B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
TRƯNG ĐI HC BÁCH KHOA HÀ NI
TRN QUANG HÀ
XÂY DNG MÔ HÌNH CHN ĐOÁN TRNG THÁI K
THUT H THNG VSC TRÊN Ô TÔ
Chuyên ngành: K thut Cơ khí động lc
Mã s: 62520116
TÓM TT LUN ÁN TIN SĨ
K THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LC
Hà Ni - 2017
Công trình được hoàn thành ti:
TRƯNG ĐI HC BÁCH KHOA HÀ NI
Người hướng dn khoa hc:
1. PGS.TS Phm Hu Nam
2. TS Chu Mnh Hùng
Phn bin 1: PGS.TS Nguyễn Văn Tần
Phn bin 2: PGS.TS Đào Mạnh Hùng
Phn bin 3: PGS.TS Lê Văn Học
Luận án được bo v trưc Hi đồng đánh giá luận án tiến sĩ
cp Trưng hp ti Trường Đại hc Bách khoa Hà Ni.
Vào hi ……. gi, ngày …….. tháng ……… năm ……..
Có th tìm hiu lun án tại thư viện:
1. Thư viện T Quang Bu - Trưng ĐHBK Hà Ni
2. Thư viện Quc gia Vit Nam
-1-
M ĐẦU
1. Tính cp thiết ca đ tài
S ng và chng loi xe ô tô hin đi chiếm t l ln trong s các xe ô tô s
dng trong c hin nay.Trên ô tô hin đi, các h thng có ĐKĐT li thưng là các
h thng chính ca xe (nh thng cp nhiên liu cho đng cơ, h thng đm bo an
toàn chuyn đng (h thng phanh, h thng lái)…Do cu trúc các h thng có
ĐKĐT phc tp hơn nhiu so vi các h thng thun cơ khí trên ô tô trưc đây, thêm
na, các li xy ra trong h thng li thưng tp trung vào phn “điu khin đin t
nên chn đoán TTKT các h thng có ĐKĐT khác vi các h thng thun cơ khí (trên
các ô tô thế h cũ) phi có thêm chn đoán TTKT ca phn điu khin đin t.
Phn chn đoán này là khâu rt quan trng và tng phi thc hin trưc tiên trong
quy trình chn đoán k thut, sa cha xe.c phương pháp s dng trong chn đoán
các h điu khin đin t trên ô chưa đưc nghiên cu nhiu nên vic nghiên cu
y dng mô hình chn đoán pt hin li trong các h thng có ĐKĐT trên ô tô là
rt cn thiết đ có th làm cơ s khoa hc cho vic ch động thiết kế chế to các h
thng chn đoán ca công nghip ô tô trongc thay vì b động mua, cũng nkhai
thác các thiết b chn đoán nhp ngoi.
2. Ni dung nghiên cu
Nghiên cu lý thuyết: phân tích la chn phương pháp chn đoán phát hin li
các h thng ĐKĐT trên ô tô; nghiên cu cơ s khoa hc ca s dng logic m
Takagi-Sugeno (T-S) trong mô t các h thng ĐKĐT trên ô tô;y dng mô hình
chn đoán phát hin li các h thng có điu khin đin t bng m T-S.
Nghiên cu thc nghim: tiến hành th nghim đánh giá TTKT ca h thng
VSC trên xe Toyota Camry thông qua các tr s đo ca các cm biến ca h thng:
cm biến góc quay nh lái, cm biến gia tc bên, tc đ góc quay thân xe và tc đ
chuyn đng ca ô tô trên đưng vòng.
3. Ý nghĩa khoa hc và thc tin
- Ý nghĩa khoa hc ca đ tài:
Vic la chn phương pháp chn đn TTKT cũng nhưy dng mô hình chn
đoán phát hin trng thái làm vic có li ca các h thng ĐKĐT trên ô tô s
s khoa hc cho phương pp lun chung cũng như cho thiết kế, chế to các h thng,
thiết b chn đoán TTKT ô tô.
