Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
M CăL C
L IăCAMăĐOAN ..................................................................................................... iii
C MăT …
............................................................................................................ iv
TịMăT T
............................................................................................................. v
ABSTRACT ............................................................................................................ vi
M CăL C
...........................................................................................................vii
DANHăM CăCỄCăKụăHI UăVÀăCH ăVI TăT T ...............................................xii
DANHăM CăCỄCăHỊNH ........................................................................................ xiv
DANHăM CăCỄCăB NG....................................................................................... xvi
Ch
ngă1
1.1
T NGăQUAN .................................................................................... 1
Tổng quan chung v lĩnhăvực nghiên c u, các k t qu nghiên c u trong và
ngoƠiăn
căđưăcôngăb ............................................................................................1
1.1.1
Tổng quan chung v lĩnhăvực nghiên c u...............................................1
1.1.2
Các k t qu nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn
căđưăcôngăb .......................1
1.2
M căđíchăc aăđ tài ........................................................................................4
1.3
Nhi m v c aăđ tài và gi i h năđ tài ..........................................................4
1.4
Ph
ngă2
Ch
ngăphápănghiênăc u ...............................................................................4
CÁCăCH ăTIểUăĐÁNHăGIÁăDAOăĐ NGăVĨăC ăS ăLụă
THUY TăĐI UăKHI NăPH NăH IăTR NGăTHÁIăT Iă UăLQR ................. 6
2.1
Ch tiêuăđánhăgiáădaoăđ ng ............................................................................6
2.1.1
Ch tiêu v gia t căvƠădaoăđ ng thẳngăđ ng ...........................................6
2.1.2
Tiêu chuẩn v rungăđ ng c a Vi t Nam .................................................7
2.2
Cácămôăhìnhădaoăđ ng ô tô ............................................................................7
vii
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
2.2.1
Các khái ni măc ăb n ..............................................................................7
2.2.2
Các d ngădaoăđ ng c a ô tô ....................................................................9
2.2.3
Mô hình 1/4 xe ........................................................................................9
2.2.3.1
Mô hình h th ng treo th đ ng .......................................................9
2.2.3.2
Mô hình h th ng treo bán tích cực ...............................................10
2.2.3.3
Mô hình h th ng treo tích cực ......................................................11
Lựa ch n h t aăđ ................................................................................12
2.2.4
2.3
2.2.4.1
H t aăđ c đ nh ...........................................................................12
2.2.4.2
H t aăđ đ ng ...............................................................................12
Biên d ng mặtăđ
ng...................................................................................13
2.3.1
Biên d ng mặtăđ
2.3.2
Biên d ng hình sin liên t c .......................................................................13
2.4
ng hình ch nh t ........................................................13
Tr ng thái h th ng, h ph
ngătrìnhăbi n tr ng thái ..................................15
2.4.1
Tr ng thái ..............................................................................................15
2.4.2
Vector tr ng thái ...................................................................................15
2.5
Thành l păph
ngătrìnhătr ng thái t ph
2.6
Đi u khi n hồi ti p tr ng thái ......................................................................17
2.6.1
Tínhăđi u khi năđ
2.6.2
Ph
2.7
căvƠăquanăsátăđ
ngătrìnhăviăphơn ........................15
c ................................................18
ngăphápăđi u khi n LQR ..............................................................19
Đi u khi n t iă uăh tuy n tính v i ch tiêu chấtăl
ng d ngătoƠnăph
ng.
