1 MỤC LỤC 2.1.1 Lý thuyết điều khiển 13 2.1.2 Các nguyên tắc điều khiển 13 2.1.3 Phân loại hệ thống điều khiển .15 2.1.4 Các phương pháp điều khiển 15 2.1.4.1 Các phương pháp điều khiển thông thường 15 2.1.4.2 Các phương pháp điều khiển thông minh 17 3.1.2 Thiết lập phương trình trạng thái mô tả hệ thống treo bán tích cực 38 3.1.3 Khảo sát thông số ảnh hưởng dựa đặc tính tần số biên độ 43 3.2 Mô hệ thống treo bán tích cực so sánh với hệ thống treo bị động 44 3.2.4 Nhận xét kết khảo sát 50 Trên sở phân tích lý thuyết, ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink tiến hành khảo sát xác định số tham số tối ưu, đưa số nhận xét sau: 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO _69 LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển lớn mạnh tất ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hoá hành khách Tính động cao, tính việt dã khả hoạt động điều kiện khác tạo cho ô tô trở thành phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá hành khách, đồng thời ô tô trở thành phương tiện giao thông tư nhân nước có kinh tế phát triển Hiện nước ta số lượng ô tô tư nhân phát triển với tăng trưởng kinh tế, mật độ xe đường ngày cao Cùng với phát triển ngành công nghiệp ô tô kỹ thuật điện tử tất hệ thống ô tô nói chung hệ thống treo nói riêng ngày hoàn thiện hơn, chất lượng tối ưu Hiện nay, với lượng xe tham gia giao thông lớn nên việc đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn tốc độ cao, cảm giác êm dịu thoải mái vô cần thiết Nó không đơn an toàn cho ô tô mà cho người lái, hành khách, hàng hóa, môi trường xung quanh ô tô chuyển động mặt kinh tế Vì thế, ô tô phận có tính định đến khả hệ thống treo Đối với sinh viên ngành khí động lực việc chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo có ý nghĩa thiết thực Bên cạnh cần phải khẳng định ý nghĩa tương đối thực tiễn chẳng hạn là: Giúp cho người cán quản lý, cán kỹ thuật việc quản lý chẩn đoán tốt hoạt động ô tô điều kiện làm việc cụ thể Giúp cho người sử dụng có am hiểu định để vận hành ô tô, để tạo thuận lợi việc bảo dưỡng, bảo trì ô tô Và đội ngũ công nhân, cán kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm hư hỏng cục bộ, nguyên nhân hư hỏng biện pháp khắc phục, bảo dưỡng, sửa chữa hư hỏng hệ thống treo ô tô Cũng lý trên, em lựa chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN Ô TÔ DU LỊCH” Đồ án tốt nghiệp gồm nội dung sau: -Mở đầu -Chương1 Giới thiệu hệ thống treo có điều khiển -Chương Phân tích kết cấu hệ thống treo -Chương Tính toán mô hệ thống treo có điều khiển -Chương Chẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo -Kết luận Qua thời gian tháng với giúp đỡ tận tình thầy giáo Nguyễn Huy Sơn thầy môn ô tô quân sự, em hoàn thành nội dung đồ án giao Do thời gian thực đề tài có hạn nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy để đề tài tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống treo 1.1.1 Công dụng hệ thống treo Hệ thống treo tổ hợp cấu thực liên kết bánh xe (cầu xe) với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động an toàn chuyển động sở tạo dao động thân xe bánh xe Giảm tải trọng va đập cho xe chuyển động địa hình không phẳng Ngoài hệ thống treo dùng để truyền lực dọc trục mô men tác động bánh xe khung xe (vỏ xe) Hệ thống treo hoàn chỉnh gồm phận với chức riêng biệt : - Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận truyền lên khung xe lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động đảm bảo độ êm dịu chuyển động cho xe xe chuyển động loại đường khác - Bộ phận giảm chấn: Giảm chấn có chức dập tắt dao động tần số thấp thân xe bánh xe cách biến dao động thành nhiệt - Bộ phận dẫn hướng: Dùng để truyền lực ngang, lực dọc trục mô men từ mặt đường lên khung xe (vỏ xe) Động học phận dẫn hướng xác định dịch chuyển bánh xe khung xe ảnh hưởng tới tính ổn định tính quay vòng ô tô - Bộ phận ổn định: Chống xoắn khung xe 1.1.2 Những yêu cầu