Đề tài Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch
MỤC LỤC
Trang
Giới thiệu chung . 4
Lý do chọn đề tài . . . . . 4
Bố cục của đồ án. . .5
Chương I : Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
1.1.Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS. 6
1.2. Nội dung , nhiệm vụ của đề tài. 7
1.3. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.8
Chương II : Hệ thống chống bó cứng bánh xe
2.1. Lực và mô men tác động lên xe trong trong mặt phẳng dọc. . 9
2.2. Cơ sở lí thuyết về điều hòa lực phanh chống bócứng bánh xe khi phanh . 17
2.3. Sự bám của bánh xe với mặt đường 27
2.4. Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS. 33
2.5. Sơ đồ của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) . 40
2.6. Quá trình điều khiển của ABS . 46
2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cả cơ cấu ABS .55
2.8. Các trạng thái phanh 65
Chương III : Mô phỏngbằng Matlab - Simulink
3.1 Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink; Matlab - State flow 67
3.2. Sơ đồ mô phỏng . 69
3.3. Mô phỏng các cụm của hệ thống 71
Chương IV : Kết quả mô phỏng và phân tích
4.1. Trường hợp 1 : . 90
4.2. Trường hợp 2 : . 92
4.3. Trường hợp 3 : . 95
4.4. Trường hợp 4: . 97
4.5. Trường hợp5: bốn bánh hệ số bám khác nhau 101
4.6. Kết luận và kiến nghị . 103
dưới 10(km/h) nên lúc đó momen phanh được điều khiển dao động với biên độ nhỏ gia tốc góc bánh xe giảm nhanh tuyến tính về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 47m,thời gian phanh khoảng 4.2 giây 4.2. Trường hợp 2 : đang chạy đều trên đường nhựa ướt hoặc đường bê tông ướt phanh đột ngột với, Hình 4.11- đồ thị vận tốc Hình 4.12-đồ thị quãng đường phanh www.oto-hui.com Hình 4.13- Mômen phanh bánh sau trái Hình 4.14-Mômen phanh bánh trước phải Hình 4.15-Mômen phanh bánh sau phải Hình 4.16- Mômen phanh bánh trước trái Hình 4.17-Vận tốc góc bánh trước trái Hình 4.18-Vận tốc góc bánh sau phải www.oto-hui.com Hình 4.19-Vận tốc góc bánh trước phải Hình 4.20-Vận tốc góc bánh sau trái * Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn trường hợp1 nên quãng đường phanh dài hơn,thời qian phanh lâu hơn trường hợp1 Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.4 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 650(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 60(rad/s) xuống còn 48(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 8 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 85m,thời gian phanh khoảng 8.5 giây www.oto-hui.com 4.3. Trường hợp 3 : đang chạy đều trên đường cát khô hoặc đường đá sỏi khô phanh đột ngột với, Hình 4.21- Đồ thị vận tốc Hình 4.22-Đồ thị quãng đường phanh Hình 4.23- Mômen phanh bánh sau trái Hình 4.24-Mômen phanh bánh trước phải www.oto-hui.com Hình 4.25- Mômen phanh bánh sau phải Hình 4.26- Mômen phanh bánh trước trái Hình 4.27-Vận tốc góc bánh trước trái Hình 4.28-Vận tốc góc bánh sau phải Hình 4.29-Gia tốc góc bánh trước phải Hình 4.30-Gia tốc góc bánh sau trái www.oto-hui.com * Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn 2 trường hợp trên nên quãng đường phanh dài hơn,thời qian phanh lâu hơn cả 2 trường hợp,mômen phanh cực đại của cả 4 bánh đều nhỏ hơn trường hợp trên Mpmax = 560 (Nm) Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.4 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 560(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 60(rad/s) xuống còn 48(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 9 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 100m,thời gian phanh khoảng 9.5 giây 4.4. Trường hợp 4 : đang chạy đều trên đường đất sét khô hoặc đường đất quê khô phanh đột ngột với, HHinh 4.31- Đồ thị vận tốc Hình 4.32-Đồ thị quãng đường phanh www.oto-hui.com Hình 4.33- Mômen phanh bánh sau trái Hình 4.34- Mômen phanh bánh trước phải Hình 4.35- Mômen phanh bánh sau phải Hình 4.36- Mômen phanh bánh trước trái Hình 4.37-Vận tốc góc bánh trước trái Hình 4.38-Vận tốc góc bánh sau phải www.oto-hui.com Hình 4.39-Vận tốc góc bánh trước phải Hình 4.40-Vận tốc góc bánh sau trái * Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường lớn hơn và vận tốc lúc bắt đầu phanh nhỏ hơn trường hợp 2và3 nên quãng đường phanh ngắn hơn,thời qian phanh ít hơn cả 2 trường hợp,mômen phanh cực đại của cả 4 bánh đều lớn hơn trường hợp trên Mpmax = 760 (Nm) Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 54(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng nhanh,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường lớn hơn trường hợp 2 và 3,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.5 