Nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống hỗ trợ lái trên ô tô

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP
Đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG
HỖ TRỢ ĐẬU XE TRÊN Ơ TƠ

SVTH: Đinh Quang Thanh Trà
SVTH: Đào Quang Bình
GVHD: TS. Lê Thanh Phúc

1


Giới thiệu hệ thống

2


NỘI DUNG BÁO CÁO

I.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐẬU XE

II.

THIẾT KẾ, ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH

3

I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tín hiệu đầu vào



Cảm biến siêu âm



Cảm góc lái



Camera trước và sau xe



Cơng tắc xi nhan và nút bấm



Cảm biến tốc độ bánh xe

Bộ chấp hành



Còi cảnh báo đỗ xe



Màn hình hiển thị

E

C

U



Hệ thống lái điện (ESP)

4


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cảm biến góc lái



Chức năng: phát hiện ra vị trí hiện tại của vơ lăng và
truyền dữ liệu cho ECU hệ thống đậu xe thông qua
hệ thống lái điện.


b

Cấu tạo gồm 5 phần chính :

a. nguồn sáng
b. đĩa
c. cảm biến quang
d. cảm biến quang

e

d
c

e. bộ đếm vòng

a
5


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm là cảm biến dùng để đo
khoảng cách từ xe đến các vật cản .
Xác định được vị trí và khơng gian đỗ xe phù
hợp.

CẢM BIẾN SIÊU ÂM

Phát tín hiệu

Thu tín hiệu

Xử lí và điều khiển

6


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cảm biến siêu âm

L=v.t/2
Trong đó:

 L: Khoảng cách từ cảm biến tới vật cản
 v: Vận tốc âm thanh trong khơng khí
 t:

Thời gian phát sóng và thu sóng

Cảm biến siêu âm

Thời gian t:
7


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cảm biến tốc độ bánh xe

•

Cảm biến tốc độ bánh xe là cảm biến dùng để đo tốc
độ bánh xe giúp ECU xác định được tốc độ của xe.
Xác định được điều kiện để kích hoạt hệ thống.

•

Cảm biến tốc độ bánh xe là cảm biến hoạt động theo
nguyên tắc từ, bao gồm hai phần chính:
* Phần cảm
* Phần ứng

Trong đó:




e: suất điện động cảm ứng
Φ: từ thông qua phần ứng

8


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hệ thống trợ lực lái điện
ECU ESP
Nhận tín hiệu từ các cảm biến và nhận lệnh từ ECU hệ thống điều
khiển số vòng quay của động cơ điện 1 chiều

Động cơ điện

Truyền moment quay tới trục lái chính

Cảm biến moment

Xác định góc đánh lái

9


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT




ECU được cấu tạo từ 3 thành phần chính :
CPU: bộ xử lý trung tâm, có chức năng xử lí số học,
kiểm sốt q trình, v.v.




ROM: bộ nhớ chỉ đọc, nơi lưu trữ chương trình
RAM: bộ nhớ truy cập tạm thời, nơi lưu trữ dữ liệu
tạm thời



Nhiệm vụ của ECU là thu thập các tín hiệu dầu vào
sau đó xử lý và điểu khiển hệ thống

ECU hệ thống hỗ trợ đỗ xe

10


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Xi-nhan và nút nhấn

Sự hỗ trợ chuyển số, ga và
phanh từ người lái

Tốc độ bánh xe thông qua
hệ thống cân bằng điện tử

ECU

Điểu khiển góc đánh lái
thơng qua hệ thống lái

Cảm biến siêu âm bên hơng
Màn hình hiển thị và âm thanh

Cảm biến góc lái
11


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong đó :

Động học của hệ thống








Xf , Yf là tọa độ trung tâm cầu trước của xe
Xr , Yr là tọa độ trung tâm cầu sau của xe
Ø là góc định hướng đánh lái
Ɵ là góc giữa trục xe và trục OX
l là chiều dài cơ sở của hai cầu xe
v là vận tốc của xe

đậu xe

12


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tốc độ
Góc lái
Cảm biến
Vị trí

Đặt ra ước tính

Tính tốn các quỹ

Phân tích các quỹ

Tính tốn chọn quỹ

đạo đến đích cho xe

đạo phù hợp

đạo hiệu quả nhất

Định hình góc lái

Kế hoạch đường đi

Hồn thành việc đỗ

Điều khiển hệ thống

xe

lái điện

13


II. THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH MƠ HÌNH

14


Sơ lược về Arduino và lập trình Arduino

Arduino là gì?
• Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng
tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn.

• Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên
nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit.

Một số ứng dụng của Arduino
• Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560.
• Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano.
• Arduino điều khiển nhà thơng minh với máy tính bảng và smartphone…
15


Lập trình Arduino

• Để lập trình cho Arduino, ta sử dụng Arduino IDE(Intergrated Development Enviroment) là phần mềm được
viết bằng Java. Nó được thiết kế để dành cho những người mới tập làm quen với lĩnh vực phát triển phần
mềm.

• Nó có các chức năng như: đánh dấu cú pháp, tự động canh lề, cũng như biên dịch và upload chương trình
lên board.

16

Giao diện của Arduino IDE

Vùng lệnh

Vùng viết chương trình

Vùng thơng báo

17


Thiết kế mơ hình hệ thống hỗ trợ đậu xe

• Các bộ phận của hệ thống được mơ hình hóa như sau:
- ECU: sử dụng arduino mega 2560
- Bộ chấp hành: sử dụng motor encoder GA25 V1
- Cảm biến: sử dụng cảm biến siêu âm HC- SR04

18


19


Thuật tốn điều khiển mơ hình hệ thống hỗ trợ đậu xe

• Cách 1: đếm xung encoder trong một đơn vị thời gian suy ra vận tốc bánh xe. Dùng vận tốc tính được nhân
với thời gian xe đi qua khơng gian đỗ xe tìm được chiều rộng của khơng gian đỗ xe.

• Cách 2: đo chiều rộng của khơng gian đỗ xe thông qua sự thay đổi khoảng cách giữa mơ hình với vật cản tại
khơng gian đỗ xe.

20


Kết quả đạt được

• Mơ hình thực hiện việc đậu xe trong vịng 1 thao tác.
• Đậu xe song song, giữa 2 vật cản hoặc 1 sau 1 vật cản.
• Việc đậu xe nhanh chóng, tương đối chính xác và ổn định.

21


22


23


THE END!!!

Cảm ơn quý thầy đã theo dõi phần thuyết trình của nhóm em, chúc q thầy
thật nhiều sức khỏe!

24