hệ thống treo - Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính kỹ thuật xe chạy đường tốt xe có khả chạy nhiều địa hình - Bánh xe có khả dịch chuyển giới hạn không gian hạn chế - Quan hệ động học bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích hệ thống treo làm mềm theo phương thẳng đứng không phá huỷ quan hệ động lực học động học truyền động bánh xe - Không gây nên va đập mối liên kết khung vỏ - Có độ đàn hồi cao, nhỏ gọn - Có độ tin cậy lớn, điều kiện sử dụng phù hợp với tính kỹ thuật không gặp phải hư hỏng bất thường - Giá thành thấp, độ phức tạp kết cấu không lớn - Có khả chống rung chống va đập phận hệ thống - Đảm bảo điều kiện làm việc xe tốc độ cao 1.1.3 Phân loại hệ thống treo Hệ thống treo ô tô thường phân loại dựa vào cấu tạo phần tử đàn hồi, phần tử hướng theo phương pháp dập tắt dao động 1.1.3.1 Theo cấu tạo phần tử hướng - Hệ thống treo phụ thuộc: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bên phải cầu liên kết cứng với dầm cầu liền vỏ cầu cứng Khi dao động chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang mặt phẳng thẳng đứng) bánh xe bên làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên ngược lại Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc 1-Thân xe; 2-Giảm chấn; 3-Dầm cầu; 4-Nhíp Ưu điểm hệ thống treo phụ thuộc cấu tạo đơn giản giá thành không cao đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe có tốc độ chuyển động không cao Nếu hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi loại nhíp đảm nhiệm chức phần tử hướng Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhiều xe như: loại xe tải hạng nhẹ; cầu trước xe tải HINO FF3H, KAMAZ 55111 - Hệ thống treo độc lập: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bánh xe bên phải liên kết cứng với nhau, chúng nối gián tiếp với thông qua khung xe vỏ xe Chính mà dao động hay chuyển dịch bánh xe độc lập Ưu điểm hệ thống treo độc lập bảo đảm độ êm dịu chuyển động xe kết cấu phức tạp, giá thành đắt nên sử dụng số cầu trước xe du lịch Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống treo độc lập - Hệ thống treo cân bằng: hai bánh xe phía hai cầu xe liền có chung phần tử đàn hồi bố trí xung quanh trục cân Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống treo cân Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống treo cân Hệ thống treo cân thường gặp xe nhiều cầu có tính thông qua cao Những xe có ba bốn cầu bố trí hai cầu liền Hệ thống treo cầu thường hệ thống treo cân phụ thuộc 1.1.3.2 Theo cấu tạo phần tử đàn hồi - Phần tử đàn hồi kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, xoắn Đây loại phổ biến ô tô quân xe bọc thép bánh - Phần tử đàn hồi khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia dạng liên hợp - Phần tử đàn hồi thuỷ khí có loại kháng áp loại không kháng áp - Phần tử đàn hồi cao su có loại làm việc chế độ nén làm việc chế độ xoắn 1.1.3.3 Theo phương pháp dập tắt dao động - Dập tắt dao động nhờ giảm chấn thuỷ lực, gồm giảm chấn dạng đòn dạng ống - Dập tắt dao động nhờ ma sát học chi tiết phần tử đàn hồi phần tử hướng 1.2 Giới thiệu hệ thống treo có điều khiển 1.2.1 Khái quát chung hệ thống treo có điều khiển Khi xe ô tô chuyển động mặt đường không phẳng, xe phải chịu tải trọng dao động mặt đường mấp mô gây Những dao động ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ xe đặc biệt gây cảm giác không thoải mái cho hành khách xe Các kết nghiên cứu ảnh hưởng dao động ô tô tới thể người tới kết luận người phải chịu đựng lâu môi trường dao động ô tô mắc bệnh thần kinh não Vì mà tính êm dịu chuyển động tiêu quan trọng xe Để đáp ứng yêu cầu độ êm dịu chuyển động hệ thống treo xe đại có công nghệ giải pháp điều khiển hệ thống treo qua đáp ứng yêu cầu đặt Qua tài liệu nghiên cứu hệ thống treo điều khiển phân loại phương pháp điều khiển hệ thống treo sau: Theo vị trí dập tắt dao động: -Điều khiển dập tắt dao động khối lượng phần treo -Điều khiển dập tắt dao động khối lượng phần không treo -Điều khiển kết hợp Theo mức độ điều khiển: -Hệ thống treo bán tích cực -Hệ thống treo tích cực Theo tín hiệu phản hồi: -Điều khiển theo phản hồi trạng thái -Điều khiển theo phản hồi tín hiệu Theo nguyên tắc điều khiển: -Điều khiển cục -Điều khiển toàn cục Các giải pháp điều khiển đa dạng, từ phân tích trên, nội dung đồ án tiến hành phân tích giải pháp cụ thể tập trung vào số giải pháp theo mức độ điều khiển 1.2.2 Giới thiệu hệ thống treo tích cực Hệ thống treo tích cực hay gọi treo thích ứng, công nghệ ô tô, điều khiển chuyển động thẳng đứng bánh xe thông qua hệ thống vi mạch, thay chuyển động bánh xe xác định hoàn toàn mặt đường Do hệ thống loại bỏ vấn đề nghiêng ngang, chúi đầu hay đuôi xe trường hợp xe vào cua, phanh tăng tốc Công nghệ giúp xe đạt tính êm dịu tính lái cao hơn, cách giữ cho bánh xe vuông góc với mặt đường vào cua, nhờ tăng thêm độ bám điều khiển xe Vi mạch điều khiển phát tín hiệu chuyển động thân xe từ cảm biến gắn xe dùng liệu tính toán thuật toán điều khiển, từ điều khiển hoạt động hệ thống treo Hệ thống treo tích cực sử dụng chấp hành riêng biệt để tạo lực đến phận đàn hồi cách độc lập bánh xe để cải thiện tính vận hành Nhược điểm thiết kế chi phí cao, làm thêm phức tạp làm tăng khối lượng cho toàn hệ thống, phải bảo dưỡng thường xuyên sửa chữa cần phải cài đặt Việc bảo dưỡng vấn đề có đại lý ủy quyền hãng có dụng cụ kỹ thuật viên đủ khả sửa chữa chẩn đoán hư hỏng cách xác Các hệ thống treo tích cực sử dụng ô tô thể hình 1.4 Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống treo tích cực a- Hệ thống Lotus, b- Hệ thống Wiliams, c- Hệ thống điều chỉnh mô đun đàn hồi thủy lực có điều chỉnh áp suất thủy lực bổ trợ lo xo đàn hồi xoắn ốc, d- Hệ thống Horvat, 1- Thân xe, 2- Cảm biến thủy lực, 3- Cảm biến hành trình, 4- Bình tích năng, 5- Bơm cấp, 6- Van điều khiển, 7- Xylanh dẫn hướng, 8- Cảm biến gia tốc, 9- Van tiết lưu, 10- Van tỷ lệ, 11- Nguồn cấp khí, 12- Van phân phối khí, 13- Van điều hòa, 14-Bình chứa dầu, 15- Piston van giảm chấn , 16- Lò xo xoắn ốc, 17- Mô đun đàn hồi bổ sung Hệ thống đòi hỏi nhiều lượng hệ thống Lotus (hình 1.4a) Phần thiết bị bốn mô đun thủy lực, bình tích bổ trợ, phần liên hệ với cảm biến tải trọng sinh bánh xe thân xe Cảm biến tải trọng cung cấp thông tin cho mạch điều khiển đưa tải trọng đặt lên bánh xe giá trị tĩnh Nếu bánh xe vượt qua mô cao mặt đường, tải trọng 10 bánh xe tăng lên bánh xe có xu hướng bị nâng lên gần thân xe Trên hệ thống treo tích cực khả tăng tải trọng cho bánh xe bị giảm bớt Van tự động điều chỉnh mô đun tháo bớt chất lỏng khỏi xi lanh nhờ bánh xe có khả đảm bảo giá trị tải trọng tức thời Điều có nghĩa mô đun đàn hồi bánh xe không tác động thêm tải trọng ảnh hưởng không phẳng mặt đường Như nói có bánh xe bị nâng cao để vượt qua mấp mô mà thân xe không bị gây nên tác động xấu Để thân xe không bị dịch chuyển vượt qua chướng ngại vật cần thiết đưa thêm mạch điều khiển phụ thuộc vào chiều cao hành trình bánh xe để giữ cho thân xe vị trí thiết kế Việc đề yêu cầu cho hệ thống treo tích cực phải có khả khắc phục chiều cao mấp mô theo thiết kế, với thời gian vô ngắn (vài miligiây) Thực điều cần tiêu hao công suất chừng 10kW để nâng cao tính tiện nghi ô tô Với ô tô tải nhỏ ô tô buýt lượng tiêu thụ cho tự động điều chỉnh cao nhiều Hệ thống treo có yêu cầu cao quan hệ động học thân xe với bánh xe so với hệ thống treo thụ động truyền thống Thân xe cần phải giữ ổn định khoảng làm việc rộng bánh xe bánh xe cần phải lăn theo hình dạng hình học mặt đường Bởi hành trình dịch chuyển bánh xe đòi hỏi lớn nhiều so với hệ thống treo thụ động Việc liên quan tới thay đổi độ chụm bánh xe xuất hành trình nén trả, đặc biệt chuyển động thẳng Trên hình 1.4c hệ thống tương tự hệ thống đàn hồi thủy khí điều chỉnh chuyển dịch thân xe xuất vượt mấp mô liên tục Hệ thống sử dụng bóng khí làm phận đàn hồi, không