Lun án đã s dng mt công c tiến b là h suy din m Takagi-Sugeno đ
xây dng mô hình chn đoán TTKT các h thng có ĐKĐT trên xe ô tô hin đi.
Vic xây dng đưc mô hình cũng như t thiết kế chế to b thu thp d liu t
ECU, xây dng phn mm chn đoán phát hin li ca h thng VSC s góp phn
nâng cao ng lc ch động trong thiết kế, chế to các trang thiết b chn đoán ca
ngành công nghp ô tô trong c.
- Ý nghĩa thc tin, cp thiết ca đ tài:
Mô hình bao gm b thu thp d liu t ECU, phn mm chn đoán có th s
dng đ chn đoán phát hin trng thái làm vic có li ca h thng VSC trên xe
Toyota Camry phc v thiết thc cho công vic sa cha ô tô ti các xưng sa cha xe.
Trên s mô hình chn đoán đã đề xut có th thiết kế, chế to các thiết b
chn đoán phc v cho nhu cu chn đn sa cha ô tô trong nưc mt cách ch
động; gim mc đ ph thuc vào các trang thiết b nhp ngoi. Trong điu kin ngành
Công nghip sn xut ô tô trong nưc đang có tim năng phát trin, nh chính sách h
-2-
tr ca Nhà c, vic ch động v phương pháp lun, thiết kế, chế to thiết b chn
đoán phc v khai thác, sa cha c xe ô trong c sn xut là nhu cu thiết thc
và cp thiết.
4. Các đim mi ca lun án
Phương pháp chn đn phát hin li trên cơ s mô hình cu trúc có nguyên lý
và cách thiết kế khác so vi các phương pháp chn đoán phát hin li trên cơ s d
liu thng kê tng s dng trong chn đoán và sa cha ô tô hin nay. Phương pháp
này cho phép s dng các quan h vt lý, các kiến thc đã biết v h thng đ y
dng mô hình chn đoán, gim đưc khi lưng và thi gian tiến hành thu thp các s
liu thng kê, kinh nghim v các li, các TTKT khác nhau ca h thng trong quá
trình s dng.
S dng b quan sát m cho phép mô t h thng hiu qu n trong trưng
hp h thng phi tuyến, các d liu không đưc đy đ hoc phi quan sát t thc
nghim. Đc bit trong lun án s dng công c h m T-S. Công c này cho phép kết
hp s dng các quan h vt lý đã biết v h thng VSC (biu din quan h toán hc
gia các thông s) và các s liu đo đc thng kê nh đó gim bt đưc khi lưng
thng kê, đo đc thu thp d liu khi xây dng mô hình h thng.
5. Cu trúc ca lun án
Lun án bao gm 113 trang, phn m đầu (4 trang); chương 1. Tng quan vn
đề nghiên cu (32 trang); cơng 2. s lý thuyết để y dng mô hình chn đoán
phát hin li bng m Takagi-Sugeno (21 trang); chương 3. Xây dng mô hình để
chn đoán pt hin trng thái làm vic có li ca h thng VSC trên xe TOYOTA
Camry (29 trang); Chương 4. Nghiên cu thc nghim (26 trang); Kết lun chung và
các kiến ngh (1 trang).
Các tài liu tham kho đưc s dng trong lun án (53 tài liu). Danh mc các
công trình NCKH và bài báo liên quan đến ni dung lun án đã ng b (5 công trình);
Phn các ph lc (4 ph lc) Các bng biu (13) và đ th hình v (115).
CHƯƠNG 1. TNG QUAN V VN ĐỀ NGHIÊN CU
1.1. Đc đim chn đoán TTKT các h thng có ĐKĐT trên ô tô
Chn đoán TTKT phương pháp s dng các cm biến, trang thiết b đo các
thông s m vic ca h thng đ đánh giá TTKT không m gián đon s m
vic. Nhim v đầu tiên ca chn đoán xác đnh thng làm vic bình tng hay có
xut hin li. Pt hin h thng có li làc đu tiên ca chn đoán, bưc tiếp theo
là xác đnh v trí, nguyên nhân gây ra li.
