i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi, đề tài được thực hiện tại bộ
môn Ô tô, trường Đại học Giao Thông Vận Tải dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Đào
Mạnh Hùng và TS. Nguyễn Khắc Huân. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn
là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Tác giả
Nguyễn Anh Tuấn
ii
LỜI CẢM ƠN
Xin trân trọng cảm ơn tới Thầy Đào Mạnh Hùng và Thầy Nguyễn Khắc Huân
đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện luận án. Trân trọng gửi lời cảm ơn đến
toàn thể các Thầy tại bộ môn Cơ khí Ô tô đã hướng dẫn, tư vấn, đóng góp ý kiến trong
quá trình thực hiện luận án.
Trân trọng cảm ơn các Thầy Cô, đồng nghiệp Trường Đại học Giao Thông vận
tải, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Cao đẳng Lý Tự
Trọng Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi và góp ý trong quá trình thực
hiện luận án.
Trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ
trong quá trình thực hiện luận án.
Tác giả
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................. xi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................. 4
1.1. Tổng quan về ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô .......................................... 4
1.1.1. Khái quát về an toàn chuyển động ................................................................. 4
1.1.2. Ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô .......................................................... 4
1.1.3. Bánh xe dẫn hướng ...................................................................................... 10
1.1.4. Quá trình phát triển hệ thống lái trên ô tô .................................................... 11
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài và trong nước ......................................................... 18
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................ 18
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................. 22
1.3. Xác định mục tiêu, đối tượng, phương pháp và nội dung nghiên cứu của luận án . 23
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 23
1.3.3. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 24
1.3.4. Nội dung nghiên cứu của đề tài ................................................................... 24
1.4. Kết luận chương 1 ............................................................................................... 24
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ VÀ HỆ
THỐNG LÁI.................................................................................................................. 26
2.1. Xây dựng mô hình chuyển động của ô tô ........................................................... 26
2.1.1. Mô hình động lực học ô tô chuyển động trong mặt phẳng .......................... 26
2.1.2. Mô hình động lực học của bánh xe đàn hồi ................................................. 29
2.1.3. Mô hình xác định tải trọng tác dụng lên các bánh xe .................................. 32
2.2. Xây dựng mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô .......................................... 33
2.2.1. Sơ đồ khối mô phỏng chuyển động ô tô trong mặt phẳng ........................... 33
2.2.2. Sơ đồ thuật toán ........................................................................................... 34
2.2.3. Sơ đồ mô phỏng Matlab - Simulink ............................................................. 35
2.3. Xây dựng mô hình hệ thống lái ô tô ................................................................... 37
2.3.1. Mô hình hệ thống lái tích cực ...................................................................... 37
iv
2.3.2. Mô hình toán học hệ thống lái tích cực ........................................................ 40
2.4. Mô hình mô phỏng hệ thống lái .......................................................................... 49
2.4.1.Sơ đồ khối mô phỏng động lực học ô tô chuyển động trong mặt phẳng với
hệ thống lái ............................................................................................................. 49
2.4.2. Sơ đồ thuật toán mô phỏng hệ thống lái tích cực ......................................... 51
2.4.3. Sơ đồ Matlab - Simulink mô phỏng hệ thống lái ......................................... 52
2.5. Kết luận ............................................................................................................... 53
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG CỦA
Ô TÔ VỚI HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC ..................................................................... 54
3.1. Thiết kế bộ điều khiển ........................................................................................ 54
3.1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 54
3.1.2. Sơ đồ khối động lực học chuyển động của ô tô với hệ thống lái tích cực ... 54
3.1.3. Thiết kế bộ điều khiển AFS - Fuzzy Logic .................................................. 55
3.1.4. Thiết kế bộ điều khiển Fuzzy logic của mô tơ với hệ thống lái tích cực ..... 61
3.2. Mô phỏng khảo sát chuyển động của ô tô với tác động điều khiển tỉ số truyền
của hệ thống lái .......................................................................................................... 62
3.2.1. Khảo sát chuyển động của ô tô khi quay vòng trong các điều kiện khai thác
khác nhau ............................................................................................................... 62
3.2.2. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển động thẳng ............................... 69
3.2.3. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển làn ............................................ 72
3.3. Kết luận chương 3 ............................................................................................... 75
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ........................................................... 76
4.1. Mục đích, nhiệm vụ và đối tượng thí nghiệm..................................................... 76
4.1.1. Mục đích thí nghiệm .................................................................................... 76
4.1.2. Đối tượng thí nghiệm ................................................................................... 76
4.1.3. Điều kiện thí nghiệm .................................................................................... 77
4.2. Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống lái tích cực AFS ...................................... 78
4.2.1. Kết cấu cơ khí hệ thống lái và cầu trước ...................................................... 78
4.2.2. Bộ phận tạo tải ............................................................................................. 80
4.2.3. Cụm đo góc quay bánh xe dẫn hướng .......................................................... 81
4.2.4. Cảm biến đo góc quay .................................................................................. 81
4.2.5. Máy tính kết nối ........................................................................................... 81
4.2.6. Cấu trúc điều khiển động cơ một chiều không chổi than (BLDCM) ........... 82
4.2.7. Chế tạo bộ điều khiển mô tơ của hệ thống lái tích cực ................................ 87
4.3. Quy trình thí nghiệm khảo sát chuyển động của ô tô với hệ thống lái tích cực . 93
v
4.4. Kết quả thí nghiệm khảo sát chuyển động quay vòng của ô tô (J-turn) ............. 94
4.4.1. Khi độ cứng ngang lốp trước nhỏ hơn độ cứng ngang lốp sau .................... 95
4.4.2 Khi độ cứng ngang lốp trước lớn hơn độ cứng ngang lốp sau ...................... 97
4.5. Kết quả khảo sát quỹ đạo của ô tô khi chuyển động thẳng ................................ 99
4.5.1. Quỹ đạo chuyển động của ô tô dưới tác động của lực gió ngang ................ 99
4.5.2. Khảo sát quỹ đạo chuyển động của ô tô khi thay đổi tốc độ ..................... 100
4.6. Khảo sát chuyển động của ô tô khi chuyển làn ................................................ 101
4.7. Phương pháp đánh giá sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm ........................... 102
4.8. So sánh đánh giá kết quả giữa thực nghiệm với mô phỏng lý thuyết ............... 103
4.9. Kết luận chương 4 ............................................................................................. 105
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 106
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ................................................... 108
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 113
PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................. 114
PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................. 129
PHỤ LỤC 3 ................................................................................................................. 143
PHỤ LỤC 4 ................................................................................................................. 148