đòi hỏi nhiều lượng thể hình 1.4d Trên hệ thống đàn hồi thủy khí cần phải có bình tích phụ để chứa chất lỏng có áp suất dư thừa, đảm bảo chuyển dịch theo yêu cầu thân xe Lượng dầu nhận từ bình chứa tích với áp suất lớn Sự khác áp suất hai bình thực nhờ van tiết lưu Trên hệ thống đàn hồi khí nén, khí nén cung cấp vào mô đun lấy từ bình chứa trung tâm (đảm bảo thể tích lẫn áp suất) Trong bóng 59 ∑ t kbd : tổng thời gian bánh xe không bám dính đường Trong số tài liệu chuyên ngành dùng ký hiệu chữ “EUSAMA” thay cho G Như G=100% bánh xe lăn toàn thời gian, điều mong muốn, thực tế khó thực Thông thường giá trị G < 100% Trong trường hợp G < 100%, có nghĩa có lúc bánh xe không tiếp đất Tại thời điểm bánh xe hết khả truyền phản lực đường đồng nghĩa với khả điều khiển bánh xe Trong kiểm tra chất lượng giới hạn nhỏ G phải lớn 70% Giá trị G phụ thuộc vào qúa trình biến đổi Z đ theo thời gian, Zđ lại phụ thuộc vào độ cứng lốp, phận đàn hồi, giá trị hệ số cản giảm chấn, tần số kích thích mặt đường Trong thực tế chuyển động đường dải tần số rộng khoảng từ Hz đến ∞ Các tài liệu công bố cho rằng: tần số kích động mặt đường tăng từ 15 Hz trở lên, với chiều cao mấp mô mặt đường không đổi, giá trị Zđ dần tiến tới giá trị định coi thay đổi vùng tần số lớn 25 Hz 30 Hz Trên bệ thử dùng cho chẩn đoán chất lượng hệ thống treo, người ta tạo nên bệ rung có khả tạo nên tần số kích động tương tự thực tế với khoảng giá trị từ Hz đến 25 Hz (có thể tới 30 Hz) có biên độ dao động không đổi khoảng tần số rung Như đó, giá trị lực động phụ thuộc vào độ cứng phận đàn hồi lực cản giảm chấn Qua chuyển đổi tính toán thiết bị thu quan hệ tần số kích thích với giá trị G, độ cứng động trung bình hệ thống treo Cđ Nhờ kết tiến hành chẩn đoán chất lượng hệ thống treo bệ thử chuyên dụng, tức quản lý độ bám dính bánh xe ô tô chuyển động 4.4 Phương pháp thiết bị chẩn đoán 4.4.1 Bằng quan sát Với loại ô tô có khoảng không gian sàn xe quan sát: Chảy dầu giảm chấn, gãy nhíp, lò xo, rơ lỏng xô lệch phận, biến dạng lớn chỗ 60 liên kết, nứt vỡ gối tỳ, ụ giảm va đập, ổ bắt cao su, mài mòn lốp xe, độ cân bánh xe Ngoài ra, sử dụng thước đo thông thường đo chiều cao thân xe so với mặt đường hay tâm trục bánh xe để xác định độ cứng tĩnh phận đàn hồi 4.4.2 Chẩn đoán đường Chọn thử điều kiện thử ô tô đường phụ thuộc vào chủng loại, kết cấu như: ô tô tải, ô tô buýt, ô tô con, ô tô thân ngắn, thân dài 4.4.2.1 Độ ồn Mục đích chẩn đoán dạng xác định nơi phát tiếng ồn mức độ ồn Trong khai thác sửa chữa cần phát chỗ hư hỏng đánh giá chất lượng tổng thể Độ ồn bên đo từ buồng lái ô tô tải, bên ô tô ô tô buýt Các điểm đo độ ồn xác định ô tô buýt là: điểm chỗ người lái ngang tầm đầu lái xe, hai điểm khoang hành khách ngang tầm ghế ngồi, hai điểm sau xe ngang tầm đầu hành khách Khi đó, ô tô chuyển động với vận tốc quy định 50 km/h 80 km/h đường thẳng tốt 4.4.2.2 Độ ồn Chọn mặt đường asfan – bêtông hay đường bêtông có chiều dài khoảng (400 ÷ 500) m Trên đoạn đường đặt cảm biến đo độ ồn (hình 4.3), xung quanh 30m vật cản phản Câm, cường độ ồn môi trường (độ ồn nền) không 10dB Quãng đường đo xác định đoạn đường AB (20m) đoạn giữ tốc độ A A Cho ô tô chuyển động thẳng tới với vận tốc thử (50 ÷ 80) km/h, xác định: 10 m - Độ ồn dB Microphon - Âm đặc trưng tiếng ồn Microphon Đ Đ 7,5 m 7,5 m 10 m - Chỗ phát tiếng ồn B B C 61 Hình 4.3: Sơ đồ đo độ ồn 4.4.2.3 Đo mặt đường xấu Chọn mặt đường có chiều cao mấp mô 1/30 ÷ 1/20 đường kính bánh xe, khoảng cách mấp mô 0,5 ÷ 1,5 chiều dài sở xe, chiều dài đường thử (100 ÷ 300) m, vận tốc (15 ÷ 20) Km/h Các thông số cần xác định: âm đặc trưng tiếng ồn, vị trí phát tiếng ồn, cường độ ồn nhờ thính giác người Tiếng ồn thử nghiệm xe đường tiếng ồn tổng hợp, bao gồm tiếng ồn xe, cần sử dụng kinh nghiệm để xác định hư hỏng hệ thống treo 4.4.3 Đo bệ chẩn đoán chuyên dụng 4.4.3.1 Mục đích Bệ chẩn đoán dùng hệ thống treo giúp cho cán kỹ thuật chuyên ngành xác định số thông số tổng hợp hệ thống treo bao gồm: - Độ cứng động hệ treo đo bánh xe, thể chất lượng tổng hợp phận đàn hồi trạng thái lắp ráp mà không tháo rời - Độ bám dính bánh xe đường, thể chất lượng tổng hợp phận giảm chấn, phận đàn hồi Khi chất lượng bánh xe phận đàn hồi quản lý thể chất lượng phận giảm chấn thông qua độ bám dính 4.4.3.2 Sơ đồ nguyên lý 62 Thiết bị đo loại thiết bị thuỷ lực điện tử (hình 4.4), bao gồm: gây rung thuỷ lực, thiết bị đo lực chỗ tiếp xúc bánh xe với bệ đo, thiết bị đo tần số chuyển vị Bộ gây rung thuỷ lực có nguồn cung cấp thuỷ lực, bơm, bình tích năng, van trượt, giảm chấn, xylanh thuỷ lực Van thuỷ lực điều khiển van điện từ nhằm đóng mở đường dầu tạo nên khả rung cho bệ với tần số rung khác Thiết bị đo bệ cảm biến, vi xử lý điều khiển tần số rung Tín hiệu từ cảm biến ghi lại tính toán đưa số hiển thị Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý gây rung thuỷ lực 1- Cảm biến đo lực; 2- Cảm biến đo tần số chuyển vị; 3- Bộ gây rung thuỷ lực Biên độ rung ô tô nằm khoảng (15 ÷ 20) mm, tần số rung thay đổi liên tục từ Hz đến 30 Hz Hiển thị hình lưu trữ số liệu: độ cứng động, độ bám đường bánh xe Bệ đo kèm theo thiết bị đo tải trọng thẳng đứng cho bánh xe, bị tải thiết bị rung không làm việc Bộ tổ hợp thiết bị chẩn đoán bao gồm: thiết bị cân, đo độ trượt ngang bánh xe, đo rung cho hệ thống treo, đo lực phanh đo trạng thái làm việc động 4.4.3.3 Phương pháp đo Trước đưa xe lên bệ rung, thiết phải đảm bảo áp suất khí nén lốp theo tiêu chuẩn Cho xe lăn từ từ lên bệ cân trọng lượng chuyển bánh xe cầu vào bệ đo rung Khi bánh xe nằm yên bệ rung, hiệu chỉnh 63 cho hướng xe bánh xe chạy thẳng Cho bệ rung làm việc, khoảng thời gian làm việc bệ rung ÷ phút sau chuyển sang đo cho bánh xe cầu sau, tương tự bánh xe cầu trước 4.4.3.4 Kết đo Thiết bị đo ghi cho phép xác định thông số chẩn đoán bánh xe, là: - Tải trọng tĩnh bánh xe, cầu xe, toàn xe (N) - Độ cứng động hệ thống treo đo bánh xe (N/mm) - Độ bám dính bánh xe đường (%) Dạng đồ thị kết hiển thị in giấy, kết số liệu bao gồm giá trị: + Khả bám dính bánh xe mặt đường G (GRIP) cho bánh xe cầu theo tần số rung bệ, tần số 25 Hz giá trị độ bám dính lấy 100% Khi giảm nhỏ tần số kích động ( biểu thị mặt đường tác động) giá trị G thay đổi Khi đánh giá tổng quát chất lượng hệ thống treo, kết ghi giấy lấy giá trị độ bám dính nhỏ đồ thị Hệ thống treo coi tốt đảm bảo độ bám dính bánh xe mặt đường cao Nếu giảm chấn, lốp, phận đàn hồi tốt khả bám dính bánh xe đường cao Khi giá trị độ bám dính nhỏ cần thiết phải thay đổi giảm chấn hay phận đàn hồi + Giá trị sai lệch tương đối độ bám dính cho sai lệch hai giá trị độ bám dính bánh xe cầu + Trọng lượng đặt bánh xe + Độ cứng động (RIGIDITY) (N/mm) cho bảng kết đo sở đo chuyển vị hệ (đồng thời bánh xe), lực động giá trị tương ứng tần số rung thay đổi Quá trình đo số liệu ghi lại xử lý theo toán thống kê để tìm giá trị trung bình Kết độ cứng động cho biết trạng thái độ cứng hệ thống treo tính theo chuyển vị dài vị trí đặt bánh xe Ảnh hưởng lớn đến giá trị độ cứng động độ cứng tĩnh phận đàn hồi Do qua kết đánh giá chất lượng phận đàn 64 hồi Các bệ chẩn đoán hệ thống treo thiết kế tổ hợp thiết bị chẩn đoán phân loại theo trọng lượng ô tô Vì để đảm bảo độ xác thông số chẩn đoán cần chọn loại bệ chẩn đoán phù hợp 4.4.4 Chẩn đoán trạng thái giảm chấn tháo khỏi xe Giảm chấn chi tiết quan trọng, nhiều cần thiết phải tìm hư hỏng, tháo dễ dàng để kiểm tra, dùng bệ thử với sơ đồ nguyên lý (hình 4.5) Neïn (N) 100 75 50 25 v (m/s) Traí (N) a) b) Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý bệ thử giảm chấn đồ thị kết a Sơ đồ nguyên lý; b Đồ thị đặc tính chuyển dịch tốc độ; Cảm biến đo lực; Giảm chấn; Cảm biến đo hành trình; Giá trượt; Cơ cấu quay Bệ thử bao gồm: giá bệ, cấu tay quay truyền, giá trượt Trên bệ có lắp cảm biến đo lực cảm biến đo hành trình Các đầu giảm chấn khớp trụ, có lắp đệm cao