21
2.8
Ch
Các b
ngă3
c gi iăbƠiătoánătoƠnăph
ngătuy n tính ...........................................23
S ăD NGăĐI UăKHI NăLQRăĐ ăXỂYăD NGăH ăTH NGă
TREOăT Iă UăTRểNăXE ..................................................................................... 25
viii
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
3.1
Môăhìnhă1/2ăxeătheoăph
ngăd c .................................................................25
3.1.1
Các gi thuy t .......................................................................................26
3.1.2
Thi t l p h ph
3.1.3
Thành l păph
ngătrìnhătr ng thái t ph
3.1.4
Thành l păph
ngătrìnhăđầu ra..............................................................33
3.1.5
B đi u khi n LQR cho h th ng treo tích cực mô hình 1/2 xe ...........35
3.2
ngătrình .....................................................................26
ngătrìnhăviăphơnătrên ..........30
3.1.5.1
M c tiêu thi t k ............................................................................35
3.1.5.2
Thi t k b đi u khi n LQR ...........................................................36
Môăhìnhăxeăđầyăđ ă(Full vehicle model -7 DOF) ........................................39
3.2.1
Thi t l p h ph
3.2.2
Thành l păph
ngătrìnhătr ng thái t ph
3.2.3
Thành l păph
ngătrìnhăđầu ra..............................................................58
3.2.4
B đi u khi năLQRăchoămôăhìnhăxeăđầyăđ .........................................61
Ch
ngătrình .....................................................................40
ngătrìnhăviăphơnătrên ..........49
3.2.4.1
M c tiêu thi t k ............................................................................61
3.2.4.2
Thi t k b đi u khi n LQR ...........................................................62
ngă4
MATLAB
MỌăHỊNHăHịAăH ăTH NGăTREOăTRểNăPH NăM Mă
........................................................................................................... 65
4.1
Gi iăthi u .....................................................................................................65
4.2
Thôngăs ăxeăkh oăsát ...................................................................................65
4.2.1
Các thông s kỹ thu tăc ăb n ................................................................65
4.2.2
Các thông s daoăđ ng c a xe ..............................................................68
4.3
Môăhìnhăhóaăh ăth ngătreo ...........................................................................70
4.3.1
Ph
ngătrìnhătr ngăthái .........................................................................70
4.3.2
Thi tăk ăb ăđi uăkhi năLQRătrênăMatlab ..............................................71
ix
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
4.3.3
4.4
Tínhătr ng s gia t c (R.M.S) ...............................................................71
Mô t các kh i SIMULINK cho mô hình 1/2 xe (4 DOF) .........................72
4.4.1
Biên d ng mặtăđ
4.4.2
H th ng treo th đ ng .........................................................................72
4.4.3
H th ng treo tích cực ...........................................................................73
4.4.4
So sánh h th ng treo th đ ng và h th ng treo tích cực ....................74
4.5
ng ............................................................................72
K t qu mô ph ng mô hình 1/2 xe (4 DOF) ................................................74
4.5.1
Các thông s đánhăgiáăh th ng trong mi n th i gian ..........................74
4.5.3
Chuy năv ătr ngătơmăthơnăxe .................................................................75
4.5.4
Gócăl căd căthơnăxe ...............................................................................76
4.5.5
Giaăt cătr ngătơmăthơnăxe ......................................................................77
4.5.6
Đ bi n d ngăNhípătr
c ......................................................................78
4.5.7
Đ bi n d ng L pătr
c ........................................................................78
4.5.8
Lựcăt
4.6
ngătácămôăhìnhă1/2ăxe ...............................................................79
Mô t các kh i SIMULINK choămôăhìnhăxeăđầyăđ ă(7ăDOF) ...................80
4.6.1
Biên d ng mặtăđ
4.6.2
H th ng treo th đ ng .........................................................................80
4.6.3
H th ng treo tích cực ...........................................................................82
4.6.4
So sánh h th ng treo th đ ng và h th ng treo tích cực ....................83
4.7
ng ............................................................................80
K t qu mô ph ng môăhìnhăxeăđầyăđ ă(7ăDOF) ..........................................84
4.7.1
Biênăd ngămặtăđ
ngăhìnhăsinăliênăt c .................................................84
4.7.2
Chuy năv ăthẳngăđ ngăthơnăxe ..............................................................84
4.7.3
Gócăl căd căthơnăxe ...............................................................................85
4.7.4
Gócăl căngangăthơnăxe ...........................................................................86
x
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
4.7.5
Giaăt căthẳngăđ ngăthơnăxe ...................................................................86
4.7.7
Giaăt căgócăl căngangăthơnăxe ...............................................................88
4.7.8
Đ bi n d ngăNhípătr
c trái ................................................................88
4.7.9
Đ bi n d ng L pătr
c trái..................................................................89
ngătácămôăhìnhăxeăđầyăđ ......................................................90
4.7.10
Lựcăt
4.7.11
B ng so sánh chấtăl
ng h th ng treo tích cực và th đ ng mô hình
xeăđầyăđ 90
4.8
Tr
ng h p nguy hi m trong daoăđ ng khi xe chuy năđ ngăđ i v i h
th ng treo th đ ng ...............................................................................................91
Ch
ngă5
K TăLU NăVĨăKI NăNGH ......................................................... 96
5.1
K t lu n........................................................................................................96
5.2
Ki n ngh .....................................................................................................96
TĨIăLI UăTHAMăKH O ...................................................................................... 97
PH L Cầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.98
xi
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
DANHăM CăCÁCăKụăHI UăVĨăCH ăVI TăT T
DOF
: b c tự do (Degree-Of-Freedom).