Để đánh giá TTKT ca ô tô có trang b ĐKĐT thì phương pháp ti ưu là s
dng ngay các cm biến có sn ca h thng trên xe tích hp các thiết b đo, phân tích
x lý d liu trong quá trình chn đoán đánh giá TTKT các h thng trên xe mà không
làm gián đon s làm vic ca h thng. Tính ưu vit ca phương pháp này là có th
đánh giá TTKT, phát hin hư hng mà không cn tháo ri hoc làm gián đon s m
vic. Phương pháp chn đoán này là khách quan.
1.2. Phân tích các phương pháp phát hin li trong h thng có ĐKĐT
- Li đưc đnh nghĩa đ sai lch quá mc cho phép ca ít nht mt thông
s cu trúc (thông s làm vic) ca h thng so vi các giá tr chun (hoc giá tr cho
phép) ca nó. Li là mt trng thái mà nếu vn đ h thng tiếp tc làm vic (vi trng
thái đó) th dn đến s c hoc làm hư hng ca h thng. Mc tiêu đu tiên ca
chn đoán TTKT mt h thng xác đnh xem s m vic ca h thng là bình
-3-
thưng hay có li.
- ng vic chn đoán có th phân chia ra hai c (hai th tc), bao gm:
phát hin trng thái li và xác đnh v trí xy ra li.
+ Phát hin trng thái li là th tc nhm phát hin s sai lch qmc cho
phép ca ít nht mt thông s làm vic ca h thng.
+ Xác đnh v trí xy ra li là th tc nhm khoanh vùng v trí xy ra li, đánh
giá tính cht, mc đ ca li.
- Phân tích chọn phương pháp phát hiện lỗi trong hệ thống có ĐKĐT
Để phát hin li, cn tính toán và đánh giá lưng sai lch r gia tr s ca các
thông s m vic hin thi ca h thng so vi các thông s tính toán trong thiết kế
hoc các giá tr cho phép khi vn hành đưc nhà chế to quy đnh. Có nhiu phương
pháp phát hin li đã đưc nghiên cu và ng dng như: phát hin li theo giá tr
ngưng c định, phát hin li trên cơ s lp mô hình h thng thc, phát hin li trên
s mô hình tín hiu [12,17,18, 19,39].
Trong các h thng k thut hin đi (như trên
ô tô), các h thng điu khin đin t đưc s
dng ph biến, trên cơ s phân tích vai trò các
tín hiu ca cm biến và cơ cu chp hành
trong h thng ĐKĐT, chn phương pháp chn
đoán phát hin li trên cơ s mô hình là hp lý,
hiu qu và tiết kim. Mô hình lý thuyết t
h thng thc s dng trong h thng chn
đoán có th là loi mô nh đnh lưng (thưng
là các mô hình toán hc) hoc là các mô hình
xây dng trên cơ s tri thc (ví d như mô hình
trên s logic m (FL), nh trên s
mng ron (NN) hoc mô hình mng ron
- m (FNN).
S dng mô hình toán hc t h
thng các ưu đim cơ bn là biu din các thành phn ca h thng mt cách rõ
ràng, tưng minh. Tuy nhiên, trong thc tế, có nhiu yếu t nh ng khiến cho các
biu thc toán hc không th t chính xác quá trình làm vic ca h thng thc
như: các nhiu lon, hn chế ca thiết b đo, các sai s chế to cho phép...
Mô hình logic m (FL) là mô hình x lý thông tin phng theo cách tư duy ca
con ngưi.nh là tp hp các lp lun dng ngôn ng ca con ngưi đ x
thông tin, mô t các trng thái ca h thng trên cơ s các d liu quan sát kết hp vi
các kiến thc hiu biết v h thng cn t. đ cu trúc ca m trình bày trên
Hình 1.13.
Có hai h suy din tiêu biu là h suy din Mamdani và h suy din Takagi-
Sugeno (T-S). Trong đó h suy din T-
S đưc s dng rng rãi trong k thut
nhn dng, điu khin và chn đoán do
đặc đim <mnh đ kết qu> ca lut
IF.. THEN đưc biu din dưi dng
hàm s bc nht ca các biến đu vào
và ra: