(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát hệ số trượt và ước lượng tốc độ tuyệt đối cho điều khiển lực kéo của ô tô điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Võ Duy Thành

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
BỘ QUAN SÁT HỆ SỐ TRƯỢT
VÀ ƯỚC LƯỢNG TỐC ĐỘ TUYỆT ĐỐI
CHO ĐIỀU KHIỂN LỰC KÉO CỦA Ô TÔ ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội, 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Võ Duy Thành

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
BỘ QUAN SÁT HỆ SỐ TRƯỢT
VÀ ƯỚC LƯỢNG TỐC ĐỘ TUYỆT ĐỐI
CHO ĐIỀU KHIỂN LỰC KÉO CỦA Ô TÔ ĐIỆN

Ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 9520216

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. Tạ Cao Minh

Hà Nội, 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ "Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát hệ số trượt và ước lượng
tốc độ tuyệt đối cho điều khiển lực kéo của ô tô điện" là công trình nghiên cứu của cá nhân
tôi dưới sự hướng dẫn của người hướng dẫn khoa học. Các kết quả trình bày trong luận
án là trung thực và chưa được công bố bởi bất kỳ tác giả nào khác. Toàn bộ các nội dung
kế thừa và tham khảo đều được trích dẫn, tham chiếu đầy đủ.

Hà Nội, ngày 3 tháng 7 năm 2019
Giáo viên hướng dẫn

Nghiên cứu sinh

i


LỜI CẢM ƠN
Một điều dễ nhận thấy đối với việc nghiên cứu và hoàn thành một quyển báo cáo là phần
Kết luận được đặt ở cuối quyển lại là phần mà người nghiên cứu sẽ phải hoàn thành nội
dung của nó đầu tiên; trong khi đó, phần Lời cảm ơn đặt ở đầu quyển thì được viết sau
cùng. Không phải bởi vì tầm quan trọng của các phần này mà bởi vì chỉ sau khi chúng ta
hoàn thành xong toàn bộ và đóng gói được một quyển luận án thì ta mới nhìn lại cả một
chặng đường dài làm việc và thầm cảm ơn những người đã đi cùng ta trong suốt thời gian
đó.
Tôi chính thức bảo vệ đề cương Nghiên cứu sinh vào đầu tháng 5/2013 với tên đề tài
ban đầu được gợi ý bởi Tiến sĩ Nguyễn Bình Minh, người đã có nhiều công trình nghiên

cứu thành công về ô tô điện tại Nhật Bản. Sau khi trình bày đề cương, có không ít ý kiến
cho rằng, đề tài này khó làm, thiếu tính thực tiễn, không có cơ sở nghiên cứu trên thế giới.
Bản thân mình tại thời điểm đó, tôi cũng tự nhận thấy rằng nội dung đã đề xuất khá mơ
hồ và thiếu tính hàn lâm. Phải mất khá nhiều thời gian kiên trì tìm hiểu, trao đổi và khám
phá, cộng với sự động viên, giúp đỡ của người thầy hướng dẫn khả kính và tận tụy, Phó
Giáo sư Tạ Cao Minh, tôi mới thấy thực sự yêu thích đề tài này và biết rằng mình đã có
những lựa chọn sáng suốt. Vì vậy, lời cảm ơn đầu tiên tôi xin được gửi tới người thầy của
tôi, Phó Giáo sư Tạ Cao Minh, người đã không quản ngại thời gian, công sức đi cùng tôi
từ đầu tới cuối công trình, người đã kiên trì giải thích, hỗ trợ, giảng giải những khúc mắc
trong quá trình nghiên cứu, kể cả những câu hỏi "ngu ngơ" nhất, người đã bỏ cả những
bữa tối với gia đình chỉ để nghe tôi trình bày các ý tưởng và sửa chữa những sai sót trong
các công trình nghiên cứu. Với thầy, tôi được là chính mình trong con người của khoa học,
được dũng cảm thể hiện tất cả những gì mình đang thiếu sót mà không cảm thấy bất kỳ
ngại ngùng gì. Cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Binh Minh vì gợi ý ban đầu cho đề tài nghiên cứu,
mặc dù đã có những sự thay đổi, bổ sung nhất định nhưng xương sống và định hướng
của đề tài vẫn được giữ vững từ đầu tới cuối công trình.
Mỗi lần báo cáo định kỳ các kết quả nghiên cứu tại đơn vị đào tạo, Bộ môn Tự động
hóa Công nghiệp, Viện Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, luôn có một người thầy
phản biện rất gay gắt. Mỗi lần báo cáo như vậy là những cuộc tranh luận rất sôi nổi và
thẳng thắn. Chỉ tới khi tôi trình bày hoàn chỉnh các nghiên cứu của tôi một cách có hệ
thống, kết hợp với quá trình triển khai thực nghiệm, tôi mới nhận được "cái gật đầu" của
thầy. Tôi nhận thấy rằng, những cuộc tranh luận, những ý kiến phản biện gay gắt mà sắc
sảo đó đã tạo động lực nghiên cứu cho tôi, kích thích tính "hiếu thắng khoa học", và đôi
khi, sự đồng ý của thầy giống như một đích đến mà tôi luôn nỗ lực hết sức để đạt được.
Nếu không có những sự kiện ấy, tôi không biết tới bao giờ mới hoàn thành được nghiên
cứu này. Người thầy đó là thầy Phó Giáo sư Trần Trọng Minh. Xin cảm ơn thầy vì tất cả sự
quan tâm, sát sao, động viên và chỉ bảo trong suốt thời gian qua.
Tôi cũng xin được cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Tự động hóa, nơi tôi công tác,
các anh chị em đồng nghiệp đã động viên, cổ vũ tôi để tôi cảm nhận được niềm vui trong

ii


nghiên cứu khoa học. Tôi xin đặc biệt cảm ơn các thầy Phó Giáo sư Nguyễn Văn Liễn, Phó
Giáo sư Bùi Quốc Khánh, Giáo sư Nguyễn Phùng Quang vì sự quan tâm, góp ý, động viên
và coi tôi như một người con của Tự động hóa. Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm
ơn các thầy Phó Giáo sư Hồ Hữu Hải và Phó Giáo sư Đàm Hoàng Phúc đang công tác tại
Viện Cơ khí Động lực, ĐH BKHN vì những trao đổi cũng như góp ý để hoàn thiện những
thiếu sót của một "kẻ ngoại đạo" của ngành ô tô như tôi.
Tại Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Sáng tạo Công nghệ, trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội, tôi có những người đồng nghiệp, người bạn đã cho tôi không khí nghiên cứu khoa
học đúng nghĩa bằng những trao đổi chuyên môn, những thảo luận chi tiết, đi vào bản
chất của các vấn đề nghiên cứu. Cám ơn bạn Nguyễn Bảo Huy vì những trao đổi rất hiệu
quả. Mỗi lần Huy về nước là mỗi lần "không khí khoa học" của Trung tâm lại được thổi
bùng lên một cách hứng khởi. Cám ơn chị Nguyễn Thu Hà, mặc dù chuyên môn về Kinh
tế nhưng vẫn kiên trì ngồi nghe tôi giải thích các vấn đề khoa học kỹ thuật tưởng như rất
khô khan.
Có được những kết quả nghiên cứu hôm nay không thể không nhắc tới sự giúp đỡ của
các bạn sinh viên ngành Tự động hóa. Các bạn đã giúp tôi triển khai thực tế các ý tưởng
nghiên cứu. Cảm ơn các bạn vì những lần cả thầy và trò đẫm mồ hôi trong xưởng vào
những ngày hè để giải mã thông tin trên xe ô tô điện, vì những lần "cẩu" xe ô tô đi Nam
Định để đo đạc đặc tính động học, vì những lần bị đói vì cố chạy thực nghiệm nốt lần cuối
nhưng mãi chưa thành lần cuối. Đó luôn là những trải nghiệm mà không làm thực sự thì
không bao giờ có được. Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn bạn Nguyễn Trung Kiên, giảng viên
trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định và các đồng nghiệp cùng Bộ môn của Kiên
đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm và lấy đặc tính trên xe ô tô tại Nam Định.
Cuối cùng và quan trọng nhất vẫn luôn là gia đình. Tôi có một gia đình rất tuyệt vời. Đó
là cha mẹ tôi, những người quan tâm động viên nhưng không hề gây sức ép vì sợ tôi đã
phải vất vả làm việc, chăm lo cho tôi một cách vô tư nhất và trong thâm tâm tôi luôn biết
rằng, cha mẹ rất lo lắng về tiến độ nghiên cứu của tôi nhưng không bao giờ nói ra. Đó là

