.5), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp. Do đó dễ
gây ra những tai nạn khi phanh.

/>
10/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

CHƯƠNG 2: MƠ PHỎNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN MATLAB SIMULINK 
2.1. Dữ liệu đầu vào trong Matlab
Cho dữ liệu vào Matlab:
m=75;
g=9,81;
I=6;
R=1,25;
v0=44;

/>
11/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

2.2. Mơ phỏng trên Simulink 

Trong đó:

Độ trượt tương đối (ban đầu)

vận tốc góc của xe

Có cơng thức là 1- 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 khơng có ABS

/>
12/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Ctrl=1 tương ứng với khi xe có ABS
Giá trị để tính tốn momen xoắn của lốp xe:  μ : hệ số ma sát 
Bảng 1:  Hệ số ma sát và độ trượt.

Giá trị để tính tốn momen xoắn của lốp xe: : hệ số ma sát
Tyre torque=..
Trong đó N= m.g/4 là lực ban đầu
g là gia tốc : 9.81  ∕ ^2
m là khối lượng của xe
R là bán kính của bánh xe
Khi vịng lặp này hoạt động thì nó sẽ đọc 2 giá trị:

/>
13/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Giá trị lỗi
Giá trị của bánh xe
Từ đó đưa ra tốc độ của bánh xe

Để tính tốc độ bánh xe ta dùng khối bang bang controller, thông qua momen xoắn
của lốp với giá trị lỗi
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 trong
 phanh  tích phân giá trị lực phanh. Từ đó ta được tốc độ của bánh xe.

/>
14/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Vận tốc của bánh xe =

V o
 R

Trong đó: Vo : vận tốc ban đầu
 

R: bán kính của bánh xe

−T 

Gia tốc góc : a = R . m
Ta tính được vận tốc góc bằng lấy tích phân gia tốc góc
-1/m số đưa ra ngồi dấu tích phân là giá trị nhập vào

∫ adt  

v=

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 cách
dừng là ∫ v  ( khoảng cách xe dừng lại sau khi phanh)

/>

15/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Độ trượt tương đối: vận tốc góc của bánh xe + vận tốc góc của xe
Để tính tốn độ trượt thực tế so với độ trượt ban đầu được gửi vào scope.

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

Theo hình trên ta có thể thấy rằng, khi xe bất ngờ phanh đột ngột, giá trị trượt sẽ đạt
dến cao nhất ở mức 1 từ đó gây nguy hiểm. Cịn 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 qng ít có
khả năng xảy ra trượt dài.

Hình 2.2:  Độ trượt của xe khi có ABS.

/>
16/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Về tốc độ của các bánh xe cũng có mơ hình mơ 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.

/>
17/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

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 khơng 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 khơng
ABS chiếm phần trăm lớn hơn khi có ABS.

/>

18/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

Hình 2.6:  Khoảng cách dừng khi khơng có ABS 

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

Hình 2.7:  Khoảng cách dừng khi có ABS 

/>
19/21


04:14 08/05/2023

/>
Documents Downloader

20/21


04:14 08/05/2023

Documents Downloader

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] />[2] />
/>
21/21