808 Trần Thanh Hùng, Quang Hà VCM2012 Mô hình hệ thống động lực xe tự hành Modelling for powertrain of an autonomous vehicle Trần Thanh Hùng, Quang Hà* Trường Đại học Cần Thơ, *Trường Đại học Kỹ thuật Sydney e-Mail: tthung@ctu.edu.vn, Quang.Ha@uts.edu.au Tóm tắt Phân tích động lực học đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều khiển xe tự hành. Bài báo này trình bày mô hình hóa và mô phỏng hệ thống động lực của một xe tự hành mọi địa hình, được phát triển tại Trung tâm Robot Địa hình, Sydney, Úc. Tất cả các bộ phận của hệ thống động lực từ động cơ, bộ truyền động vô cấp (CVT), hộp số tới bánh xe đều được phân tích và mô phỏng, dựa trên đặc tính động lực học của chúng và kết quả thực nghiệm. Mô hình của toàn bộ hệ thống động lực được phát triển và được kiểm chứng qua kết quả thực nghiệm. Abstract: Dynamics analysis plays a very important role in the control of an autonomous vehicle. This paper presents modeling and simulation for the powertrain of an autonomous all-terrain vehicle, which was developed at the Australian Center for Field Robotics, Sydney. All parts of the system from the engine, Continuous Variable Transmission (CVT), gearbox to the wheels are analyzed and simulated, based on the characteristics of their dynamics and experimental results. Model of the whole powertrain is developed and verified by experimental results. Ký hiệu Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa  e s Thời hằng của động cơ  e % Độ mở của ga (throttle)  e RPM Tốc độ quay của động cơ  c RPM Tốc độ quay đầu ra CVT  d RPM Tốc độ quay của hộp bộ vi sai  dL RPM Tốc độ quay của đầu ra bên trái bộ vi sai  dR RPM Tốc độ quay của đầu ra bên phải bộ vi sai  G RPM Tốc độ quay của đầu ra hộp số  w RPM Tốc độ quay của bánh xe  wL RPM Tốc độ quay của bánh xe bên trái  wR RPM Tốc độ quay của bánh xe bên phải Chữ viết tắt RPM Revolution per minute CVT Continuous variable transmission 1. Phần mở đầu Xe tự hành mọi địa hình có rất nhiều ứng dụng tiềm năng, cả trong khu vực quân sự và dân sự, như trinh sát, giám sát, tìm mục mục tiêu, tìm kiếm và cứu hộ, thăm dò và khai thác tài nguyên. Bản mẫu của một xe tự hành địa hình đã được phát triển tại Trung tâm Robot Địa hình, Sydney, Úc. Bản mẫu này được cải tiến từ xe địa hình Conquest Argo 8x8, với kích thước 3 x 1.45 x 1,1m và trọng tải 0,5 tấn. Nó có thể đạt vận tốc 30km/h trên mặt đất và 3 km/h trên mặt nước. Xe được trang bị tám bánh xe động lực, lái theo kiểu trượt như xe tăng (H.1) bằng cách tác động vào các phanh. H.2 mô tả cấu trúc hệ thống động lực của xe, bao gồm một động cơ, bộ truyền động vô cấp (CVT), hộp số, bộ vi sai, hệ thống xích và các bánh xe. Trong hình, ký hiệu T,  , và K được dùng cho các mômen xoắn, tốc độ quay, và tỷ số truyền tại các thành phần tương ứng. Xe được trang bị các cảm biến để cho phép đo tốc độ động cơ, tốc độ đầu vào hộp số, và tốc độ bánh xe bên trái và bên phải. Ngoài ra tốc độ động cơ và lực phanh hai bên có thể được điều khiển độc lập bởi các cơ cấu chấp hành. Nhiều thực nghiệm đã được thực hiện để lấy dữ liệu phục vụ cho việc mô hình hóa hệ thống. Dựa trên các thực nghiệm và lý thuyết liên quan, một mô hình cơ bản gồm tất cả bộ phận trong hệ thống động lực của xe đã được Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 809 Mã bài: 173 phát triển và được báo cáo tại Hội nghị về Robot và Tự động hóa tại Úc (T.H.Tran và công sự, 2004). Bài báo này sẽ trình bày những cải tiến trên mô hình đã thực hiện và kiểm nghiệm, so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế thu được từ các lần thực nghiệm trên xe. 2. Mô hình hóa và mô phỏng xe Hệ thống truyền động bao gồm động cơ, CVT, hộp số, bộ vi sai (trong hộp số), hệ thống xích và tám bánh xe. H.3 mô tả các thành phần trong hệ thống cùng với sự phân bố mômen xoắn và tốc độ. Cần lưu ý rằng các mô hình của động cơ, CVT, hộp số, và hệ thống xích độc lập với hệ thống phanh. Trong khi đó mô hình các bộ phận khác phải phụ thuộc mômen xoắn tác động lên các đĩa phanh bên phải và trái. 2.1 Động cơ Xe xử dụng đông cơ 4 thì FD620D, công suất 20 HP của hãng Kawasaki. Có thể áp dụng phương trình khí lý tưởng và động lực học để mô tả từng bộ phận của động cơ (Crossley và Cook, 1991; Hendricks và Sorenson, 1990). Tuy nhiên, đối với mục đích điều khiển, không cần thiết phải xem xét quá chi tiết như vậy. Thực nghiệm nghiệm cho thấy có thể mô tả mô-men xoắn sinh ra bởi một động cơ như một hàm truyền bậc nhất (Zanasi et al, 2001): , 1 e e e e s K T     (1) với  e là độ mở của ga (throttle), K e và  e là độ lợi và thời hằng động cơ. Phương trình chuyển động của động cơ được xác định từ định luật 2 Newton: , , ecefriceee TTTJ    (2) với J e là mô-men quán tính, bao gồm bánh đà, trục động cơ và buly kéo của CVT; T fric,e là mô-men ma sát trong động cơ và T ec là mô-men tải từ CVT tác động lên động cơ. H. 1 Bản mẫu của một xe tự hành địa hình H. 2 Hệ thống động lực của xe T dL  dL H ệ thống xích K 3 Động cơ (20 hp) Bộ vi sai CVT K 1 K 2 Te c  e Bánh xe T wL  wL Tc  c T wR  wR T dR  dR Hộp số Đĩa phanh Đĩa phanh T G  G 810 Trần Thanh Hùng, Quang Hà VCM2012 H. 3 Sơ đồ khối các thành phần trong hệ thống động lực 2.2 CVT Động lực từ động cơ đi qua một bộ truyền động vô cấp (CVT) trước khi đến các bộ phận còn lại. CVT bao gồm hai puli và một dây đai hình chữ V. Mỗi puly có một đĩa cố định và một đĩa di động. Khi động cơ tăng tốc, dưới ảnh hưởng của lực ly tâm, đĩa di động của puly sơ cấp di chuyển về phía đĩa cố định làm tăng bán kính (chèn dây đai) puly và do đó tăng tỉ số truyền (để tăng tốc độ quay của các bộ phận phía sau). Ngược lại, khi tải tăng lên, dưới ảnh hưởng của mô-ment tải và lò xo nén, đĩa di động của puly thứ cấp bị ép về phía đĩa cố định, làm giảm tỉ số truyền (để tăng mô-men cung cấp cho các bộ phận phía sau). Như vậy có thể mô tả tỉ số truyền của CVT như một hàm của tốc độ động cơ và tải tác động lên CVT: ,),( 1 ce TfK   (3) Hàm f() phụ thuộc vào cấu tạo cơ khí của CVT, thực tế rất khó tìm được mô hình chính xác. Giải pháp đưa ra là sẽ ước lượng từ dữ liệu thực nghiệm. Mô-men xoắn và tốc độ tại đầu ra của CVT được xác định bởi: . ,/ 1 1 K KTT ec ecc    (4) 2.3 Hộp số Hộp số có bốn vị trí, cụ thể là Reverse để lui xe; Neutral – dùng lúc khởi động động cơ hoặc chạy không tải; Low để sử dụng khi cần thêm thêm kéo, và High - để sử dụng lúc hoạt động bình thường. Đầu ra của hộp số kết nối trực tiếp vỏ của bộ vi sai. Vì vậy, vỏ của bộ vi sai có thể được xem như là đầu ra của hộp số khi tính hệ số truyền của hộp số, K2.          High,2655.0 Low,1295.0 Neutral,0 Reverse,1295.0 2 K (5) giá trị K2 được tính toán từ số răng của các bánh răng trong hộp số. Mô-men xoắn và tốc độ quay ở đầu ra của hộp số:   , ,/ 2 2, K KTTT cG GfriccG    (6) Trong đó Gfric T , là mô-men ma sát trong hộp số. 2.4 Hệ thống xích Bỏ qua hiện tượng backlash, hệ thống xích có thể được đơn giản hóa như là một tỉ số truyền K3, tính từ số lượng răng của mỗi xích trong hệ thống dây chuyền, .0.2483 3 K (7) 2.5 Bộ vi sai-bánh xe Bộ vi sai sử dụng cấu trúc bánh răng mặt trời-hành tinh, truyền động lực từ động cơ đến các bánh xe, đồng thời cho phép chúng quay ở tốc độ khác nhau. Khi xe chạy thẳng, mô-men xoắn từ hộp số được phân phối đồng đều cho các bánh xe bên phải và trái. Tải trên các đầu ra bên phải và trái của bộ vi sai là giống nhau. Bộ vi sai ở chế độ cân bằng, không có chuyển