vợ tôi, người bạn đời luôn đi cùng tôi, hỗ trợ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong những
lúc khó khăn nhất, đã "chịu đựng" tôi đi sớm về muộn, giúp tôi gánh vác cuộc sống gia
đình. Đó là con trai tôi, đứa trẻ mà mỗi lần tôi nhìn nó đều là mỗi lần tôi thấy mình được
tiếp thêm động lực làm việc. Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc và chân thành nhất tới gia
đình của mình, một chỗ dựa vững chắc nhất mà tôi không thể tìm thấy được ở bất kỳ ai
khác.
Hà Nội, tháng 7 năm 2019.

iii


Mục lục
Mở đầu

1

1 Tổng quan
1.1 Khái quát đối tượng nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Mục tiêu nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Điều khiển chuyển động xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Các trạng thái cơ bản của xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.3 Giới hạn nội dung nghiên cứu và đề xuất yêu cầu của luận
1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Ước lượng trạng thái xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Các nghiên cứu về điều khiển lực kéo - TCS . . . . . . . . .
1.4 Đề xuất phương hướng thực hiện nghiên cứu . . . . . . . . . . . .
Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. .
. .

. .
. .
án
. .
. .
. .
. .
. .

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.

4
4
5
5
11
16
17
17
22
27
29

2 Mô hình hóa và mô phỏng xe ô tô điện
Tóm tắt nội dung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Cấu hình mô hình mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Mô hình hóa động học và động lực học xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Động học xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Động lực học xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3 Mô phỏng kiểm chứng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Xây dựng hệ thống mô phỏng Signal Hardware-in-the-loop cho xe ô tô điện .
2.3.1 Mô phỏng Hardware-in-the-loop - Định nghĩa và phân loại . . . . . . .
2.3.2 Cấu hình hệ thống mô phỏng Signal Hardware-in-the-loop cho xe ô tô
điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 Mô hình hệ thống truyền động xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.4 Thiết kế ghép nối phần cứng và tổng thể hệ thống . . . . . . . . . . . .
2.4 Kết quả kiểm chứng mô hình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4.1 Các kịch bản thử nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.2 Kết quả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30
30
30
32
32
33
37
41
41

3 Ước lượng trạng thái xe ô tô điện
Tóm tắt nội dung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Tổng hợp dữ liệu đa cảm biến - mô hình và một số vấn đề cần giải quyết
3.2 Nâng cao tốc độ trích mẫu của cảm biến bằng bộ lọc Multirate Kalman .
3.2.1 Giới thiệu chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Bộ lọc Multirate Kalman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3 Đề xuất cải tiến bộ lọc Multirate Kalman . . . . . . . . . . . . . . .

53
53
53
56
56
58
60

iv

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

44
44
46
46
46
49
52

MỤC LỤC

3.2.4 Kết quả mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Ước lượng trực tiếp hệ số trượt xe ô tô điện . . . . . . . . . .
3.3.1 Mô hình thu gọn xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2 Thiết kế bộ ước lượng trực tiếp hệ số trượt . . . . . . .
3.3.3 Thiết kế bộ quan sát trực tiếp hệ số trượt . . . . . . .
3.3.4 Kết quả mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.5 Nhận xét . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Ước lượng tốc độ dài sử dụng Tổng hợp dữ liệu đa cảm biến
3.4.1 Đặt vấn đề . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2 Tổng hợp tối ưu thông tin từ nhiều nguồn dữ liệu . .
3.4.3 Ứng dụng cho ước lượng vận tốc tuyệt đối . . . . . . .
Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

62
65
65

66
67
69
70
70
70
73
74
75

4 Điều khiển hệ số trượt
Tóm tắt nội dung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Giới thiệu chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Điều khiển giới hạn hệ số trượt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Cấu hình hệ thống điều khiển đề xuất . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2 Xây dựng bộ điều khiển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3 Kết quả mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Điều khiển chống trượt trên cơ sở giới hạn mô men truyền cực đại . . . . . .
4.3.1 Ước lượng mô men truyền cực đại MTTE (Maximum Transmissible
Torque Estimation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Cải tiến bộ điều khiển giới hạn mô men cực đại . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3 Phân tích và khảo sát tính ổn định . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4 Kết quả mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

77
77
77
78
78

79
82
86
86
87
88
91
95

5 Xây dựng hệ thống thực nghiệm và kết quả
96
Tóm tắt nội dung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.1 Xây dựng hệ thống thực nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.1.1 Đặt vấn đề . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.1.2 Thiết kế hệ thống phần cứng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.1.3 Hệ thống tham chiếu DAS-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1.4 Lắp đặt hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.1.5 Xây dựng hệ thống thực nghiệm điều khiển Signal Hardware-in-the-loop104
5.2 Kết quả thực nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.1 Đặc điểm đường chạy thử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.2 Phương pháp đánh giá kết quả ước lượng . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.3 Thử nghiệm độc lập hệ thống thu thập dữ liệu . . . . . . . . . . . . . . 107
5.2.4 Thử nghiệm thuật toán nâng cao tốc độ trích mẫu . . . . . . . . . . . . 109
5.2.5 Ước lượng tham số xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2.6 Điều khiển chuyển động xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Kết luận

123

Danh mục các công trình đã công bố của luận án

125

v


MỤC LỤC

Tài liệu tham khảo

127

vi


Danh sách bảng
2.1 Các thông số sử dụng trong mô hình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8

Dữ liệu một số bản tin CAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Các thông số chính của MyRIO 1900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Các thông số của hệ thống DAS-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Thông số đường thử nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chất lượng phương pháp nâng cao tốc độ trích mẫu encoder bánh xe
Chất lượng phương pháp ước lượng trực tiếp hệ số trượt . . . . . . .
Chất lượng phương pháp ước lượng tốc độ dài . . . . . . . . . . . . .
Chất lượng phương pháp tính toán hệ số trượt thông qua tốc độ dài .

vii

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

99
100
102
105
111
112
115

115


Danh sách hình vẽ
1.1 Các lớp bài toán điều khiển trong xe ô tô điện . . . . . . . . . .
1.2 Xe ô tô và người điều khiển trong điều khiển chuyển động . .
1.3 Các phương chuyển động của xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Mô hình chuyển động ngang Segel - Mô hình xe đạp . . . . . .
1.5 Các lực tác dụng lên xe theo phương dọc . . . . . . . . . . . .
1.6 Các trạng thái của xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7 Mối quan hệ giữa hệ số trượt λ và hệ số bám µ . . . . . . . . .
1.8 Quan hệ giữa tốc độ bánh xe, tốc độ xe và hệ số trượt . . . . .
1.9 Bộ sản phẩm đo tốc độ của Kistler . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10 Phân loại các nghiên cứu về điều khiển lực kéo ô tô điện . . .
1.11 Điều khiển lực kéo trên cơ sở mô hình mẫu . . . . . . . . . . .
1.12 Điều khiển lực kéo trên cơ sở ước lượng điều kiện mặt đường
1.13 Điều khiển lực kéo không dùng thông tin vận tốc . . . . . . . .
1.14 Điều khiển hệ số trượt trong khoảng ổn định . . . . . . . . . .
1.15 Cấu trúc hệ điều khiển hệ số trượt trên cơ sở điều khiển trượt
1.16 Các nhiệm vụ của luận án . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

5
6
6
7
9
12
12
13
14
22
23
23
24
25
26
28

Các hướng chuyển động của xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mô hình xe ô tô 3 bậc tự do với các lực tác dụng . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cấu hình hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lưu đồ thuật toán thực hiện mô hình xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mô hình Simulink động lực học và động học xe ô tô . . . . . . . . . . . . . . .