su giảm va đập Cảm biến đo lực có tác dụng đo theo hai hành trình nén trả Hành trình dịch chuyển điều chỉnh tay quay cấu tay quay truyền tương ứng với giá trị (100, 75, 50, 25)mm Khi đó, cho động điện quay tạo nên tốc độ 100 (1/min) Kết đo với trục (lực cản nén trả, với hành trình) cho có dạng gần giống lê, giảm chấn tốt 65 Hình dạng đồ thị lê tuỳ thuộc vào kết cấu giảm chấn Khi giảm chấn có hư hỏng hình dạng thay đổi, số đặc trưng hư hỏng cho (hình 4.6) Bằng kết đo lực (nén, trả) hành trình dịch chuyển, so sánh với trạng thái tiêu chuẩn rút hư hỏng mòn piston, xylanh, hỏng van, dầu bẩn Nén (N) s (mm) Traí(N) c) a) b) d) e) Hình 4.6: Các khả hư hỏng giảm chấn a Mòn piston, mòn lỗ van; b Mòn lỗ van trả nén; c Kẹt, tắc van trả van nén, dầu bẩn; d Kẹt tắc van nén; e Kẹt tắc van trả 4.5 Chẩn đoán, kiểm tra hệ thống treo khí điều khiển điện tử (EMS) 4.5.1 Chẩn đoán chức an toàn Nếu ECU hệ thống treo khí phát cố hệ thống, làm nhấp nháy đèn báo chế độ giảm chấn đèn báo chiều cao xe để báo động cho người lái biết có cố Đồng thời ECU lưu giữ mã cố 66 Hình 4.7: Chẩn đoán hệ thống treo khí điều khiển điện tử EMS - Đọc mã chẩn đoán hư hỏng (DTC): Có thể đọc mã DTC cách nối máy chẩn đoán với DLC3 để liên hệ trực tiếp với ECU, cách nối tắt cực TC cực CG DLC3 quan sát kiểu nhấp nháy đèn - Xóa mã chẩn đoán hư hỏng (DTC): Có thể xóa DTC cách nối máy chẩn đoán với DLC3 nối tắt cực TC CG giắc kiểm tra nắp bàn đạp phanh lần nhiều vòng giây Nếu ECU phát trục trặc cảm biến chấp hành vô hiệu hóa tính điều chỉnh chiều cao xe điều chỉnh lực giảm chấn 4.5.2 Kiểm tra tín hiệu đầu vào Kiểm tra tín hiệu đầu vào tức kiểm tra xem tín hiệu từ cảm biến góc xoay vô lăng, công tắc đèn phanh… có đưa vào ECU cách bình thường hay không Bằng cách nối tắt cực TS CG DLC3 SST thực thao tác theo quy định đọc tín hiệu đầu vào dựa theo kiểu nhấp nháy đèn báo (hình 4.8) Cũng nối máy chẩn đoán để đọc tín hiệu đầu vào 4.5.3 Kiểm tra tình trạng điều khiển lực giảm chấn 67 Hình 4.8: Kiểm tra tín hiệu đầu vào điều chỉnh lực giảm chấn Nối cực TS CG DLC3 SST , kiểm tra thay đổi lực giảm chấn giảm chấn cách sử dụng công tắc điều khiển giảm chấn nhấn bàn đạp phanh Kết luận chương 4: Công việc chẩn đoán kỹ thuật cho hệ thống treo xe du lịch sâu áp dụng thiết bị chẩn đoán chẩn đoán tình trạng kỹ thuật xác định hư hỏng xe Việc kiểm tra chẩn đoán đòi hỏi kỹ thuật viên phải có trình độ, hiểu biết hệ thống việc sử dụng thành thạo trang thiết bị Cũng nhờ việc chẩn đoán xác, nhanh chóng xác định hư hỏng Vì xe du lịch đại đáp ứng tiêu chuẩn an toàn nói chung tiêu chuẩn hệ thống treo nói riêng KẾT LUẬN Qua việc nghiên cứu, khẳng định giải pháp điều khiển hệ thống treo nâng cao chất lượng, độ êm dịu, an toàn chuyển động xe loại hàng hoá vận chuyển đường Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật nói chung ngành công nghiệp sản xuất chế tạo ô tô nói riêng, xe du lịch đại đáp ứng yêu cầu độ êm dịu chuyển động đem lại thoải mái an toàn cho hành khách hàng hóa di chuyển Việc nghiên cứu mô hệ thống treo có điều khiển vấn đề cần thiết qua làm sở để thiết kế chế tạo hệ thống treo cho xe du lịch đại 68 Trong trình làm đồ án tốt nghiệp ″Chẩn đoán hệ thống treo có điều khiển ô tô du lịch ″ giúp em có phương pháp nghiên cứu cách khoa học, đồng thời có hội tìm hiểu sâu hệ thống treo, thấy ưu nhược điểm phận hệ thống khả áp dụng thực tế hệ thống treo điều khiển Trong trình làm đồ án tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp, giúp đỡ thầy bạn đọc để đề tài em hoàn chỉnh Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Huy Sơn, thầy môn Ô tô quân - Học viện Kỹ thuật Quân toàn thể bạn sinh viên lớp Ô tô tận tình giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn! 