R.M.S
: giá tr trungăbìnhăbìnhăph
LQR
: đi u khi n tuy nă tínhă toƠnă ph
ngă(ăRootăMeanăSquareă).
ngă (Lineară Quadratică
Regulator).
ms
: kh iăl
Ix
: momen quán tính kh iă l
ng phầnăđ
c treo mô hình ½ xe [kg].
ng c a phầnă đ
c treo quanh
tr c Ox [kgm2].
Iy
: momen quán tính kh iăl
ng c a phầnăđ
c treo quanh tr c
Oy [kgm2].
: góc xoay thân xe quanh tr c Oy [rad] (góc l c d c).
: góc xoay thân xe quanh tr c Ox [rad] (góc l c ngang).
zcg
: t aăđ tr ng tâm phầnăđ
cătreoătheoăph
ngăz mô hình ½
xe [m].
L f , Lr
: t aăđ tr ng tâm phầnăđ
zsf , zsr
: t aăđ phầnăđ
c treo mô hình ½ xe [m].
cătreoătr
c và sauătheoăph
ngăzătr
c và
sau mô hình ½ xe [m].
muf , mur
: kh iăl
ksf , ksr
:ăăđ c ng b ph năđƠnăhồiătr
csf , csr
: h s gi m chấnătr
zuf , zur
: t aă đ phầnă khôngă đ
ng phầnăkhôngăđ
cătreoătr
c và sau [kg].
c và sau mô hình ½ xe [N/m].
c và sau mô hình ½ xe [Ns/m].
că treoă theoă ph
ngă ză tr
c và sau
ng t i v trí ti p xúc v i l păxeătr
c và sau
[m].
ktf , ktr
:ăăđ c ng c a l păxeătr
wf , wr
: t aăđ mặtăđ
c và sau [N/m].
mô hình ½ xe [m].
Ff , Fr
: lựcă t
ngă tácă cần thi t lên h th ngă treoă tr
hình ½ xe [N].
xii
c và sau mô
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
m
: kh iăl
z
: t aăđ tr ng tâm phầnăđ
ng phầnăđ
c treo mô hình xeăđầyăđ [kg].
cătreoătheoăph
ngăzămô hình xe
đầyăđ [m].
L1 , L2
: kho ng cách tr ng tâm phầnă đ
că treoă đ n tâm cầuă tr
c,
sau mô hình xeăđầyăđ [m].
zs1,zs2, zs3,zs4
: t aăđ phầnăđ
cătreoătr
căvƠăsauătheoăph
ngăzămô hình
xeăđầyăđ [m].
ks1, ks2, ks3, ks4
:ă ă đ c ng b ph nă đƠnă hồiă tr
c và sau mô hình xeă đầy đ
[N/m].
c1 , c2 , c3 , c4
: h s gi m chấnătr
zu1, zu2, zu3, zu4
: t aăđ phầnăkhôngăđ
c và sau mô hình xeăđầyăđ [Ns/m].
cătreoătheoăph
ngăzătr
c và sau mô
hình xeăđầyăđ [m].
kt1, kt2, kt3, kt4
:ăăđ c ng c a l păxeătr
w1 , w2 , w1 , w2 ,
: t aăđ mặtăđ
c và sau mô hình xeăđầyăđ [N/m].
ng t i v trí ti p xúc v i l păxeătr
c và sau
mô hình xeăđầyăđ [m].
F1, F2, F3, F4
: lựcă t
ngă tácă cần thi t lên h th ngă treoă tr
hình xeăđầyăđ [N].