Trường hợp 1 - Tốc độ bình thường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trường hợp 2 - Tốc độ cao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trường hợp 3 - Chuyển hướng lái . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phân loại mô phỏng Hardware-in-the-loop (a) Signal hardware-in-the-loop.
(b) Power và Reduced-scale hardware-in-the-loop . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.10 Signal Hardware-in-the-loop với hệ điều khiển cho xe ô tô điện . . . . . . . . .
2.11 Cấu hình đề xuất hệ thống mô phỏng Signal HIL . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.12 Cấu hình hệ thống truyền động xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.13 Mô hình của hệ thống truyền lực xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.14 Mô hình tổng thể hệ thống Signal HIL cho xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . .
2.15 Ghép nối phần cứng hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.16 Kết quả mô phỏng cho thử nghiệm đi thẳng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.17 Kết quả khi đánh lái . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30
31
31
36
37
38
39
40

2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7

2.8
2.9

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

42
43
44
45
46
47
47
50
51

3.1 Mô hình quá trình tổng hợp cảm biến JDL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.2 Sự khác biệt về thời gian trích mẫu trong một hệ thống điều khiển . . . . . . 56

viii


DANH SÁCH HÌNH VẼ

3.3 Mô hình bộ lọc Kalman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Tín hiệu thực, tín hiệu trích mẫu và phương sai động . . . . . .
3.5 Thực thi bộ lọc Multirate Kalman đề xuất . . . . . . . . . . . . .
3.6 Cấu hình của hệ thống mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7 Thử nghiệm với tín hiệu vào hình sin . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8 Thử nghiệm với tín hiệu vào tam giác . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9 So sánh sai số của các phương pháp (với tín hiệu vào hình sin)
3.10 Mô hình xe ô tô điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.11 Hệ số khuếch đại của bộ quan sát hệ số trượt . . . . . . . . . . .
3.12 Kết quả mô phỏng bộ quan sát hệ số trượt . . . . . . . . . . . . .
3.13 Cảm biến đo tốc độ bánh xe (nguồn: Mitsubishi) . . . . . . . . .
3.14 Tín hiệu đo gia tốc (a) và Vận tốc đo từ 3 loại cảm biến (b) . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.

58
60
61
62
63
64
64
66
68
69
71
72

4.1 Mối quan hệ giữa µ − λ và các vùng điều khiển . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Cấu hình hệ điều khiển giới hạn hệ số trượt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Đặc tính điều khiển bộ bù kiểu 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Triển khai hệ thống điều khiển cho bộ bù kiểu 1 . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 Đặc tính điều khiển bộ bù kiểu 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6 Triển khai hệ thống điều khiển cho bộ bù kiểu 2 . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7 Thử nghiệm khi không điều khiển hệ số trượt . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8 Thử nghiệm với bộ bù kiểu 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.9 Thử nghiệm với bộ bù kiểu 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.10 Cấu trúc hệ điều khiển chống trượt trên cơ sở giới hạn mô men truyền cực đại
4.11 Mô hình tương đương của hệ thống điều khiển . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.12 Mô hình thu gọn của hệ thống điều khiển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.13 Hệ số trượt khi thay đổi hệ số chỉnh định κ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.14 So sánh vận tốc xe và vận tốc bánh xe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.15 So sánh mô men đặt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.16 So sánh hệ số trượt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.17 So sánh công suất tiêu thụ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Cấu hình hệ thống phần cứng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Đặc điểm tín hiệu ra của các Encoder bánh xe . . . . . . . . . . . . .
5.3 Các cổng giao tiếp trên module cơ bản DAS-3 . . . . . . . . . . . . . .
5.4 Lắp đặt các hệ thống thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Signal Hardware-in-the-loop với hệ thống thực nghiệm . . . . . . . .
5.6 Hệ thống thí nghiệm kiểu Signal HIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7 Sơ đồ đường thử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.8 Thử nghiệm chạy độc lập hệ thống thu thập dữ liệu - Chạy thẳng . .
5.9 Thử nghiệm chạy độc lập hệ thống thu thập dữ liệu - Chạy hình sin
5.10 Vận tốc đo từ GPS và đo từ bánh xe - Chạy thẳng . . . . . . . . . . .
5.11 Nâng cao tốc độ trích mẫu encoder 36 xung/vòng . . . . . . . . . . .
5.12 Nâng cao tốc độ trích mẫu GPS 10Hz . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.13 Cấu hình hệ thống ước lượng hệ số trượt không dùng vận tốc . . . .
5.14 Kết quả ước lượng hệ số trượt bằng các hệ thống khác nhau . . . . .
5.15 Cấu hình hệ thống ước lượng vận tốc dài . . . . . . . . . . . . . . . .
5.16 Ước lượng vận tốc dài và tính toán hệ số trượt . . . . . . . . . . . . .
5.17 Kết quả khi không điều khiển hệ số trượt trên HIL . . . . . . . . . . .
ix

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

78
79
80
80
81
81
83

84
85
88
90
90
92
92
93
93
94

98
99
103
103
104
105
106
107
108
109
110
110
111
112
113
114
116

DANH SÁCH HÌNH VẼ

5.18 Kết quả điều khiển hệ số trượt trên HIL với bộ bù kiểu 1
5.19 Kết quả điều khiển hệ số trượt trên HIL với bộ bù kiểu 2
5.20 Kết quả của phương pháp MTTE nguyên bản . . . . . . .
5.21 Thử nghiệm với hệ số κ=2.78 . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.22 Thử nghiệm với hệ số κ=20 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.23 Thử nghiệm với hệ số κ=50 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

x

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.

117
118
120
120
121
121


Danh mục các ký hiệu
l f , lr , b f , br , h

Kích thước hình học của xe ô tô

Fxi , Fyi , i = 1..4

Lực dọc trục và ngang trục trên các bánh xe

vx hoặc V

Vận tốc tuyệt đối (dọc trục), còn gọi là vận tốc dài

vy

Vận tốc ngang trục

r

Tốc độ quay quanh tâm xe

ax , ay

Gia tốc tuyệt đối (dọc trục) và gia tốc ngang trục

m hoặc M

Tổng khối lượng xe ô tô

cW

Hệ số hình dáng khí động học của xe

A

Diện tích mặt trước của xe

ρ

Mật độ không khí

δ
Fair

Góc lái của bánh xe
Lực cản không khí

λ

Hệ số trượt hay hệ số trượt của bánh xe

λˆ

Hệ số trượt ước lượng

an , bn , Sh, Sv

Các hệ số trong phương trình Pacejka

α

Góc trượt ngang của bánh xe

γ

Góc nghiêng của bánh xe (góc camber)

Fzi , i = 1..4

Trọng lực của xe trên các bánh xe

N

Trọng lượng của cả xe ô tô

Re f f

Bán kính hiệu dụng của bánh xe

ω

Tốc độ quay của bánh xe

Te

Mô men sinh ra bởi động cơ

Tt

Mô men đầu ra của hộp giảm tốc

Ki

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc

Ftotal

Tổng các lực dọc trục trên các bánh xe

Tb

Mô men phanh quy đổi về trục bộ truyền

Jz

Mô men quán tính quanh trục đứng

Jx hoặc J

Mô men quán tính của xe

Jw hoặc Jω

Mô men quán tính của bánh xe

A, B,C

Các ma trận trong mô hình không gian trạng thái viết trên miền thời gian

F, G, H, Λ

Các ma trận trong mô hình không gian trạng thái viết trên miền rời rạc

xi


Danh mục các ký hiệu
Q hay Qc

Ma trận hiệp phương sai nhiễu quá trình

R hay Rc

Ma trận hiệp phương sai nhiễu đo

P

Ma trận hiệp phương sai của sai lệch ước lượng

T

Chu kỳ trích mẫu

Tc

Chu kỳ trích mẫu vòng điều khiển

Ts

Chu kỳ trích mẫu của cảm biến tốc độ cập nhật chậm

ξ

Hệ số góc giữa hai điểm trích mẫu thực

Fd

Lực ma sát sinh ra bởi tiếp xúc mặt đường - lốp xe, gọi tắt là lực chủ động

Fdr

Lực cản trở chuyển động

Vw

Vận tốc của bánh xe

σ,σ2

Độ lệch chuẩn và phương sai của phép đo

pa , pb

Vị trí chân ga, chân phanh

g

Gia tốc trọng trường

Cs

Độ cứng lái (driving stiffness)