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 760(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 48(rad/s) xuống còn 35(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 4 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 37m,thời gian phanh khoảng 4.6 giây www.oto-hui.com 4.5. Trường hợp 5 : đang chạy đều trên đường nhựa khô hoặc đường bê tông khô nhưng hệ số bám của 4 bánh khác nhau phanh đột ngột với, Hình 41 : Đồ thị vận tốc Hình 42 :Đồ thị quãng đường phanh Hình 43 : vận tốc góc bánh trước phải Hình 44 : vận tốc góc bánh sau trái www.oto-hui.com Hình 45 : vận tốc góc bánh trước trái Hình 46 : vận tốc góc bánh sau phải Hình 47 : Momen phanh bánh sau trái Hình 48 : momen phanh bánh trước phải Hình 49 : Momen phanh bánh sau phải Hình 50 : Momen phanh bánh trước trái www.oto-hui.com * Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường ở 4 bánh là khác nhau nên mômen phanh của cả 4 bánh khác nhau Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng nhanh,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường lớn hơn trường hợp 2 và 3,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.5 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 760(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 48(rad/s) xuống còn 35(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 3 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 37m,thời gian phanh khoảng 4.6 giây 4.6. Kết luậnvà Kiến nghị 4.6.1. Kết luận a). Đề tài đã đạt được mục tiêu và nội dung đặt ra, có ý nghĩa nghiên cứu và tìm hiểu trong trình bày giảng dạy, đánh giá cụ thể qua các nội dung sau: - Đã nghiên cứu về lý thuyết cơ bản của quá trình phanh ôtô; lý thuyết và chế độ điều khiển của hệ thống ABS trên cơ sở các tài liệu và hệ thống thực tế trên xe; - Phân tích bản chất vật lý cơ bản, công thức và ứng dụng phần mềm Matlab Simulink, Matlab- Statefow để diễn tả, mô phỏng trạng thái làm việc các phần tử của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS. Quá trình mô phỏng đã hoàn thành các nội dung: + Xây dựng được mô hình mô phỏng; + Xác định giá trị các thông số của mô hình mô phỏng; + Xác định các thông số (điều kiện, tín hiệu) đầu vào, đầu ra, thông số nhập của ECU. + Xác định kết quả xuất ra: Vận tốc của xe, vận tốc góc bánh xe, mô men phanh sinh ra tại bánh xe chủ động, độ trượt của bánh xe khi khi phanh, của hệ thống ABS … + Xác định và đánh giá được bằng kết quả (dưới dạng đồ thị ) trong trường hợp hệ số bám giữa lốp xe với mặt đường thay đổi . + Đề tài có ý nghĩa thực tiễn là đóng góp vào nghiên cứu khoa học chuyên ngành ô tô. b)-Tuy nhiên, do thời gian, kinh phí có hạn nên đề tài còn có một hạn chế sau đây trong quá trình thực hiện đề tài - Chưa tiến hành thực nghiệm để kiểm nghiệm kết quả, mới dừng lại ở nghiên cứu lý thuyết. - Mới xét ô tô chuyển động và phanh trên đường thẳng,đường bằng chưa xét tới ô tô phanh gấp trên đường vòng và đường dốc... 4.6.2. Hướng phát triển của đề tài và kiến nghị 1. Xét thêm ảnh hưởng của các yếu tố trong trường hợp ô tô phanh trên đường vòng và đường dốc, sự biến thiên của phản lực đường tác dụng lên bánh xe. 2. Hoàn thiện ECU để ô tô có thể đáp ứng và điều khiển tốt trong điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh. www.oto-hui.com LỜI KẾT Trong thời gian làm đồ án em đã khẩn trương thu thập tài liệu, đọc, cùng với các kiến thức đã học để thực hiện đề tài. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện em đã gặp không ít những khó khăn , song với sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoa , đặc biệt là thầy Đồng minh Tuấn đã giúp em hoàn thành được đồ án. Qua đó giúp em hiểu sâu hơn về qui trình thiết kế đồ án mô phỏng nói riêng cũng như qui trình thiết kế đồ án nói chung, qua đây cũng giúp em biết cách tập hợp tài liệu kết hợp cùng với kiến thức của mình đã học để thiết kế một hệ thống chi tiết máy . Với đồ án tốt nghiệp này,em thực hiện đã nâng cao nhiều kiến thức cho bản thân em và là tài liệu cho công tác của em sau này.Nó giúp em nâng cao khả năng ứng dụng máy tính trong thiết kế tính toán Tuy nhiên do tài liệu tham khảo còn thiếu, kiến thức của bản thân em hạn chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi những thiếu xót nhất định. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô cùng các bạn để nội dung đồ án của em được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên , Ngày 20 Tháng 08 Năm 2009 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Khương www.oto-hui.com www.oto-hui.com
File đính kèm:
- Đề tài Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch.pdf