HTT
: h th ng treo
xiii
c và sau mô
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
DANH M CăCÁCăHỊNHă
HÌNH
Hình 1.1: Ph
TRANG
ngăphápăti n hành nghiên c u ............................................................5
Hình 2.1: Các phần t c ăb n c a h daoăđ ng..........................................................8
Hình 2.2: Mô hình h th ng treo th đ ng và mô hình m ch h 1/4 xe ..................10
Hình 2.3: Mô hình h th ng treo bán tích cực 1/4 xe ..............................................11
Hình 2.4: Mô hình h th ng treo tích cực và mô hình m ch h 1/4 xe. ..................12
Hình 2.5: Biên d ng mặtăđ
ng hình ch nh t ........................................................13
Hình 2.6: Biên d ng mặtăđ
ng hình sin liên t c. ...................................................14
Hình 2.7: H th ngăđi u khi n hồi ti p tr ng thái ....................................................18
Hình 3.1: Môăhìnhă1/2ăxeătheoăph
ngăd c .............................................................25
Hình 3.2: Mô hình mô t góc l c d c 1/2 xe ............................................................27
Hình 3.3: Mô hình phân tích lực 1/2 xe ..................................................................28
Hình 3.4: Mô hình xeăđầyăđ ă(7ăDOF) .....................................................................39
Hình 4.1: Hình xe Tracomeco Bus B40SL ..............................................................65
Hình 4.2: Kh i SIMULINK biên d ng mặtăđ
ng mô hình 1/2 xe .........................72
Hình 4.3: Kh i SIMULINK h th ng treo th đ ng mô hình 1/2 xe .......................72
Hình 4.4: Kh i SIMULINK h th ng treo tích cực mô hình 1/2 xe ........................73
Hình 4.5: Kh i SIMULINK so sánh h th ng treo th đ ng và tích cực mô hình 1/2
xe ...............................................................................................................................74
Hình 4.6:ăĐồ th biên d ng mặtăđ
ng mô hình 1/2 xe ............................................75
Hình 4.7: Đồ th chuy n v tr ng tâm xe mô hình 1/2 xe.........................................76
Hình 4.8: Đồ th góc l c d c tr ng tâm xe mô hình 1/2 xe ......................................76
Hình 4.9: Đồ th gia t c thân xe mô hình 1/2 xe ......................................................77
Hình 4.10: Đồ th bi n d ngăNhípătr
c mô hình 1/2 xe .........................................78
Hình 4.11: Đồ th bi n d ng L pătr
c mô hình 1/2 xe ...........................................78
Hình 4.12: Đồ th lựcăt
ngătácămô hình 1/2 xe ......................................................79
Hình 4.13: Kh i SIMULINK biên d ng mặtăđ
xiv
ng mô hình xe đầyăđ .................80
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Hình 4.14: Kh i SIMULINK h th ng treo th đ ng mô hình xe đầyăđ ...............80
Hình 4.15: Kh i SIMULINK h th ng treo tích cực mô hình xe đầyăđ ................82
Hình 4.16: Kh i SIMULINK so sánh HTT th đ ng và tích cực môăhìnhăxeăđầyăđ
...................................................................................................................................83
Hình 4.17: Đồ th biên d ng mặtăđ
ng mô hình xe đầyăđ ....................................84
Hình 4.18: Đồ th chuy n v thẳngăđ ng thân xe môăhìnhăxeăđầyăđ ......................84
Hình 4.19: Đồ th góc l c d c thân xe môăhìnhăxeăđầyăđ .......................................85
Hình 4.20: Đồ th góc l c ngang thân xe môăhìnhăxeăđầyăđ ...................................86
Hình 4.21: Đồ th gia t c thẳngăđ ng thân xe môăhìnhăxeăđầyăđ ...........................86
Hình 4.22: Đồ th gia t c góc l c d c môăhìnhăxeăđầyăđ ........................................87
Hình 4.23: Đồ th gia t c góc l c ngang thân xe môăhìnhăxeăđầyăđ .......................88
Hình 4.24: Đồ th bi n d ng Nhíp tr
c trái môăhìnhăxeăđầyăđ .............................88
Hình 4.25: Đồ th bi n d ng L p môăhìnhăxeăđầyăđ ...............................................89
Hình 4.26: Đồ th lựcăt
ngătácămôăhìnhăxeăđầyăđ .................................................90
Hình 4.27: H daoăđ ng 1/8 xe ................................................................................91
xv
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
DANHăM CăCÁCăB NG
B NG
TRANG
B ng 2.1: B ngăđánhăgiáădựa vào giá tr gia t cătrungăbìnhăbìnhăph
ngă(R.M.S) ........ 7
B ng 4.1: Các thông s kỹ thu t c a xe Tracomeco Bus B40SL .................................. 68
B ng 4.2: B ng thông s tínhătoánădaoăđ ng c a xe Tracomeco Bus B40SL .............. 70
B ng 4.3: B ng so sánh chấtăl
ng HHT tích cực và HTT th đ ngămôăhìnhăxeăđầy
đ .................................................................................................................................... 91
xvi
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Ch
ngă1
T NG QUAN
1.1 T ng quan chung v lƿnhăv c nghiên c u, các k t qu nghiên c u trong và
ngoƠiăn
căđưăcôngăb
1.1.1 Tổng quan chung v lĩnhăvực nghiên c u
Ô tô là m t h dao đ ng nằm trong m i liên h chặt ch v iăđ
ph c t p,ă daoă đ ng c a ô tô ngoài nhă h
còn nhăh
ng t iă conă ng
ng có biên d ng
i, hàng hoá chuyên ch
ng t iăđ an toàn chuy năđ ng c a ô tô, tuổi th c a mặt đ
ng ch u tác
đ ng c a t i tr ngăsinhăraătrongăquáătrìnhăôătôădaoăđ ng.