µ

Hệ số bám

∆T

Lượng bù mô men

Tcom

Lượng đặt mô men từ người lái

Kc

Hệ số bù

κ

Hệ số chỉnh định

∇

Tỉ lệ mô men của động cơ không truyền được xuống mặt đường

xii


Danh mục các từ viết tắt
EV
TCS

Electric Vehicle
Traction Control System

ABS

Anti-lock Braking System

MTTE

Maximum Transmissible Torque Estimation

KF
E-KF

MKF
M-MKF
MSE

Kalman Filter
Extended Kalman Filter
Multirate Kalman Filter
Modified Multirate Kalman Filter
Mean Square Error

RMSD

Root Mean Square Deviation

NRMSD

Normalized Root Mean Square Deviation

IMU
GPS

Inertial Measurement Unit
Global Positioning System

HIL

Hardware-in-the-loop

S-HIL

Signal Hardware-in-the-loop

xiii


Mở đầu
Tầm quan trọng và lý do lựa chọn đề tài
Ước lượng trạng thái là nhiệm vụ cơ bản của điều khiển chuyển động và động lực học
xe ô tô. Trên xe ô tô có rất nhiều trạng thái, ví dụ như: góc trượt thân xe, vận tốc dài, hệ
số trượt, góc lắc ngang, khối lượng, độ cứng lốp... Mỗi trạng thái của xe ô tô đều đóng góp
vai trò quan trọng vào hệ thống điều khiển, làm tăng cường chất lượng điều khiển và đặc
biệt góp phần đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách trên xe trong những điều
kiện vận hành và đặc điểm môi trường khác nhau. Nếu không xác định được các trạng
thái thì việc điều khiển xe hoàn toàn phụ thuộc kinh nghiệm và thể trạng của người lái,
tiềm ẩn rất nhiều rủi ro trong quá trình tham gia giao thông như hiện tượng mất lái khi đi
đường trơn, thừa/thiếu lái khi chuyển hướng hoặc khi phanh để tránh vật cản xuất hiện
đột ngột. Nếu có thể biết được các trạng thái của xe, hệ thống điều khiển có thể can thiệp
tín hiêu vào các cơ cấu chấp hành để hỗ trợ người lái, giúp đưa xe ô tô về điều kiện vận
hành an toàn và tuân theo yêu cầu điều khiển của người lái. Vì vậy, việc ước lượng trạng
thái của xe ô tô là cực kỳ cần thiết.
Đối với xe ô tô điện, việc được trang bị động cơ điện cho hệ thống truyền động sẽ tận
dụng được rất nhiều ưu điểm của loại cơ cấu chấp hành này. Trong đó phải kể đến các
đặc điểm nổi trội vượt bậc so với xe chạy động cơ đốt trong như: (1) đáp ứng mô men rất
nhanh, chỉ trong vài mili giây, (2) mô men có thể đo được thông qua đo dòng điện động
cơ, tạo điều kiện cho việc điều khiển lực phát động của xe, (3) động cơ có thể tích hợp vào
bánh xe làm việc điều khiển trở nên linh hoạt hơn, độc lập hơn và an toàn hơn.
Để tận dụng được các ưu điểm vượt trội này của động cơ điện, việc ước lượng các trạng
thái của xe ngoài yêu cầu về độ chính xác cao, còn phải đáp ứng các tiêu chí về tốc độ trích
mẫu và mức độ đơn giản trong tính toán để phù hợp với các ứng dụng thời gian thực. Về
cơ bản, ước lượng trạng thái xe ô tô gặp một số khó khăn gồm:

• Trạng thái của xe ô tô phần lớn là không đo trực tiếp được, và nếu đo được thì cũng
bắt buộc phải đo bằng các hệ thống cảm biến chi phí rất cao, không phù hợp cho việc
triển khai trên xe ô tô thương mại. Chính điều này dẫn tới vấn đề cần phải ước lượng
các trạng thái để phục vụ cho điều khiển.
• Xe ô tô là đối tượng phi tuyến mạnh và các tham số biến thiên liên tục trong suốt quá
trình vận hành của xe như khối lượng, điều kiện ma sát mặt đường, tốc độ gió...
• Các cảm biến gắn trên xe ô tô rất đa dạng với nhiều đặc tính về chủng loại, tốc độ, độ
phân giải. Để sử dụng hệ thống cảm biến này đòi hỏi phải có các phương pháp đồng
bộ thông tin, lọc nhiễu hay phối hợp nhằm trích lọc được thông tin ý nghĩa để đưa
vào bộ ước lượng trạng thái.
Việc ước lượng trạng thái cho xe ô tô điện đang là một chủ đề nghiên cứu hấp dẫn ở cả
lý thuyết hàn lâm lẫn triển khai thực tế bởi ô tô điện là xu thế chung của cả thế giới. Các
kết quả nghiên cứu về ước lượng trạng thái của ô tô điện thường được ứng dụng vào điều
1


Mở đầu

khiển chuyển động và điều khiển tự lái. Xét trên đặc thù giao thông tại Việt Nam, tác giả
lựa chọn đề tài có tên gọi: "Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát hệ số trượt và ước lượng tốc độ
tuyệt đối cho điều khiển lực kéo của ô tô điện"
Tóm lược nội dung nghiên cứu và kết quả của luận án
Luận án này tập trung giải quyết bài toán ước lượng hệ số trượt của xe ô tô điện. Để
thực hiện công việc này, tác giả đề xuất các thuật toán ước lượng trực tiếp hệ số trượt và
ước lượng tốc độ dài của xe ô tô điện để từ đó tính toán ra hệ số trượt. Để giải quyết các
vấn đề trong ước lượng trạng thái xe ô tô, thay vì tiếp cận thông qua mô hình động lực học,
luận án thực hiện nghiên cứu trên cơ sở của phương pháp tổng hợp dữ liệu đa cảm biến
với mô hình động học của đối tượng. Với cách tiếp cận này, thuật toán ước lượng sẽ hoạt
động độc lập với sự thay đổi của các tham số động lực học của xe ô tô. Trong các nghiên

