Ứng dụng phần mềm matlab mô phỏng hệ thống trợ lực lái điện tử

Chia sẻ: Mộ Dung Vân Thư | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Ứng dụng phần mềm matlab mô phỏng hệ thống trợ lực lái điện tử" nhằm tìm hiểu để hiểu rõ hơn về cấu tạo, chức năng, nguyên lí hoạt động và ứng dụng phần mềm matlab mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện tử. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng phần mềm matlab mô phỏng hệ thống trợ lực lái điện tử

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN TỬ Phạm Văn Long, Trần Minh Trí* Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: Nguyễn Văn Giao TÓM TẮT Công nghệ và kĩ thuật luôn là những thứ phát triển mạnh mẽ nhất trong suốt thời kì công nghiệp hóa. thời kì mà được xem là. Thời kỳ mà được xem là bước chuyển mình có tầm ảnh hưởng lớn đến thế giới, vũ trụ và con người. Một trong số đó là trang sử hào nhoáng trong quá trình phát triển của ngành công nghiệp ô tô. Phương tiện phổ biến nhất của thế kỷ 21. Chúng ta đã tạo ra được những dòng xe cao cấp và hiện đại, đi cùng với nó là sự tiện nghi, an toàn rất được chú trọng nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra sự êm ái và an toàn khi vận hành phương tiện. Hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng nhất quyết định an toàn và sự trải nghiệm tuyệt vời nhất của một chiếc xe. Chính vì vậy, nhóm chúng em đã đi tìm hiểu để hiểu rõ hơn về cấu tạo, chức năng, nguyên lí hoạt động và ứng dụng phần mềm matlab mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện. 1. TỔNG QUAN Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô. Trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, 83
đi thẳng… Hệ thống lái trên ô tô có nhiệm vụ giúp ô tô chuyển hướng theo ý muốn của người lái và đảm bảo tâm quay của các bánh xe tuân thủ theo đúng động học quay vòng. Có thể thay đổi hướng chuyển động bằng cách: Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng. Thay đổi mô men xoắn ở bánh sau chủ động. Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên. Hệ thống lái có nhiều loại, thông thường bao gồm các bộ phận chính như: - Vành lái: là cơ cấu điều khiển nằm trên buồng lái, chịu tác động trực tiếp của người điều khiển. - Cơ cấu lái: là một hộp giảm tốc được bố trí trên khung hoặc vỏ của ôtô đảm nhận phần lớn tỉ số truyền của hệ thống lái - Dẫn động lái: bao gồm đòn quay đứng, đòn kéo dọc, hình thang lái, đòn quay ngang, có nhiệm vụ liên kết cơ cấu lái với bánh xe và dẫn động cho bánh xe dẫn hướng - Trợ lực lái: Trợ lực lái có thể có hoặc không. Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái bằng nguồn năng lượng từ bên ngoài. Nó thường được sử dụng trong các xe có tải trọng vừa và lớn. 2. HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN 2.1. Mô hình động EPS Trong hệ thống lái trợ lực điện được mô tả trong công trình này, cấu trúc bao gồm một tay lái kiểu cột với vô lăng, cột lái và thanh răng và thanh răng bố trí cho các bánh xe. Cảm biến mô-men xoắn đã được gắn trên vô lăng để xác định mô-men xoắn của người lái. Công việc này sử dụng một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có bố trí bánh răng cho trục lái để cung cấp hỗ trợ mô-men xoắn. Tín hiệu mô-men xoắn từ cảm biến mô-men xoắn được gửi đến Bộ điều khiển điện tử (ECU), Tùy thuộc vào điều kiện lái xe, lượng mô-men xoắn hỗ trợ khác nhau được tạo ra bởi mô-tơ, tác động lên các bánh xe thông qua bố trí thanh răng và bánh răng. Logic hỗ trợ và kiểm soát cụ thể cho điều kiện lái xe được thực hiện trong ECU. Cấu trúc hệ thống EPS cơ bản được thể hiện trong hình 1. Hình 1. Cấu trúc hệ thống EPS cơ bản Sơ đồ khối Simulink để nghiên cứu mô phỏng hệ thống EPS dựa trên các phương trình (1) và (3) được thể hiện trong hình 2. 84