Nghiên c u v daoăđ ng và t iă uăhóaăh th ng treo c a ô tô là cần thi t v i m c
đíchăc i thi năđ êm d u chuy năđ ng, chấtăl
ngăkéo,ăđ ổnăđ nh chuy năđ ng,ăđ
b năvƠăđ tin c y c a ô tô.
H th ngătreoăđ
c thi t k luônăh
chuy năđ ng c a xe, vƠăđ lƠmăđ
đangăđ
ngăđ n sự th a mãn c đ êm d u và ổnăđ nh
căđi u này h th ngătreoăđi u khi năđi n t đưăvƠă
c nghiên c u phát tri n r ng rãi.ăNh ăv y, m t cách tổng quát h th ng treo
bao gồm các lo i: h th ng treo th đ ng, bán tích cực và h th ng treo tích cực.
1.1.2 Các k t qu nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn
Các k t qu nghiên c uătrongăn
căđưăcôngăb
c
Lu năvĕnăth căsĩăc a tác gi HƠăVĕnăTh o (ĐHBKăHƠăN i, 2006) : ắ S d ng
thu t toán LQG đ t iă uă hóaă cácă thôngă s thi t k c a h th ng treo ô tô ”
nghiên c u nh ng vấnăđ daoăđ ng c a ô tô dẫnăđ n vi cătínhătoánăđ ch năraăđ
c
b thông s thi t k t iă uă(đ c ng c a Nhíp và h s c n gi m chấn) cho h th ng
treo th đ ng mô hình 1/4 xe.
Các k t qu nghiên c uăngoƠiăn
c
Nghiên c u c a tác gi ABUă HELLă MEEă (Malaysia):ă ắă Modelling and
controller design for an active car suspension system using half car model’’ămô
1
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
ph ng h th ng treo tích cực 1/2 xe dùng LQRăđ tăđ
Thông s xe kh o sát:
Biên d ng mặtăđ
ng:
Chuy n v thơnăxeătr
c:
Chuy n v thân xe sau:
2
c k t qu sau:
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Gia t c thẳngăđ ng thân xe:
Lựcăt
ngătác:
3
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Nghiên c u này dùng mô hình 1/2 xe v i biên d ng mặtă đ
chi u cao 5 cm. Khi dùng lực tác d ngă 2000ă Nă đ tă đ
gi m, chuy n v thânăxeătr
ng n a hình sin,
c chuy n v thân xe sau
cătĕngănhẹ nh ngăth i gian ổnăđ nhănhanhăh năđángăk
so v i h th ng treo th đ ng.
1.2 M căđíchăc aăđ tài
Đ tài “Nghiên c u bi n pháp t iă uă hoáă h th ng treo xe Bus s d ng
Thành Ph H Chí Minh” nhằmăgiúpăchoăng
i thực hi n v n d ng lý thuy t dao
đ ng ô tô, lý thuy tăđi u khi n tự đ ng đ t iă u hóa h th ng treo trên xe Bus theo
h
ng tính toán m t h th ng treo tích cực, m t h th ngătreoăcóăđi u khi n nhằm
nâng cao tính êm d u,ăđ an toàn khi ô tô chuy năđ ng.
1.3 Nhi m v c aăđ tài và gi i h năđ tài
Nhi m v c aăđ tài
Xây dựng mô hình toán h c h th ng treo th đ ng và tích cực 1/2 xe (4
DOF), xeăđầyăđ (7 DOF).
Thi t k b đi u khi n LQR cho h th ng treo tích cực.
Gi i h năđ tài
Đ tài v n d ng lý thuy tăđi u khi n tuy nătínhătoƠnăph
ngăLQRăxơyădựng b
đi u khi n cho h th ng treo tích cực c a mô hình xeă đầyă đ và mô ph ng bằng
phần m m Matlab-Simulink,ăcácăph
ngăphápăđi u khi n khác nằm ngoài ph m vi
nghiên c u c aăđ tài này.