cứu được đề xuất, hệ số trượt được ước lượng trực tiếp từ mô hình động học và không
dùng thông tin về tốc độ dài. Trong khi đó, tốc độ dài của xe ô tô sẽ được ước lượng thông
qua tổng hợp dữ liệu từ hệ thống các cảm biến gồm gia tốc kế, Global Positioning System
(GPS), cảm biến tốc độ quay bánh xe. Các cảm biến trong hệ thống này hoặc đã được gắn
sẵn trên xe, hoặc được trang bị thêm phục vụ nhu cầu nghiên cứu. Để đảm bảo sự đồng
bộ về mặt dữ liệu của các cảm biến, thuật toán nâng cao tốc độ trích mẫu của cảm biến
bằng việc sửa đổi thuật toán Multirate Kalman Filter cũng được đề xuất. Các thuật toán
đều rất đơn giản nên yêu cầu năng lực tính toán của phần cứng thấp. Vì vậy, các đề xuất
của luận án khả thi khi triển khai trên các hệ thống phần cứng với yêu cầu thời gian thực.
Về mặt ứng dụng, luận án đề xuất một số thuật toán trong điều khiển chống trượt và
điều khiển lực kéo xe ô tô điện. Các thuật toán điều khiển đều sử dụng kết quả của phép
ước lượng hệ số trượt đã thực hiện. Trong các thuật toán điều khiển được đề xuất, bộ điều
khiển chống trượt hoạt động như một bộ giới hạn hệ số trượt để đảm bảo khi xe đi vào
đường có hệ số bám thấp, hệ số trượt không vượt quá giới hạn đặt trước, từ đó, duy trì độ
bám đường và tăng mức độ an toàn của người lái. Trong khi đó, bộ điều khiển lực kéo được
đề xuất trên cơ sở sửa đổi phương pháp điều khiển lực kéo bằng ước lượng mô men truyền
cực đại (Maximum Transmissible Torque Estimation - MTTE). Phương pháp này tính toán
mô men cực đại cho phép trong mỗi điều kiện mặt đường khác nhau để giới hạn mô men
đặt cho động cơ truyền động. Do đó, xe luôn được hoạt động trong vùng an toàn.
Toàn bộ các thuật toán ước lượng và điều khiển đều được kiểm chứng bằng mô phỏng
off-line trên nền phần mềm Matlab/Simulink, thực nghiệm trên xe ô tô điện thực và mô
phỏng thời gian thực bằng hệ thống Hardware-in-the-loop. Đối tượng nghiên cứu và thử
nghiệm thuật toán của luận án là xe ô tô điện i-MiEV do Mitsubishi sản xuất năm 2013.
Ý nghĩa của luận án
Đề cập tới một đối tượng nghiên cứu mang tính thời sự là ô tô điện, luận án đem lại
nhiều ý nghĩa cả về khoa học lẫn thực tiễn.

• Về khoa học, luận án đi theo một hướng tiếp cận mới trong việc phát triển các bộ
quan sát và ước lượng trạng thái xe ô tô điện trên cơ sở phương pháp tổng hợp cảm
biến, thay vì cách tiệp cận truyền thống là sử dụng các mô hình động lực học của đối

tượng. Cách làm này cho phép kết quả ước lượng không bị phụ thuộc vào sự thay đổi
tham số của đối tượng. Đối với vấn đề điều khiển, luận án có những đóng góp mới
về khoa học thông qua các đề xuất mới cũng như cải tiến các phương pháp đã được
công bố để đem lại chất lượng cũng như độ ổn định cao hơn cho ô tô điện.
• Về phương diện thực tiễn, luận án đã thử nghiệm các kết quả trên nhiều nền tảng
2


Mở đầu

khác nhau như mô phỏng máy tính, thực nghiệm với Hardware-in-the-loop và đặc
biệt là kiểm chứng trên xe ô tô thực. Điều này khẳng định khả năng áp dụng của
phương pháp trên thực tiễn.

Cấu trúc của luận án
Toàn bộ quyển luận án được chia thành năm chương nội dung và một chương kết luận.
Nội dung cơ bản của các chương như sau:

• Chương 1 giới thiệu chung về đối tượng nghiên cứu, cấu trúc và các vấn đề cơ bản
liên quan tới đối tượng. Từ đó, thu hẹp phạm vi nghiên cứu và đưa ra các nội dung
cũng như các yêu cầu cụ thể, định lượng đối với luận án. Tiếp theo đó, trên cơ sở
phân tích các nghiên cứu cùng phạm vi, nội dung chương 1 cũng đề xuất phương
hướng giải quyết các nhiệm vụ của luận án.
• Chương 2 thực hiện mô hình hóa đối tượng. Nội dung chương bắt đầu bằng việc
xây dựng mô hình động học và các phương trình động lực học với các tham số được
sử dụng trên cơ sở của xe ô tô i-MiEV. Hệ thống truyền động và hệ thống lái cũng
được mô tả trong chương này. Tiếp đó, quá trình xây dựng hệ thống mô phỏng kiểu
Hardware-in-the-loop được đề cập. Đây là cơ sở để thử nghiệm các thuật toán ước
lượng và điều khiển của luận án.
• Chương 3 nghiên cứu về các thuật toán ước lượng và quan sát. Bộ ước lượng và quan

sát trực tiếp hệ số trượt không sử dụng thông tin tốc độ được đề cập trước tiên. Việc
nghiên cứu ước lượng tốc độ dài của xe và các thuật toán liên quan sẽ được đề cập ở
phần còn lại của chương này.
• Chương 4 đề cập tới vấn đề điều khiển hệ số trượt. Các nghiên cứu liên quan tới nội
dung này sẽ được điểm qua. Luật điều khiển mới cũng được đề xuất trong chương
này.
• Chương 5 trình bày việc xây dựng phần cứng phục vụ việc triển khai các thuật toán
ước lượng như đã đề cập trong các chương trước. Tiếp đó, nội dung chương tập trung
vào các kết quả thử nghiệm trên cả nền tảng phần cứng đã xây dựng và các kết quả
thử nghiệm trên hệ thống Hardware-in-the-loop đã xây dựng trong chương 2.
• Một số kết luận về những đóng góp của luận án, những vấn đề còn thiếu sót và hướng
nghiên cứu tiếp theo được trình bày trong phần Kết luận.

3


Chương 1

Tổng quan
1.1

Khái quát đối tượng nghiên cứu

Hiện nay, Electric Vehicle đang là một thuật ngữ nhận được sự quan tâm của cả thế giới,
từ các cá nhân, tập thể nghiên cứu tới các công ty, tập đoàn, quy mô và lớn hơn là chính
phủ nhiều quốc gia. Electric Vehicle (EV) [1–3] được định nghĩa là môt phương tiện giao
thông, truyền động bởi một hoặc nhiều động cơ điện với nguồn năng lượng được cấp từ
ắc quy hoặc từ bên ngoài thông qua cáp nguồn. EV có thể là ô tô điện cá nhân, tàu điện
công cộng, xe bus điện, xe đầu kéo điện. . . . Sở dĩ EV trở nên quan trọng vì chúng không
chỉ làm giảm tiếng ồn, ô nhiễm không khí, mức độ phát thải khí CO2, chúng còn làm giảm

sự phụ thuộc của các phương tiện giao thông vào các nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ,
khí đốt.
Nếu vẫn tiếp tục giữ mức độ sử dụng nhiên liệu như hiện nay thì kịch bản xấu nhất là
thế giới sẽ cạn kiệt dầu mỏ trong vòng 40 năm tới [3]. Trên thực tế, việc ngày càng khan
hiếm tài nguyên dầu mỏ sẽ làm giá dầu tăng rất mạnh dẫn tới việc sử dụng loại nhiên liệu
này không đảm bảo tính kinh tế. Dầu có thể được sản xuất từ một số loại nguyên liệu hóa
thạch khác như than đá và với quy trình sản xuất và cách tính như hiện nay, giá dầu sẽ
tăng thêm khoảng 10%. Đây là một con số không hề bất khả thi về mặt kinh tế trong điều
kiện dự trữ than đá tốt hơn dầu mỏ. Lượng dự trữ than đá hiện nay vào khoảng 100 năm,
tuy vậy, nó vẫn là một nguồn tài nguyên hữu hạn.
Những lo ngại về vấn đề ấm lên của trái đất vẫn đang tiếp tục và thực tế diễn biến
ngày càng phức tạp. Việc trái đất ấm lên được cho là do sự phát thải khí CO2 trong quá
trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Điều này dẫn tới những sự biến đổi khí hậu trên diện
rộng và sự dâng cao của mực nước biển, đe dọa phá hủy hàng loạt các thành phố ven
biển trên toàn thế giới. Trong các nguồn phát khí CO2, phát thải do các phương tiện giao
thông sử dụng động cơ đốt trong đứng thứ 3, chiếm 18% [4] sau công nghiệp (23%) và
phát điện (39%). Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế và sản xuất EV hiện nay để thay thế cho
các phương tiện giao thông truyền thống là việc làm vô cùng cấp bách và đòi hỏi sự chung
tay của nhiều tổ chức, doanh nghiệp và nhiều quốc gia trên toàn thế giới.
Trong quyển luận án này, EV là đối tượng nghiên cứu và được hiểu như là xe ô tô điện,
cụ thể hơn là xe ô tô điện cá nhân chở người dưới 9 chỗ, có 4 bánh xe gắn với 1 thân độc
lập, không kéo theo rơ moóc. Vì vậy, để thống nhất ngôn ngữ, luận án sử dụng cụm từ “ô
tô điện” thay thế cho thuật ngữ tiếng Anh nói trên.