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tăng Cường, Nguyễn Ngọc Bích, Lê Chung, Nguyễn Hữu Thung “Lý thuyết điều khiển tự động” tập 1, HVKTQS – 1998 Nguyễn Tăng Cường, Lê Chung, Phạm Ngọc Phúc “Phân tích tổng hợp điều khiển không gian trạng thái”, HVKTQS - 1999 Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập “Lý thuyết ôtô quân sự” NXB QĐND 2002 Vũ Đức Lập “Dao động ôtô” HVKTQS 1994 Nguyễn Hoàng Hải - Nguyễn Việt Anh “Lập trình Matlap” NXB KHKT 2004 Nguyễn Phùng Quang “Matlap & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động” NXB KHKT 2000 Angela K.Carter “Transient motion control of passive and semiactive damping for viehice suspensions”, M.Sc thesis Virginia Polytechnic Institute and State University 1998 Francesco Marazzi, Georges Magonette, Vito Renda “From Active to Semiactive Control: Theoretical and Implementation Aspects” 2002 Trần Thành Lam “Nghiên cứu giải pháp điều khiển hệ thống treo để nâng cao độ êm dịu chuyển động ôtô hai cầu”, ĐATN HVKTQS - 2011 10 Bộ tài liệu TEAM21 hãng TOYOTA 70 PHỤ LỤC Chương trình lập trình Matlab %chuong trinh khao sat dao dong %tham so ket cau cua xe M=517.5 %trong luong phan treo m=52.5 %trong luong phan khong treo c=50.5*100 % cung nhip kp=3825 %he so can giam chan cl=350*1000 %do cung lop kl=0 %he so can lop L=2.38 %chieu dai co so r=0.4 %ban kinh lop % tham so duong va van toc xe chay q=0.05 %chieu cao map mo s=4 %buoc song mat duong v=8.333 %van toc chuyen dong cua xe w=pi*v/s/1.8 %tan so kich thich dao dong %so lieu duong bac thang tg=0.1; %thoi gian xuat hien ho=0.11; %chieu cao %thong so giam chan dieu khien k=0.1*sqrt(M*c); k_max=0.7*sqrt(M*c); %khoang lam viec cua he thong treo Ztd=0.05 %hanh trinh dong cua phan treo Ztt=m*9.81/c %hanh trinh tinh cua phan treo ZLd=0.02 %hanh trinh dong cua lop ZLt=(M+m)*9.81/cl %hanh trinh tinh cua lop %cac tieu chi danh gia chat luong he thong treo dieu khien if exist('tieuchi')~=1 tieuchi=2; end switch tieuchi case %Danh gia chung la tot nhat r1=63102; r2=4245; r3=78000; r4=15; 71 case %danh gia chi so gai toc tot nhat r1=1000; r2=100; r3=1000; r4=10; case %hanh trinh phan treo la cho nhat r1=5e5; r2=2500; r3=240000; r4=60; end %doi voi he thong treo bi dong Ap=[0 -1 -c/M -kp/M kp/M 0 c/m kp/m cl/m -kp/m] %ma tran cua phuong trinh trang thai dung tinh toan bo dieu khien A=[0 -1 -c/M -k/M k/M 0 c/m k/m -cl/m -k/m] B=[0;1/M;0;-1/m]; G=[0;0;-1;0]; %ma tran cua phuong trinh dau doi voi he thong treo bi dong Cp=[Ap(2,:) Ap(4,:) -1 eye(4)] Dp=[0;G(4);zeros(5,1)] Dpg=[zeros(7,1) Dp] sysp=feedback(ss(Ap,[zeros(4,1) G],Cp,Dpg),[0 0 0],[1],[4 7]); %Cac ma tran cua phuong dau cua he thong treo co dieu khien Cg=[A(2,:) A(4,:) -1 eye(4)] Dg=[B(2) B(4) G(4) zeros(5,2)] 72 %ma tran phiem ham chat luong Q=[c^2/M^2+r1 c*k/M^2 -c*k/M^2 c*k/M^2 k^2/M^2+r2 -k^2/M^2 0 r3 -c*k/M^2 -k^2/M^2 k^2/M^2+r4]; R=1/M^2 N=[-c/M^2;-k/M^2;0;k/M^2]; %Mo ta he thong treo co dieu khien %Thiet ke bo dieu khien [Kf,Pf,ef]=lqr(A,B,Q,R,N); LQG=ss(A,[B,G],Cg,Dg); LQR=feedback(LQG,Kf,[1],[4 7],-1); tsp=0:150; bodemag(sysp,'b ',LQR,'k',tsp),set(gcf,'Position',[50,100,700,400]) set(gcf,'Name','Dac tinh TSBD HTT bi dong va HTT LQR') figure(gcf+1),set(gcf,'Position',[50,100,700,380]) set(gcf,'Name','Dac tinh TSBD gia toc HTT bi dong va HTT LQR') [n,d]=ss2tf(LQR.a,LQR.b,LQR.c,LQR.d,2); bode([n(1,:) 0],d,tsp); hold on [np,dp]=ss2tf(sysp.a,sysp.b(:,2),sysp.c,sysp.d(:,2)); bode([np(1,:) 0],dp,tsp); figure(gcf+1),set(gcf,'Position',[50,100,700,380]) set(gcf,'Name','Dac tinh TSBD chuyen dich tuong doi HTT bi dong va HTT LQR') bode([n(4,:) 0],d,tsp); hold on bode([np(4,:) 0],dp,tsp); figure(gcf+1),set(gcf,'Position',[50,100,700,380]) set(gcf,'Name','Dac tinh TSBD chuyen dich lop HTT bi dong va HTT LQR') bode([n(6,:) 0],d,tsp); hold on bode([np(6,:) 0],dp,tsp); Danh mục từ viết tắt -EMS: Electronically-Modulated Suspension (Hệ thống treo điều biến điện tử) -MR: Magneto-Rheological (Giảm chấn từ hóa) -LQG: Linear Quadratic Gaussian -ECE: Ủy ban kinh tế Châu Âu 73 [...]