Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I Tổng quan về hệ thống treo trên ôtô 1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống treo 1.1 Công dụng của hệ thống treo 1.2.Cấu tạo hệ thống treo 1.3 Phân loại hệ thống treo 1.4.Yêu cầu của hệ thống treo 2 Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống treo 2.1.Độ êm dịu chuyển động 2.2.Độ an toàn chuyển động 2.3.Không gian làm việc của hệ thống treo 3 Hệ thống treo và các tồn tại 4 Hệ thống treo tích cực và bán tích cực 4.1 Hệ thống treo bán tích cực 4.2 Hệ thống treo tích cực Chương II Mô hình dao động hệ thống treo tích cực 1 Xây dựng mô hình dao động ô tô 1.1 Các giả thiết khi xây dựng mô hình 1.2 Mô hình dao động 1/4 xe 2.Phương trình dao động 2.1 Hệ thống treo bị động ( Passive Suspensions) 2.2 Hệ thống treo tích cực ( Active Suspensions) Chương III Điều khiển hệ thống treo tích cực bằng thuật toán H2 - H SVTH : Trần Thanh Văn 1 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh 1 Cơ sở lý thuyết điều khiển bền vững 1.1 Khái niệm điều khiển bền vững 1.2 Chuẩn của tín hiệu 1.3 Không gian chuẩn Hardy 2 Bộ điều khiển tối ưu LQR/LQG 3 Bộ điều khiển bền vững 3.1 Bài toán H2 3.2 Bài toán H Chương IV :Khảo sát dao động ôtô 1 Mô hình toán học 2 Lựa chọn đối tượng khảo sát 3 Kết quả khảo sát 3.1 Không có điều khiển 3.2 Điều khiển bằng thuật toán bền vững H2 - H∞ Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục SVTH : Trần Thanh Văn 2 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Thông số kĩ thuật của ô tô khảo sát………………………… Bảng 4.2: Thông số kĩ thuật của hệ thống treo bị động……………… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu tạo hệ thống treo………………………………………… Hình 1.2 Phần tử đàn hồi kiểu khí……………………………………… Hình 1.3 Giảm chấn ống đơn……………………………………………… Hình 1.4 Bộ phận dẫn hướng ở hệ thống treo độc lập…………………… Hình 1.5 : Thanh ổn định…………………………………………………… Hình 1.6 Hệ thống treo phụ thuộc (1) và hệ thống treo độc lập (2)………… Hình 1.7 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi nhíp…………… Hình 1.8 Hệ thống treo phụ thuộc 4 thanh nối sử dụng phần tử đàn hồi lò xo xoắn… Hình 1.9 Hệ thống treo độc lập lọai hình thang………………………………… Hình 1.10 Hệ thống treo độc lập lọai Mac Pherson………………………………… Hình 1.11 Sự phụ thuộc của hệ số giảm chấn đến độ an toàn và êm dịu trong chuyển động của ôtô…………………………………………………………………………… Hình 1.12: Ưu điểm của xe trang bị hệ thống treo có điều khiển…………………… SVTH : Trần Thanh Văn 3 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.13: Đường đặc tính của giảm chấn trên hệ thống treo bán tích cực………… Hình 1.14 Sơ đồ mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ phận sinh lực Hình 1.15.Cấu tạo giảm chấn MR…………………………………………………… Hình 1.16 Đặc tính của giảm chấn từ hóa…………………………………………… Hình 1.17 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi kiểu On-Off………………… Hình 1.18 Giảm chấn CDC…………………………………………………… Hình 2.1: Mô hình dao động 1/4 xe Hình 2.2: Mô hình hệ thống treo bị động………………………………………… Hình 2.3: Mô hình hệ thống treo tích cực………………………………………… Hình 3.1 Sơ đồ bài toán LQR…………………………………………………… Hình 3.2: Sơ đồ bài toán H2 Hình 3.3 Cấu trúc mô hình bài toán H2 ………………………………………… Hình 4.1: Đặc tính tần số - biên độ dịch chuyển thân xe (không gian làm việc)… Hình 4.2: Đặc tính tần số - biên độ khả năng bám đường (độ an toàn)…………… Hình 4.3: Đặc tính tần số - biên độ gia tốc thân xe……………………………… Hình 4.4: Đặc tính biên độ - thời gian không gian làm việc……………………… Hình 4.5: Đặc tính biên độ - thời gian gia tốc thân xe…………………………… Hình 4.3: Đặc tính biên độ - thời gian khả năng bám đường……………………… Hình 4.7: Đặc tính tần số - biên độ dịch chuyển thân xe…………………………… Hình 4.8: Đặc tính tần số - biên độ độ khả năng bám đường ……………………… Hình 4.9: Đặc tính tần số - biên độ gia tốc thân xe………………………………… SVTH : Trần Thanh Văn 4 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh Hình 4.10: Đặc tính biên độ - thời gian không gian làm việc ……………………… Hình 4.11: Đặc tính biên độ - thời gian độ an toàn ……………………………… Hình 4.12: Đặc tính biên độ - thời gian gia tốc thân xe…………………………… Hình 4.13: Đặc tính tần số - biên độ dịch chuyển thân xe…………………………… Hình 4.14: Đặc tính tần số - biên độ khả năng bám đường………………………… Hình 4.15: Đặc tính tần số - biên độ gia tốc thân xe………………………………… SVTH : Trần Thanh Văn 5 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay nền công nghiệp ôtô trên thế giới đang phát triển rất mạnh mẽ, các hãng