4


Chương 1. Tổng quan

Điều khiển xe tự lái

Quản lý Năng lượng
Điều khiển chuyển động
Điều khiển truyền động điện

Môi trường
Vị trí
Bản đồ số

Bộ điều khiển
Tự lái

Bộ điều khiển
dòng năng
lượng

Bộ điều khiển
chuyển động

Bộ điều khiển
động cơ

Động cơ

Mô hình xe
ô tô điện

Hình 1.1: Các lớp bài toán điều khiển trong xe ô tô điện

1.2

Mục tiêu nghiên cứu

Xe ô tô điện, đương nhiên, đang rất phát triển trên thế giới bởi các tổ chức nghiên cứu về
chúng không những được hỗ trợ bởi các doanh nghiệp bằng tài chính mà còn nhận được
sự hỗ trợ của nhà nước bằng các chính sách, hành lang pháp lý, lộ trình triển khai. Hiện
nay, rất nhiều quốc gia phát triển đã và đang phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ cho vận
hành hàng loạt xe ô tô điện như xây dựng trạm sạc, thiết kế làn đường riêng, phê chuẩn
và xây dựng các khung pháp lý cho xe vận hành tự động...
Trên xe ô tô điện, có tới 5 lớp bài toán điều khiển chính, ứng với các mạch vòng điều
khiển xếp theo kiểu nối tầng như trình bày trên hình 1.1. Đó là (1) Điều khiển động cơ
truyền động, (2) Điều khiển chuyển động, (3) Quản lý nguồn năng lượng trên xe, (4) Vận
hành ô tô tự động không cần người lái và (5) Đo lường và ước lượng trạng thái. Việc nghiên
cứu về xe ô tô tự lái là hoàn toàn không khả thi tại Việt Nam do đặc thù về giao thông chưa
cho phép vận hành loại xe này. Các nghiên cứu về điều khiển động cơ đã dần trở nên bão
hòa. Việc quản lý các nguồn năng lượng trên xe cũng đã đạt được những thành công nhất
định khi đề tài cấp Nhà nước KC03.08/11-15 (Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ truyền động
và điều khiển cho xe ô tô điện) đề xuất và được nghiệm thu cấu trúc hệ năng lượng lai ắc
quy - siêu tụ điện. Trong bài viết đăng trên tạp chí IEEE Control System, Zongxuan Shun
và cộng sự đã viết: "Kỹ thuật cốt lõi của các hệ thống an toàn chủ động (bản chất là hệ thống
điều khiển chuyển động) bao gồm điều khiển ổn định điện tử kết hợp với ước lượng trạng
thái xe ô tô điện và các điều kiện mặt đường..." [5]. Trong thực tế, việc ước lượng trạng thái
của xe ô tô điện là thành phần không thể thiếu được của hệ thống điều khiển an toàn chủ
động. Hơn thế nữa, việc ước lượng trạng thái còn được sử dụng rộng hơn, cho cả bộ điều
khiển tự lái.
Chính vì vậy, nội dung của luận án sẽ tập trung vào việc thiết kế các bộ ước lượng trạng
thái của xe ô tô điện và từ đó ứng dụng các kết quả này trong bài toán điều khiển chuyển
động của xe. Tuy nhiên, bản thân điều khiển chuyển động cũng là một lĩnh vực nghiên
cứu rất rộng, số lượng các trạng thái cần ước lượng của xe ô tô cũng rất nhiều nên luận
án trước hết sẽ giới thiệu các thông tin cơ bản về hai lĩnh vực này, từ đó, thu hẹp phạm vi

nghiên cứu cuối cùng.

1.2.1

Điều khiển chuyển động xe ô tô điện

Đối với các xe ô tô nói chung, các chuyển động theo phương thẳng, ngang, quay quanh
tâm của xe ô tô điều được tạo ra bởi các lệnh điều khiển từ người lái (vô lăng, ga, phanh)
và phụ thuộc vào đặc tính động học của chính chiếc xe. Người lái phải liên tục quan sát
5


Chương 1. Tổng quan

Tác động từ môi trường

Người lái

Xe ô tô

Chuyển động

Hình 1.2: Xe ô tô và người điều khiển trong điều khiển chuyển động
Yaw
Heave
Pitch
Roll

Lateral

Longitudinal

Hình 1.3: Các phương chuyển động của xe ô tô

môi trường giao thông trước mặt và xung quanh như vị trí hiện tại của xe so với quỹ đạo
dự kiến, chuyển động của xe, vị trí vật cản... Người lái cũng cần cảm giác được và dự đoán
các tình huống có thể xảy ra với chuyển động hiện tại của xe. Với các thông tin này, người
lái đưa ra lượng điều khiển lên vô lăng, chân ga hoặc chân phanh một cách phù hợp. Với
ý nghĩa này, xe ô tô tạo ra chuyển động phù hợp với quỹ đạo được tạo ra bởi người lái.
Hình 1.2 mô tả cấu trúc về mối quan hệ giữa chuyển động và điều khiển của xe ô tô [6].
Đường nét đứt trên hình là chỉ tín hiệu phản hồi ở dạng quan sát và cảm nhận của người
lái, không phải đo bằng thiết bị vật lý.
Một chiếc xe ô tô, với khả năng di chuyển tự do trên mặt phẳng, không bị giới hạn bởi
đường ray đặt sẵn, được gọi là “di chuyển có ý nghĩa” khi các giá trị đặt từ người lái (thông
qua chân ga, chân phanh và vô lăng) phù hợp với các trạng thái và đặc tính động lực học
của xe. Khi đó, xe di chuyển theo chủ ý và mong muốn của người lái. Trên thực tế, các
trạng thái và đặc tính động lực học phụ thuộc và chịu tác động rất lớn từ môi trường (thể
hiện bằng tín hiệu nhiễu trên hình 1.2), trong khi đó, người lái xe không thể biết được
chính xác các thông tin này. Chính vì vậy, việc đưa ra mệnh lệnh điều khiển không phù
hợp có thể khiến xe vận hành không theo chủ đích của người lái và tiềm ẩn các nguy cơ
về an toàn và tai nạn giao thông. Nếu đặc tính động lực học của xe có thể điều khiển được
để phù hợp với yêu cầu từ phía người lái thì vận hành an toàn của xe sẽ có thể được đảm
bảo trong các điều kiện môi trường khác nhau. Do đó, có thể nói rằng, hệ thống an toàn
chủ động, hệ thống điều khiển động học hay hệ thống điều khiển chuyển động xe ô tô đều
chỉ là một bài toán điều khiển duy nhất mà thôi.
Xét trên phương diện là phương tiện giao thông cá nhân, xe ô tô điện cũng giống như
xe ô tô chạy động cơ đốt trong nên các nghiên cứu về điều khiển chuyển động của xe ô
tô điện cũng bắt nguồn từ các nghiên cứu chung cho loại phương tiện này. Sau đó, do sự
phát triển của cấu trúc xe ô tô điện, nghiên cứu về điều khiển chuyển động được mở rộng
theo nhiều hướng khác nhau để khai thác toàn diện ưu điểm của từng loại cấu hình.