1.4 Ph
ngăphápănghiênăc u
Ph
ngăphápănghiênăc u
Tổng quan các k t qu phân tích c a các nghiên c u liên quan.
Ph
ngăphápămô ph ng s .
So sánh k t qu .
Ph
ngăpháp ti n hành
4
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Nghiênăc uăh ă
th ngătreo
Môăhìnhăhóaăh ă
th ngătreoăth ăđ ng
M àh nhàh aàhệà
thốngàt eoàt hà ự
Môăph ngăbằngă
Matlab-Simulink
M àphỏngà ằngà
Matlab-Simulink
K tăqu
Kếtà uả
ìoàs nhàhệàthốngà
t eoàthụàđộngàv à
t hà ự
K tălu n
Hình 1.1: Ph
ngăphápăti n hành nghiên c u
5
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Ch
ngă2
CÁC CH TIểUăĐÁNHăGIÁăDAOăĐ NG VÀ C ăS
LÝ THUY TăĐI U KHI N PH N H I TR NG THÁI
T Iă UăLQR
2.1 Ch tiêuăđánhăgiáădaoăđ ng
2.1.1 Ch tiêu v gia t căvƠădaoăđ ng thẳngăđ ng
Tiêu chuẩn ISO 2631 (1985).
Cácăh
ng dẫnăđầu tiên v đánhăgiáă nhăh
ngădaoăđ ngătoƠnăthơnăđ
nĕmă1974ă(ISOă2631).ăSauănhi u lần s aăđổi, bổ sung, tiêu chuẩnăđ
căđ aăraă
c phát hành
chính th cănĕmă1985ălƠăTiêuăchuẩnăISOă2631ă(1985),ăđánhăgiáătínhăêmăd u chuy n
đ ng c a ô tô theo gia t c thẳngăđ ng.
Tiêu chuẩnăđ aăraăcácăgi i h n cho phép c a gia t cătrungăbìnhăbìnhăph
ph
ngătheoă
ngăthẳngăđ ng.
( )
(2.1)
√ ∫
Trongăđó:
T: kho ng th i gian ch uădaoăđ ng (s)
ậ giá tr trung bình bìnhăph
ngăc a gia t cădaoăđ ng (m/s2).
Nh n xét:
Th i gian tác d ngăcƠngălơu,ăng
Tần s daoăđ ng có nhăh
Tần s daoăđ ngăcóăng
ng ch uăđựng càng thấp.
ng l n nhất trong vùng 4 ~ 8 Hz.
ng ch uăđựng cao trong vùng 1 ~ 2 Hz.
6
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
2.1.2 Tiêu chuẩn v rungăđ ng c a Vi t Nam
Trênăc ăs tiêu chuẩn Qu c t hi n hành là ISO 2631-1:1997,ănhƠăn
hành b tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001ăhoƠnătoƠnăt
ngăđ
c ban
ngăv i tiêu chuẩn ISO
2631-1:1997.
M că đíchă c a tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001ă lƠă xácă đ nhă cácă ph
ngă phápă
đánhăgiáărungăđ ng toàn thân cóăliênăquanăđ n:
Ph
S c kh eăvƠăđ ti n nghi c aăconăng i
Kh nĕngăc m nh nărungăđ ng
Gây chóng mặt, buồnănônădoărungăđ ng.
ngăphápăđánhăgiáăc ăb n dựa vào giá tr gia t cătrungăbìnhăbìnhăph
ngă
(R.M.S).
Nh h nă0,315ăm/s2
T
0,315ă đ n 0,63
m/s2
T 0,5ăđ n 1 m/s2
Không có c m giá khó ch u
Có c m giác chút ít v sự không tho i
mái
Có c m giác rõ r t v sự không tho i
mái
T 0,8ăđ n 1,6 m/s2
Không tho i mái
T 1,25ăđ n 2,5 m/s2
Rất không tho i mái
L năăh nă2ăm/s2
Cực kỳ không tho i mái
B ng 2.1: B ngăđánhăgiáădựa vào giá tr gia t cătrungăbìnhăbìnhăph
ngă(R.M.S)
2.2 Cácămôăhìnhădaoăđ ng ô tô
2.2.1 Các khái ni măc ăb n
Xem xét ba phần t c ăb n c a h daoăđ ng là v t nặng có kh iăl
cóăđ c ng k, gi m chấn có h s gi m chấn c.
7
ng m, lò xo
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
V t nặng: V t có kh iă l
ng m, chuy nă đ ng v i v n t c V và gia t c a
(Ð nh lu t 2 Newton):
v
∑
m
Lò xo: LựcăđƠnăhồi lò xo:
Fs
f
Z+z1-z2
Z+z1
∆z
z2
Fs
Gi m chấn: Lực c n gi m chấn:
z1
Fd
f
∆z
z2
Fd
Hình 2.1: Các phần t c ăb n c a h daoăđ ng
8
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
2.2.2 Các d ngădaoăđ ng c a ô tô
H daoăđ ng ô tô khi chuy năđ ng là h daoăđ ng nhi u b c tự do (DOF) ph c
t p. Trong ph m vi nghiên c u xét mô hình 1/2 xe (4 DOF) trong h to đ phẳng
Oxz và mô hình xe đầyăđ (7 DOF) trong h to đ không gian Oxyz.
Xét trong mặt phẳng d c: h daoăđ ng theo ph
ngăthẳngăđ ngăvƠădaoăđ ng
l c d c quay quanh tr c vuông góc v i mặt phẳng qua tr ng tâm xe. ĐơyălƠăcácădaoă
đ ng có nhăh
ng l năđ n h daoăđ ng c a xe.
Xét trong mặt phẳng ngang: ch có m tă daoă đ ng l c ngang thân xe nh
h
ngăđ năđ ổnăđ nh ngang c a xe.
2.2.3 Mô hình 1/4 xe
Dựa vào m căđ ch đ ng c a h th ng, có th phân chia h th ng treo thành 3
nhóm chính sau:
2.2.3.1 Mô hình h th ng treo th đ ng
H th ng treo th đ ng bao gồm các phần t đƠnăhồi, gi m chấn, liên k t và dẫn
h
ng. B ph nă đƠnă hồi làm gi m nhẹ t i tr ngă đ ng tác d ng t mặtă đ
ph n gi m chấnăđ d p t tăcácădaoăđ ng phầnăđ
ng. B
c treo c a ô tô. Các thông s c a
h th ng treo th đ ngănh ăph năđƠnăhồi và gi m chấnăđ
cătínhătoánătr
c và c
đ nh,ă doă đóă đ êm d u, chi u cao thân xe ph thu c rất nhi u vào t i tr ng, tình
tr ng mặtăđ
ng.
9
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
zs
Kh iăl
ngăđ
c treo
ms
c
ks
H th ng treo
zu
Kh iăl
ngăkhôngăđ
c treo
mu
Bánh xe
Mặtăđ
kt
wr
ng
S ăđồ mô hình m ch h :
zs
ms
k s zs
zu = Fs
Fd = c zs
zu
zu
mu
Ft = k t zu
wr
Hình 2.2: Mô hình h th ng treo th đ ng và mô hình m ch h 1/4 xe
c g c to đ c a các b c tự do ng v i tr ng thái cân bằngă tĩnhă vƠă
V i quy
chi u d
ngăh
ng lên trên, ph
ngătrìnhăđ ng h c c a mô hình nh sau:
Gi thi t : zs > zu > wr, ta có:
(2.2)
2.2.3.2
Mô hình h th ng treo bán tích c c
10
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Trong h th ng treo bán tích cực, gi m chấnă đ
că đi u khi nă đ thayă đổi lực
c n, cóăs ăđồ nh ăhìnhăv sau:
Kh iăl
ngăđ
c treo
ms
Kh iăl
c
ks
H th ng treo
ngăkhôngăđ
mu
c treo
Bánh xe
Mặtăđ
kt
ng
Hình 2.3: Mô hình h th ng treo bán tích cực 1/4 xe
2.2.3.3 Mô hình h th ng treo tích c c
H th ng treo tích cực bao gồm m t b chấp hành t o ra lựcăt
song lò xo và gi m chấn. B chấpăhƠnhăth
ng là b chấp hành th y lực (xy lanh
th y lực), hoặc là b chấp hành lực t (xy lanh lực t )ăđ
căđi u khi n t oădaoăđ ng
êm d u và ổnăđ nh chuy năđ ng c a xe.
zs
Kh iăl
ngăđ
c treo
ms
F
H th ng treo
c
ks
zu
Kh iăl
ngăkhôngăđ
c treo
Bánh xe
Mặtăđ
mu
kt
ng
S ăđồ mô hình m ch h :
11
ngătácăg n song
wr
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Fc
zs
ms
k s zs
zu = Fs
Fd = c zs
zu
zu
mu
Fc
Ft = k t zu
wr
Hình 2.4: Mô hình h th ng treo tích cực và mô hình m ch h 1/4 xe.