ôtô tập trung nghiên cứu theo hướng nâng cao tính tiện nghi, độ an toàn chuyển động, thân thiện với môi trường nhằm đem lại cảm giác thoải mái nhất cho người ngồi trên xe Hệ thống treo là một hệ thống quan trọng của ôtô, nó liên quan mật thiết tới độ an toàn và độ êm dịu chuyển động của ôtô, hệ thống treo có điều khiển đã phần nào thỏa mãn được các chỉ tiêu trên Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, kĩ thuật tính toán và kĩ thuật điều khiển, hệ thống treo điều khiển không ngừng được hoàn thiện về mô hình cũng như kĩ thuật điều khiển Chính vì vậy em đã mạnh dạn đi sâu nghiên cứu đề tài Điều khiển hệ thống treo tích cực bằng thuật toán H2 - H Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng cơ sở toán học điều khiển bền vững bằng thuật toán H2 - H cho hệ thống treo tích cực nhằm nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động Đánh giá ưu điểm của hệ thống treo tích cực có điều khiển bằng thuật toán H2 - H so với hệ thống treo bị động Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu phương pháp điều khiển hệ thống treo tích cực nhằm nâng cao độ êm dịu và độ an toàn chuyển động của ô tô Phương pháp nghiên cứu : Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm Matlab Nhiệm vụ nghiên cứu: SVTH : Trần Thanh Văn 6 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh - Tìm hiểu các loại giảm chấn bán tích cực, tích cực - Xây dựng cơ sở toán học điều khiển bền vững bằng thuật toán H2 - H cho hệ thống treo tích cực - Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống treo tích cực – mô hình 1/4 khối lượng - Khảo sát , đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô có hệ thống treo tích cực có điều khiển bằng thuật toán H2 - H Kết cấu đề tài: Bao gồm 4 chương: Chương I: Tổng quan về hệ thống treo trên ôtô Giới thiệu tổng quan về hệ thống treo bao gồm: cấu tạo của hệ thống treo và cách phân loại hệ thống treo Chương II: Mô hình dao động hệ thống treo tích cực Xét mô hình dao động một phần tư khối lượng xe Chương III: Thuật toán điều khiển H2 - H Xây dựng các phương trình toán học của thuật toán Chương IV: Khảo sát dao động ôtô Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Tuấn Anh đã hướng dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn cùng nhóm đã chia sẽ những khó khăn trong khi thực hiện đồ án Sinh viên thực hiện Trần Thanh Văn SVTH : Trần Thanh Văn 7 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ 1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng của hệ thống treo Hệ thống treo là hệ thống liên kết đàn hồi giữa bánh xe với khung xe hoặc vỏ xe, có công dụng: Nâng cao tính êm dịu bằng việc giảm tải trọng động từ mặt đường truyền qua lốp Dập tắt dao động của thân xe, đảm bảo độ ổn định chuyển động Truyền lực và mômen tác động giữa bánh xe và khung xe Hình 1.1 : Cấu tạo hệ thống treo SVTH : Trần Thanh Văn 8 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh 1.2 Cấu tạo hệ thống treo 1.2.1 Bộ phận đàn hồi Bộ phận đàn hồi có chức năng nối mềm giữa bánh xe và thân xe, làm giảm tải trọng động khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, đảm bảo tính năng êm dịu của ôtô Bộ phận đàn hồi có thể dùng loại nhíp, lò xo, thanh xoắn, cao su, loại hơi thuỷ lực và liên hợp Hình 1.2 Phần tử đàn hồi kiểu khí Loại này dùng đệm không khí thay cho lò xo thép Nó hấp thụ được những rung động nhỏ và mang lại tính êm dịu chuyển động tốt hơn do lợi dụng tính đàn hồi của không khí khi bị nén lại Do có ECU điều khiển việc thay đổi áp suất và thể tích không khí tùy theo điều kiện vận hành của xe nên độ em dịu và chiều cao của chúng (và chiều cao của xe) có thể thay đổi được 1.2.2 Bộ phận giảm chấn Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ hấp thụ năng lượng cơ học sinh ra giữa bánh xe và khung xe, dập tắt các dao động tự do thẳng đứng của ôtô Theo kết cấu có giảm chấn đòn và giảm chấn ống, ngày nay hầu hết các loại hệ thống treo thường sử dụng giảm chấn thủy lực loại ống tác dụng hai chiều Giảm chấn SVTH : Trần Thanh Văn 9 Lớp : Cơ Khí GTCC K45 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Tuấn Anh ống có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, áp suất làm việc bé hơn , bố trí gọn gàng, thoát nhiệt tốt 1.2.3 Bộ phận dẫn hướng Hình 1.3 Giảm chấn ống đơn Hình 1.4 Bộ phận dẫn hướng ở hệ thống treo độc lập Xác định động học và tính chất dịch chuyển của các bánh xe, đồng thời truyền lực và mômen lên khung xe SVTH : Trần Thanh Văn 10 Lớp : Cơ Khí GTCC K45