Ô tô khi di chuyển trên một mặt phẳng được (một cách lý tưởng) xem như là một đối
tượng thân cứng có 6 bậc tự do như thể hiện trên hình 1.3. Trong đó bao gồm 3 phương
tịnh tiến theo 3 trục của hệ tọa độ Descartes và 3 phương quay quanh 3 trục này. Bài
toán nghiên cứu về điều khiển chuyển động của xe ô tô điện là bài toán điều khiển xe di
6


Chương 1. Tổng quan

𝛿
𝐹𝑥1

𝑣𝑥

𝐹𝑦1
𝑣𝑦

𝑙𝑓
𝐶𝑂𝐺

𝛾

𝐹𝑥2

𝑙𝑟

𝐹𝑦2

Hình 1.4: Mô hình chuyển động ngang Segel - Mô hình xe đạp

chuyển hoặc hạn chế di chuyển theo các phương này. Tuy nhiên, để đơn giản và tùy thuộc
mục đích khác nhau, các nghiên cứu thường giản lược đi một hoặc một số phương chuyển
động mà không ảnh hưởng nhiều tới kết quả điều khiển.
Việc phân loại các nghiên cứu về điều khiển chuyển động có thể được thực hiện thông
qua các phương chuyển động của một chiếc xe ô tô như sau [6–9].
1.2.1.1

Điều khiển chuyển động theo phương ngang

Nhiệm vụ chính của điều khiển chuyển động theo phương ngang (Lateral Motion Control)
là điều khiển xe di chuyển theo một quỹ đạo hoặc làn đường nhất định trong các điều
kiện giao thông khác nhau. Điều khiển chuyển động ngang thường gắn với hệ thống điều
khiển hướng lái (steering system). Một số hướng nghiên cứu trong lĩnh vực này tập trung
vào [10, 11]:
(1) Mô hình hóa chuyển động ngang của xe ô tô. Hướng nghiên cứu này gắn nhiều
với mô hình ma sát vùng tiếp xúc giữa lốp xe - mặt đường.
(2) Ước lượng chuyển động theo phương ngang bao gồm ước lượng vị trí xe, nhận
dạng làn đường, đo lường/ước lượng di chuyển của xe...
(3) Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống trợ lái. Một trong những chủ đề nóng là
"Steer-by-Wire"
(4) Giám sát chuyển động ngang của xe ô tô
(5) Tự động điều khiển chuyển động ngang
(6) Thiết kế các bộ điều khiển chuyển động ngang trục và hệ thống hỗ trợ người lái.
Đối với việc mô hình hóa chuyển động ngang, "mô hình một vết" (Bicycle Model hay
Single-track Model) còn gọi là mô hình chuyển động ngang Segel (Segel, 1956) được sử
dụng phổ biến (hình 1.4). Mô hình này thể hiện hướng chuyển động của xe, phục vụ cho
hệ thống lái, như sau:
˙ = 2Fy1 cos δ + 2Fy2
mV (α˙ + γ)
1

γ¨ = (l f Fy1 cos δ − lr Fy2 )
Iz
7

(1.1a)
(1.1b)


Chương 1. Tổng quan

trong đó, γ là góc quay quanh tâm xe, Iz là mô men quán tính quay quanh tâm, l f và lr là
khoảng cách từ tâm xe tới trục bánh trước và trục bánh sau, Fy1 và Fy2 lần lượt là lực tác
động theo phương ngang vào bánh trước và bánh sau, α là góc trược bên, m là khối lượng
của xe và V là vận tốc của xe (vận tốc tổng hợp bới vx và vy ). Mô hình xe đạp này hội tụ
được các đặc tính cơ bản và quan trọng nhất của chuyển động ngang nhưng đồng thời lại
đủ đơn giản để phân tích và đánh giá nên mô hình này cho tới nay vẫn được sử dụng để
thiết kế các bộ điều khiển hệ thống lái.
Về vấn đề điều khiển, có thể khẳng định tính ưu việt của xe ô tô điều hướng được
ở cả 4 bánh (còn được gọi là Full-Drive-by-Wire) trong vấn đề về vận hành xe và tính ổn
định [12–14]. Đối với xe điều hướng chỉ hai bánh trước (Front-wheel Steer), hệ thống Steerby-Wire được nhắc tới rất nhiều trong thời gian hiện nay. Theo đó, hệ thống lái bánh trước
và vô lăng sẽ được gắn 2 động cơ riêng rẽ và được điều khiển bởi 1 bộ điều khiển điện tử
ECU (Electronic Control Unit) riêng [15]. Động cơ gắn với trục vô lăng lái sẽ đảm nhiệm
việc gia tăng cảm giác lái cho người vận hành, trong khi đó, động cơ còn lại gắn với hệ
thống trục lái bánh trước có nhiệm vụ gia tăng ổn định xe ô tô trong các trường hợp thừa
lái (over-steer) và thiếu lái (under-steer) ứng với tốc độ của xe tại thời điểm đó. Hệ thống
Steer-by-Wire có hai ưu điểm rất lớn. Thứ nhất, nó giúp người lái vận hành (đánh lái) xe
dễ dàng hơn, đặc biệt là trong các trường hợp khẩn cấp, lực đánh lái được gia tăng đáng
kể [16]. Thứ hai, hệ thống có khả năng khử các mô men nhiễu gây ra bởi mặt đường xấu
và thay đổi tham số hệ thống gây ra bởi sự thay đổi của nhiệt độ, áp suất dầu trợ lực
(trong trường hợp trợ lái thủy lực) hay trọng lượng tải [17]. Điều này dẫn tới nhiều nghiên

cứu liên quan tới việc ước lượng thông tin về mặt đường như hệ số trượt, hệ số bám, góc
trượt ngang, độ cứng lốp... được thực hiện [18–20]. Các nghiên cứu về Steer-by-Wire đã
đạt được nhiều thành quả nhất định, thể hiện bằng việc nhiều hãng xe ô tô triển khai hệ
thống này trên sản phẩm của mình. Tuy nhiên, việc thay thế một cơ cấu cơ khí với độ tin
cậy cao bằng hệ thống động cơ và điều khiển điện cần phải đảm bảo cơ chế xử lý lỗi (nếu
có) như lỗi cảm biến, lỗi truyền thông... do liên quan tới an toàn của con người [21, 22].
1.2.1.2

Điều khiển chuyển động theo phương dọc

Điều khiển chuyển động dọc trục (Longitudinal Motion Control) là thuật ngữ chỉ các hệ
thống điều khiển các chuyển động theo phương dọc của xe ô tô như tốc độ dài, gia tốc dài
hoặc khoảng cách so với xe ô tô đi phía trước và cùng làn với xe được điều khiển. Các chủ
đề nghiên cứu trong lĩnh vực này tập trung vào [6, 7, 9, 23]:
(1) Điều khiển lực kéo - Traction Control
(2) Điều khiển hệ thống phanh, điển hình là hệ thống chống bó cứng phanh ABS
(Anti-lock Braking System)
(3) Điều khiển hành trình - Cruise Control, điển hình là hệ thống điều khiển hành
trình thích nghi ACC (Adaptive Cruise Control)
(4) Một số chủ đề khác như: Hệ thống chống va chạm sử dụng radar, hệ thống điều
khiển mô men từng bánh dựa trên vi sai chủ động và hệ thống điều khiển dọc trục cho xe
đi theo đoàn trên cao tốc.
Mô hình động học thẳng của xe ô tô được xuất phát từ định luật II của Newton như sau:
4

4

Fxi − Faero −

mx¨ =

i=1

Rxi − mg sin θ

(1.2)

i=1

trong đó, m là khối lượng của xe ô tô và tải, Fxi , i = 1..4 là các lực phát động dọc trục trên 4
bánh xe, Faero là lực cản không khí, Rxi , i = 1..4 là các lực cản lăn trên các bánh xe, g là gia
8


Chương 1. Tổng quan

,
,

,

,

Hình 1.5: Các lực tác dụng lên xe theo phương dọc

tốc trọng trường, θ ký hiệu cho góc chỉ độ dốc mặt đường. Hệ thống các lực tác dụng lên
xe ô tô theo phương dọc trục được trình bày trên hình 1.5.