ngătrìnhăđ ng h c c a mô hình:
Gi thi t : zs > zu > wr, ta có h ph
(2.3)
2.2.4 L a ch n h t aăđ
2.2.4.1 H t aăđ c đ nh
Ch n h t aăđ c đ nh là Oxyz có g c t aăđ lƠăđi măOăđặt
l
ngăđ
c treo, tr căOzătheoăph
Oyătheoăph
tr ng tâm c a kh i
ngăthẳngăđ ng, tr căOxătheoăph
ngăd c và tr c
ngăngang.
2.2.4.2 H t aăđ đ ng
H t aăđ đ ngăđ
căđặt t i tr ng tâm c a các kh iăl
song song v i các tr c c a h c đ nh.
D ch chuy n kh iăl
ngăđ
c treo m bao gồm:
z ậ Chuy n v thẳngăđ ng;
ậ Chuy n v góc c a khung xe quanh tr c Oy;
ậ Chuy n v góc c a khung xe quanh tr c Ox;
12
ng trong h có các tr c
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
D ch chuy n kh iăl
ngăkhôngăđ
c treo cầuătr
c và cầu sau :
zu ậ Chuy n v thẳngăđ ng;
ậ Chuy n v góc c a cầuătr
c quanh tr c Ox;
ậ Chuy n v góc c a cầu sau quanh tr c Ox;
2.3 Biên d ng mặtăđ
Biên d ng mặtăđ
ng
ng có th là d ng hình h căthôngăth
ngănh ăhìnhăthang,ăch
nh t,ătamăgiác,…vƠăcũngăcóăth là d ng ph c t p bất kỳ.
2.3.1
Biên d ng mặtăđ
ng hình ch nh t
{
(2.4)
y
z
h
B
x
Hình 2.5: Biên d ng mặtăđ
ng hình ch nh t
2.3.2 Biên d ng hình sin liên t c
{
(2.5)
13
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
y
z
h
x
B
Hình 2.6: Biên d ng mặtăđ
ng hình sin liên t c.
N u xe chuy nă đ ng v i v n t că khôngă đổi V = 20 (m/s), chi u cao mấp mô
h=0.03 (m),ăb
c sóng mặtăđ
ngăλ=20 (m), thìăhƠmăkíchăđ ng mặtăđ
ng theo th i
gian là:
Đ i v iăbánhătr
{
c:
{
Đ i v i bánh sau :
{
(sec)
(
{
(
))
: tần s kíchăđ ng c a mặtăđ
ng.
: th iăgianăkíchăđ ng tr gi aăbánhăxeătr
: chi uădƠiăc ăs c a xe.
14
c và bánh xe sau.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
2.4 Tr ng thái h th ng, h ph
ngătrìnhăbi n tr ng thái
2.4.1 Tr ng thái
Tr ng thái c a m t h th ng là t p h p nh nhất các bi n (g i là bi n tr ng thái)
mà n u bi t giá tr các bi n này t i th iăđi m
, ta hoàn toàn có th xácăđ nhăđ
t
và bi t các tín hi u vào t i th iăđi m
căđápă ng c a h th ng t i m i th iăđi m
.
H th ng b c n có n bi n tr ngăthái.ăPh
d ng các bi n tr ng thái g iălƠăph
ngăphápămôăt h th ng bằng cách s
ngăphápăkhôngăgianătr ng thái.
2.4.2 Vector tr ng thái
V i n bi n tr ng thái h p thành vector c t g i là vector tr ng thái, ký hi u:
]
[
Bằng cách s d ng các bi n tr ng thái, ta có th chuy năph
n mô t h th ng thành h n ph
(2.6)
ngătrìnhăviăphơnăb c
ngătrìnhăviăphơnăb c nhất vi tăd
i d ng ma tr n
nh ăsau:
{
Trongăđó:
[
Ph
] ,
ngătrìnhă(2.7) g iălƠăph
2.5 Thành l păph
(2.7)
[
] ,
] ,
ngătrìnhătr ng thái c a h th ng.
ngătrìnhătr ng thái t ph
Cho h th ng mô t b iăph
[
ngătrìnhăviăphơn
ngătrìnhăviăphơn:
(2.8)
Qui t căđặt bi n tr ng thái:
Bi năđầu tiên bằng tín hi u ra:
15