Hình 2: sơ đồ khối động của EPS 2.2. Mô hình động cơ PMSM Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu được mô hình hóa trong Matlab/Simulink có stato dây quấn ba pha. Nó là một động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong 6 cực. Mô hình toán học của PMSM được mô tả bằng các phương trình (4), (5), (6) và (7). (4) (5) (6) Phương trình momen xoắn dưới đây cho momen xoắn của rôto: (7) Trong đó Va là điện áp trục d, Va, là điện áp trục q và Va là điện áp thứ tự 0, on là tốc độ quay cơ của rôto. N là số cặp cực nam châm vĩnh cửu của rôto và T là mômen xoắn của rôto. 2.3. Mô hình Bộ điều khiển điện tử (ECU) Bộ điều khiển điện tử bao gồm logic hỗ trợ được thực hiện bằng cách sử dụng đầu vào mô-men xoắn vô lăng và tốc độ xe, Nó chọn một mô-men xoắn thích hợp cần thiết cho động cơ hỗ trợ sử dụng dòng điện phản hồi và dòng điện cần thiết để phát triển mô-men xoắn động cơ hỗ trợ sử dụng PI bộ điều khiển. Logic được thực hiện trong ECU là: 85
Đặc điểm hỗ trợ của hệ thống EPS được thể hiện như hình 3. Hình 3: đặc điểm hỗ trợ cho hệ thống EPS Ở đây Td là mô-men xoắn của trình điều khiển, Td0, Tdmax là mô-men xoắn tối thiểu và mô-men xoắn cực đại. tương ứng. Logic được thực hiện là: + Nếu mô-men xoắn của trình điều khiển nhỏ hơn Td0thì động cơ không cung cấp bất kỳ hỗ trợ bổ sung nào vì mô-men xoắn cần thiết để lái xe thấp. + Nếu mô-men xoắn của trình điều khiển nằm giữa Td0 Tdmax thì logic hỗ trợ tuân theo phương trình (9) khi xem xét tốc độ của xe. + Nếu mô-men xoắn của trình điều khiển lớn hơn Tdmax thì động cơ sẽ cung cấp mô-men xoắn định mức Tx. 2.4. Mô hình EPS với PMSM Hệ thống lái trợ lực điện bao gồm một hệ thống con cơ khí, Bộ điều khiển lái và động cơ PMSM. Hình 7 minh họa hệ thống lái trợ lực điện hoàn chỉnh được mô hình hóa bằng Matlab/Simulink. Hệ thống con cơ khí được thể hiện trong hình 2. ECU điều khiển được thể hiện trong hình 4 và mô hình PMSM được kết hợp để tạo thành mô hình mô phỏng EPS hoàn chỉnh như thể hiện trong hình 4. 86
Hình 4. Hệ thống EPS hoàn chỉnh với ECU điều khiển và động cơ PMSM 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Hình 5, hình 6 thể hiện mô-men lái, mô-men xoắn cần thiết và mô-men xoắn hỗ trợ do động cơ cung cấp cho các tốc độ xe khác nhau. + Tốc độ xe đạt ở mức 60 km/h: Hình 5. Momen lái và momen hỗ trợ ở tốc độ 60km/h + Tốc độ xe đạt ở mức 8 km/h: 87
Hình 6. Momen lái và momen hỗ trợ ở tốc độ 8 km/h Như có thể quan sát trong hình 6, khi mô-men trợ lực lớn hơn mô-men lái, điều này có nghĩa là: khi xe đang chạy ở tốc độ thấp trong khi vào cua hoặc khi đỗ xe, mô-men hỗ trợ cung cấp mô-men xoắn cao hơn nhiều cho các bánh xe để xe dễ dàng đánh lái với nỗ lực ít hơn. Hình 7. Dòng điện vuông góc dạng sóng Như có thể thấy từ hình 7, dòng điện trên trục q có thành phần sóng hài, điều quan trọng là giảm sóng hài từ dòng điện phản hồi. Điều này có thể được thực hiện bằng addin bộ lọc thứ tự đầu tiên phần phản hồi của dòng điện động cơ. Do đó, với việc giảm dòng nội dung gợn, có thể giảm gợn mô-men xoắn động cơ để vận hành trơn tru. 4. KẾT LUẬN Trong bài báo này, hệ thống EPS hoàn chỉnh sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu làm động cơ hỗ trợ, được phát triển bằng mô hình Matlab/Simulink và được mô phỏng cho các điều kiện đầu vào khác nhau. Mô-men xoắn động cơ được điều khiển bằng cách sử dụng dòng điện phản hồi. Hệ thống cơ khí được xây dựng bằng mô hình động. Kết quả thu được cho các đầu vào trình điều khiển khác nhau và điều kiện lái xe khác nhau. Mô hình mô phỏng đã phát triển có thể được sử dụng để kiểm tra các động cơ khác nhau về kích thước và loại. Để có hiệu suất EPS tốt hơn, việc lựa chọn động cơ phù hợp có thể được thực hiện bằng mô hình này. 88