• Điều khiển lực kéo (Traction Control System - TCS) dành cho điều khiển theo cả
hai hướng dọc và ngang trục của xe. Tuy nhiên các nghiên cứu về điều khiển theo
hướng dọc được tập trung nghiên cứu nhiều hơn [24,25]. Theo định nghĩa, điều khiển

lực kéo là phương pháp điều khiển nhằm làm giảm hiện tượng trượt lốp xe trên mặt
đường trơn trong quá trình tăng tốc bằng cách giới hạn lực chủ động trên các bánh
xe. Vấn đề trượt bánh xe trên đường là hiện tượng thường thấy trong quá trình vận
hành xe ô tô. Hiện tượng này được thể hiện bằng hệ số trượt, được tính theo sai lệch
giữa tốc độ xe với tốc độ bánh xe. Thông thường, nếu hệ số trượt được giữ trong một
dải giá trị nhất định, xe sẽ được vận hành ổn định, an toàn. Khi hệ số trượt tăng lên,
bánh xe trượt mạnh trên mặt đường. Điều này dẫn tới khả năng bám đường của xe
không còn, gây ra hiện tượng mất điều khiển của người lái và hệ quả là có thể xảy ra
tai nạn.
Nếu lực chủ động trên các bánh xe được điều khiển tốt, hiệu năng của quá trình lái
thẳng cũng như chuyển hướng được cải thiện rõ rệt [26], tăng độ tin cậy và an toàn
cho người lái. Để làm được điều này, các nghiên cứu tập trung vào việc ước lượng
thông tin mặt đường, hệ số trượt để từ đó điều khiển dựa trên mô hình [27], điều
khiển phân phối lực chủ động [28], điều khiển dựa trên ước lượng mô men truyền
cực đại [29], điều khiển bền vững độ trượt [30],... Đồng thời, do tính phi tuyến mạnh
của đối tượng nghiên cứu (độ trượt, lực dọc, mô hình xe) nên các phương pháp điều
khiển sử dụng hiện nay được tập trung vào lý thuyết điều khiển phi tuyến với các
phương pháp nâng cao như điều khiển thích nghi, điều khiển mờ, sliding mode.
• Điều khiển phanh - Hệ thống chống bó cứng phanh ABS. Khác với điều khiển lực
kéo đảm nhiệm quá trình tăng tốc, hệ thống phanh đóng vai trò chủ đạo trong quá
trình hãm dừng xe. Hệ thống phanh ABS không những đảm bảo bánh xe không bị
khóa cứng trong lúc phanh mà còn tối đa hóa lực phanh trên lốp bằng cách giới hạn
hệ số trượt không được vượt quá giá trị tối ưu [23]. Do đó, xe vẫn còn có khả năng
bám đường và người lái vẫn có thể làm chủ được xe tránh vật cản trong quá trình
phanh gấp. Không những thế, quãng đường phanh với ABS đã được xác nhận là ngắn
hơn so với hệ thống phanh thông thường trên mặt đường khô và và một số mặt đường
trơn. Trên các mặt đường băng tuyết, ABS có thể cho quãng đường phanh dài hơn
nhưng hệ thống này vẫn đảm bảo độ ổn định cần thiết của xe ô tô. Nguyên lý hoạt
động cơ bản của ABS là đóng và cắt áp suất phanh trên bánh xe nếu xuất hiện nguy
cơ khóa bánh.

Một vấn đề cơ bản của hệ thống ABS là độ trượt bánh xe không thể đo được bằng các
cảm biến giá rẻ trên các xe ô tô cá nhân. Thường thì hệ thống chỉ có thể đo được tốc
9


Chương 1. Tổng quan

độ 4 bánh xe và sử dụng các thông tin này để dự đoán việc bánh xe bị khóa khi phanh
hoặc đã được phục hồi trạng thái chuyển động bình thường. Mặc dù hiện nay, ABS
đã là một trang bị không thể thiếu trên các xe xuất xưởng nhưng số lượng nghiên cứu
về hệ thống này vẫn khá nhiều, đặc biệt là các nghiên cứu phục vụ cho cấu hình xe
ô tô điện 4 động cơ gắn bánh hoặc ABS không dùng cảm biến tốc độ cùng các thuật
toán điều khiển tối ưu [31–33].

• Điều khiển hành trình và điều khiển hành trình thích nghi. Trong một hệ thống
điều khiển hành trình tiêu chuẩn, tốc độ dài của xe ô tô được điều khiển một cách
tự động theo một giá trị đặt trước thông qua việc điều khiển độ mở bướm ga (đối với
xe xăng) hoặc tín hiệu đặt tốc độ động cơ điện (đối với ô tô điện). Tốc độ mong muốn
được đặt bởi người lái thông qua bảng điện tử của xe hoặc đưa xe lên tốc độ mong
muốn rồi xác nhận với hệ thống điều khiển. Lúc này, người lái có thể rời chân ga và
xe sẽ được vận hành ổn định ở tốc độ này trong các điều kiện mặt đường khác nhau.
Điều khiển hành trình thích nghi ACC là trường hợp mở rộng của hệ thống điều khiển
hành trình tiêu chuẩn. Trong đó, xe ô tô được trang bị thêm một số cảm biến để xác
định khoảng cách với xe đi trước trên cao tốc, điển hình là cảm biến radar, laser. Như
vậy, với hệ thống ACC được kích hoạt, khi lưu thông trên cao tốc, xe sẽ đi với vận tốc
không đổi (điều khiển tốc độ) theo giá trị đặt nếu không có xe đi phía trước. Trong
trường hợp hệ thống cảm biến phát hiện có xe phía trước, hệ thống điều khiển ACC
sẽ giữ khoảng cách giữa 2 xe là không đổi (điều khiển khoảng cách). Khoảng cách
này do tốc độ hành trình quyết định (khoảng cách tỉ lệ thuận với tốc độ).
Về vấn đề nghiên cứu, điều khiển hành trình hiện nay được tập trung nghiên cứu

cho xe ô tô điện để tận dụng các ưu thế của ô tô điện như điều khiển trực tiếp mô
men, hãm tái sinh, tối ưu hiệu quả sử dụng năng lượng... [34–36]
1.2.1.3

Điều khiển chuyển động theo phương thẳng đứng

Cũng như điều khiển dọc và ngang của xe, điều khiển theo phương thẳng đứng hiện cũng
là một chủ đề rất hấp dẫn. Nhìn chung, các nghiên cứu tập trung vào 3 lĩnh vực gồm [7]:
(1) Điều khiển hệ thống treo (Vehicle Suspension Control),
(2) Điều khiển tránh lật xe (Vehicle Rollover Avoidance),
(3) Ước lượng độ dốc và nghiêng mặt đường (Road Slope and Road Bank Estimation).
Trong các hướng nghiên cứu trên, điều khiển hệ thống treo chiếm được sự quan tâm
cao nhất trong cả nghiên cứu hàn lâm lẫn trong công nghiệp ô tô thế giới bởi nhu cầu ngày
càng cao về tiện nghi và cảm giác lái. Theo [37], các đặc tính mong muốn trong điều khiển
hệ thống treo để đảm bảo hiệu năng hệ thống gồm:
Điều khiển chuyển động của thân xe để loại bỏ các ảnh hưởng của đường, quán tính
khi chuyển hướng (gây ra hiện tượng lắc ngang của xe - body roll) và khi tăng/giảm tốc
(gây ra hiện tượng ngóc đầu/chúi đầu xe - body pitch).
Điều khiển chuyển động của hệ thống treo tránh cho bánh xe bị nảy lên quá cao gây
mất bám đường và giảm khả năng kiểm soát hệ thống lái.
Phân phối lực để đảm bảo rằng tiếp xúc bánh xe - mặt đường luôn đạt giá trị tối ưu
ở cả 4 bánh.
Để thực hiện được các đặc tính trên, hệ thống treo được phát triển theo 3 dạng gồm: hệ
thống treo bị động (Passive Suspension), hệ thống treo chủ động (Active Suspension) và hệ
thống treo bán chủ động (Semi-active Suspension) [7, 23]. Hệ thống treo bị động là trang
bị thường thấy trên các xe ô tô thương mại, chúng chỉ đơn giản gồm hệ thống giảm xóc với
lò xo (spring) và bộ giảm chấn (damper). Với hệ thống bị động kiểu này, chuyển động theo
10