Bài giảng An toàn động lực học Đại học Bách khoa Hà Nội

Chương 4
An toàn động lực học
4.1 Tổng quan về an toàn động lực học
4.2 Điều khiển Động lực học phương dọc
4.3 Điều khiển Động lực học phương Z
4.4 Điều khiển Động lực học phương ngang
4.5 Điều khiển tích hợp
4.1 Tổng quan
Phương trình
Mô hình 1/4
2
1
2
c
F cAx
ρ
=
&
x Z
F F
µ
=
( )
( )
( )
A x c
z x
A a y
m m x F F
J M r F f F
m m y F c y

ϕ
+ = −
= − +
+ = −
&&
&&
&&
( )
( )
mz C z K z
ξ ξ
= − + −
&
&& &
( )
( )
A CL
m C z K z F
ξ ξ ξ
= − − − − +
&& &
&
( )
( )
( )
: 0
0 : 0
L
L t
CL

L
t
C h khi h f
F
khi h f
ξ ξ
ξ

− − − >

=

− − ≤


Mô hình lốp Ammon
•
Hàm Ammon
( )
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
( )
2
0
2
2
2

2
1 3 2 1
1 1
1
1 1
WP v
WP
m
f
sign
ξ ξ ξ ξ ξ ξ
ξ
ξ µ ξ
ξ ξ
ξ ξ

− + − ≤


=

− + −
>

− + −


2 2
max 0
2 2

max max
x x Z
x
s s
F F f
s
s
α
ϕ
ϕ
α
 
+
=
 ÷
 ÷
+
 
2 2
max 0
2 2
max max
y y Z
y
s
F F g
s
α α
ϕ
α ϕ

α
 
+
=
 ÷
 ÷
+
 
Mô hình 4/4
•
Sơ đồ lực
wx
F
wy
F
x
z
y
C
F
K
F
C
F
CL
F
CL
F
z
F

y
F
x
F
M
J
y
J
x
J
z
A
1
z0
F
2
l
1
l
1
K
F
1
1
1
1
1
1
1 1
1

1
1
1
1
C
F
K
F
C
F
CL
F
CL
F
z
F
y
F
x
F
M
A
2
z0
F
2
K
F
2
2

2
2
2
2
2 2
2
2
2
2
2
C
F
K
F
C
F
CL
F
CL
F
z
F
y
F
x
F
M
A
3
z0

F
3
K
F
3
3
3
3
3
3
3 3
3
3
3
3
3
4
Aw
F
2
b
1
1
b
1
2
b
2
1
b

2
Mô hình 1/4
•
Mặt phẳng
y2
F
v
y1
F
x ,
0
y3
F
3
y4
F
1
l
2
l
wx
F
z
J

F
x3
F
2
x2

F
wy
F
x1
F
4
x4
F
1
w
l
2
b
1
b
2
b
1
b
1
4
0
y ,
0
0
z
0
0
z1
F

z4
F
z3
F
z2
F
1
1
2
2
Mô hình 4/4
•
Mặt dọc
l
l
2
Aw
F
r
2,3
M
K
F
M
x
F
F
x
F
CL

F
2,3
2,3
CL
F
CL
F
2,3
CL
x
F
x
F
2,3
x'
F
x'
F
2,3
C
F
K
F
2,3
C
F
2,3
K
F
2,3

C
F
2,3
K
F
C
F
x'
F
x'
F
2,3
2,3
M
M
J
y
wx
F
h
s
z
F
z
F
2,3
f
M
f
M

2,3
f
M
2,3
f
M
z0
F
2,3
z0
F
J
Ay
2,3
2,3
J
Ay
1
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4

1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
v
Phương trình quỹ đạo
2 3 1 1 4 4 1 1 4 4
2 3 1 1 4 4 1 1 4 4
2 3 1 1 4 4 1 1 4 4
2 3 1
( cos cos sin cos )cos
( cos cos sin cos )sin
( cos cos sin cos ) cos
( c
X X X X Y Y wx
Y Y Y Y X X wy
Y Y Y Y X X wy
X X X
mx F F F F F F F
F F F F F F F
my F F F F F F F
F F F
δ δ δ δ ψ
δ δ δ δ ψ
δ δ δ δ ψ
= + + + − − −
− + + + + + +
= + + + + + +

+ + +
&&
&&
1 4 4 1 1 4 4
2 2 1 1
Z 2 3 1 2 2 2 3 1 1 1 1 1 2 4 1 1 1
1 1 1 1 1 4 1 1 1
os cos sin cos )sin
( ) ( os sin ) ( sin sin )
( sin os os os ) .
X Y Y wx
X X Y Y X Y X Y
X Y X Y w wy
F F F F
J b F b F l F F b F c F b F F
l F F c F c F c l F
δ δ δ δ ψ
ψ δ δ δ δ
δ δ δ δ






+ − − −


= − − + − − + −



+ + + + +

&&
Phương trình động lực học Phương Z
( )
2 1
2 3 3 1 4 4 1 1 1 2 2 2
2 2 1 1 w
2 3 1 4
1 4
( ) ; j=1 4
( ) ( ) ; i=2,3 ; j= 1,4
( ) ( ) ( ) ( )
( )( cos os
j
C K
i j
i j
Y C K C K s
X X
X C K C K C K C K s y
s Y Y Y Y X
mz F F
J l F F l F F h F F
J b F F b F F b F F b F F h F
h h F F F F c F
ϕ
β
δ δ

= + ÷
′ ′
= + − + − +
= + + + − + − + +
− − + + + +
∑
∑ ∑ ∑ ∑
&&
&&
&&
1 4
1 4
sin sin )
( ) ; 1 4
X
j j j j
A j K C CL
F
m F F F j
δ δ
ξ







+



= − + + = ÷


&&
Phương trình động lực học bánh xe
( ) ; j=1 4
j j j j
Ay j j X Z dyn
J M F F f r
ϕ
= − + ÷
&&
Giải pháp an toàn động lực học
Ô tô cơ điện tử: Điều khiển tích hợp
- Bánh xe quay có trượt
- Động lực học dọc, ngang, thẳng đứng và
động lực học bánh xe được xét tích hợp
- Động lực học các bánh xe được xét động
lập
- Tách cấu trúc: xác định nội lực phi tuyến
tuỳ ý
Thành tựu TG
•
Ô tô cơ điện tử/ Ô tô thông minh
- Xe con: Hiện nay tỷ lệ giá 20-25%, năm 2010 là 30-40%; Ô tô hiện đại hiện nay: 40 cảm biến, 45-75 bộ vi xử lý, xử lý 2500 tín hiệu [4]
Wallentoviz (2006): Kraftfahrzeugelectronik)
- ABS (1979), ARS (1986), ESP (1995), EAS (1998), ACC (1999), AFS (2003), ABC (1999),CDC (2003)…
Mục tiêu Điều khiển Động lực học
Hướng phát triển an toàn động lực học

- Ý tưởng : Điều khiển động lực học ô tô là các biện pháp tự động hoá từng phần, tích hợp, mở rộng khả năng vốn bị hạn chế của lái xe
Phân chia mô đun điều khiển
Bánh xe đàn hồi
Quan hệ động lực học
4.2 Điều khiển động lực học dọc
•
Mục tiêu: Lực kéo/ lực phanh; tối ưu quá trình tăng tốc và phanh/Điều khiển ổn định
•
Phương thức: Điều khiển hệ số trượt
•
Công cụ:
- Hệ thống phanh ABS/ASR
- Vi sai điện tử/Phân bố mô men
Vi sai điều khiển điện tử
Hệ thông ABS/ARS
Điều khiển phân mô men
Điều khiển phân bố mô men
Nguyên lý vi sai phân bố mô men
Nguyên lý phân bố mô men
Ly hợp đĩa nam châm
Vi sai điện tử của Volvo