... Toyota Trên thực tế còn có một số các hệ thống treo có điều khiển như: hệ thống treo điều khiển điện tử của BOSCH, hệ thống treo bằng khí nén (airmatic) của MERCEDES… 36 CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN 3.1 Xây dựng mô hình khảo sát hệ thống treo có điều khiển bán tích cực 3.1.1 Cơ sở xây dựng mô hình khảo sát hệ thống treo có điều khiển Để xây dựng mô hình hệ thống treo ta áp dụng trên. .. ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển 2.1.1 Lý thuyết điều khiển Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển Hình 2.1: Lưu đồ hệ thống điều khiển tự động... thi: điều khiển thiết bị, đọc tín hiệu từ cảm biến - Cấp phối hợp - Cấp tổ chức và quản lý 2.1.3 Phân loại hệ thống điều khiển + Hệ thống liên tục: Hệ thống được mô tả bằng phương trình vi phân + Hệ thống rời rạc: Hệ thống được mô tả bằng phương trình sai phân + Hệ thống tuyến tính: Hệ thống được mô tả bởi hệ phương trình vi phân / sai phân tuyến tính + Hệ thống phi tuyến: Hệ thống mô tả bởi hệ phương... tích cực có thể sinh ra lực giảm chấn đáng kể khi có chuyển động tương đối giữa hai đầu giảm chấn nhỏ, điều này không thể có đối với các giảm chấn sử dụng chất lỏng Kết luận chương 2: Hệ thống treo có điều khiển có kết cấu phức tạp và đa dạng hơn hẳn các hệ thống treo thông thường Trong nội dung của đồ án chỉ trình bày hệ thống treo khí có điều khiển điện tử của Toyota áp dụng cho các xe du lịch của... nâng cao Hệ thống cũng có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi có sự cố Hệ thống treo khí dùng một ECU để điều khiển các lò xo khí tức là những 18 đệm khí nén có tính đàn hồi Có những kiểu phối hợp EMS với hệ thống treo khí Hệ thống treo khí có các đặc tính sau đây: -Lực giảm chấn có thể thay đổi được -Độ cứng lò xo và chiều cao xe có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh thể tích không khí - Có các chức... tích cực Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống treo có khả năng dập tắt nhanh dao động thẳng đứng trong khoảng làm việc rộng, được tạo nên bởi sự điều khiển thông qua núm chọn hay nhờ điều khiển điện tử Hình 1.5:Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực 1- Đồng hồ tốc độ, 2- Núm chọn, 3- Bộ điều khiển từ, 4- Giảm chấn, 5-Block van điều khiển, 6- Cảm biến mặt đường Trên hình 1.5 là sơ đồ hệ thống treo có giảm... và điều khiển Các phương pháp điều khiển thông minh rất phức tạp về mặt nội dung cần được nghiên cứu trong thời gian dài Từ các phương pháp trên, trong nội đung của đề tài chọn và áp dụng trong nghiên cứu điều khiển hệ thống treo là các phương pháp điều khiển thông thưởng đây là các phương pháp có nhiều ưu điểm nổi bật thuận lợi cho quá trình thiết kế và điều khiển trong thực tế 2.2 Hệ thống treo điều. .. thời Kết luận chương 1: Hệ thống treo có điều khiển là hệ thống treo sử dụng những công nghệ hiện đại áp dụng vào các xe hiện đại ngày nay Cũng nhờ các công nghệ hiện đại trên mà xe ô tô hiện đại nói chung cũng như xe du lịch nói riêng ngày càng nâng cao tính êm dịu khi chuyển động Vì vậy hành khách ngày càng cảm thấy thoải mái khi ngồi trên xe trên những hành trình dài hay khi đi trên những mặt đường... quay trở lại điều khiển vào đối tượng Tăng độ chính xác cho quá trình điều khiển - Điều khiển phối hợp Nguyên tắc điều khiển phối hợp là sử dụng cả hai nguyên tắc trên, vừa có hồi tiếp theo sai lệch vừa dùng các thiết bị để bù nhiễu Hình 2.3: Lưu đồ hệ thống điều khiển phối hợp + Nguyên tắc điều khiển đa dạng tương xứng Muốn quá trình điều khiển có chất lượng thì sự đa dạng của bộ điều khiển phải tương... pháp điều khiển 2.1.4.1 Các phương pháp điều khiển thông thường + Các phương pháp điều khiển kinh điển 16 Bao gồm các phương pháp điều khiển đơn giản nhưng có cơ sở toán học chặt chẽ Sử dụng các công thức toán học để phân tích và thiết kế hệ thống cho phép bảo đảm tính ổn định và bền vững Thông thường không hiệu quả khi điều khiển hệ phi tuyến Một số phương pháp điều khiển kinh điển như điều khiển Đóng