động tương đối giữa các hai bánh răng hành tinh. Tất cả các bánh xe có cùng một tốc độ và do đó được mô hình hóa như một bánh xe. Khi đó: , , , , GddLdR DfricGddRdL dRdL TTTTT TT     (8) trong đó Dfric T , là mô-men tải do ma sát. Mô-men xoắn và tốc độ bánh xe, thu được sau hệ thống xích , như sau: . ,/ 3 3 K KTT dw dw    (9) Xét xe đang chuyển động thẳng theo vận tốc V X trên một mặt phẳng nghiêng với độ dốc . Các lực tác động lên xe theo hướng chuyển động được mô tả trên H. 4. Phương trình chuyển động thẳng của xe được tính từ định luật 2 Newton như sau:   ,sin ,  mgFFVmF RwindXwt   (10) T fric,w Te T fric, T ec  e T c  c G K 1 K 2 T fric, Động cơ CVT Hộp số T G  T dR  dR T bR T dL  dL T wR  wR T wL  wL K 3 T fric,w r.F fric w R  wR r.F fric ,wL  wL T fric, T bL K 3 Bộ vi sai Bánh xe bên phải Xích Bánh xe bên trái Xích Phanh phải Phanh trái Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 811 Mã bài: 173 trong đó F t,w là lực kéo tạo ra ở bánh xe, , F wind là lực cản của không khí, F R là ma sát lăn, m là khối lượng xe và g là gia tốc trọng trường. Lực cản của không khí, F wind , có thể bỏ qua vì xe chạy tốc độ thấp. Ma sát lăn được xác định bởi,   , 21 XrrR VccmF  (11) Trong đó 21 và, rr cc là các hệ số ma sát, phụ thuộc vào loại vỏ xe và điều kiện mặt đường (Kiencke and Nielsen, 2000). Tổng mô-men tải tác động lên trục bánh bao gồm mô-men cần cho lực kéo, mô-men do ma sát nội , và mô-men để tăng tốc bánh xe, , ,, wtwfricwww rFTJT    (12) trong đó J w mô-men quán tính bánh xe, T fric,w là mô-men tải trên trục bánh xe. Thay (10-11) vào (12), cho ra:     .sin 21 ,   mgrVccmr VmrTJT Xrr Xwfricwww     (13) Giả sử rằng bánh xe không trượt so với mặt đường, , wX rV   (14) Khi đó (13) trở thành,       .sin . 21 , 2   mgrrccmr TrmJT wrr wfricwww    (15) Mô-men ma sát trong động cơ, hộp số, bộ vi sai và bánh xe có thể mô phỏng như ma sát nhớt với các hệ số tương ứng , e b , G b d b và w b ., , , , , , , wwwfric G d dfric CGGfric eeefric bT b T bT bT        (16) Khi xe quay, tải trên các đầu ra của bộ vi sai không cân bằng do các ảnh hưởng của lực phanh hoặc tải lên các bánh xe. Tốc độ bánh xe bên trái và bên phải khác nhau. Giả sử các lực tác động theo chiều chuyển động thẳng chia đều cho các bánh bên phải và trái. Mô- men tải trên các bánh xe trái và phải được tính từ các phương trình (10), (12) và (13): F wind F t,w Velocity, V X F R +mgsin(  )  : slope H. 4 Các lực tác động lên xe theo hướng chuyển động             ,sin 2 1 2 1 2 1 ,sin 2 1 2 1 2 1 21 , 2 21 , 2     mgrrccmr TmrJT mgrrccmr TmrJT wRrr wRfricwRwwR wLrr wLfricwLwwL       (17) Với T fric,wL và T fric,wR là ma sát trên trục bánh xe bên trái và bên phải. Mô-men và tốc độ ở ngõ vào hệ thống xích được xác định bởi, . , , , 3 3 3 3 K K KTT KTT dRwR dLwL wRdR wLdL       (18) Để phân tích tác động của bộ vi sai trong trương hợp xe quay, đặt dRGdRd x   là độ sai biệt tốc độ. Tốc độ tại đầu ra bên trái và bên phải của bộ vi sai được xác định . , x x GdR GdL     (19) Khi mô-men tháng T bL và T bR tác động, tổng tải lên bánh răng mặt trời bên trái và phải của bộ vi sai là , , bRdRsR bLdLsL TTT TTT   (20) dẫn đến tổng tải lên vỏ bộ vi sai . sLsRd TTT  (21) Chuyển động tương đối bên trong bộ vi sai bi ảnh hưởng của ma sát nội, được mô phỏng như ma sát nhớt. Trong trạng thái xác lập, mô-men ma sát này cân bằng với độ sai biệt mô-men tải trên các bánh răng mặt trời bên phải và trái . , xbTT inDsLsR  (22) Từ đó, độ sai biệt tốc độ được ước lượng bởi , ,inD sLsR b TT x   (23) với inD b , là hệ số ma sát nhớt trên trong bộ vi sai. Từ các công thức (1-7) và (17-23), một bộ mô phỏng đã được xây dựng và cài đặt trên công cụ Simulink của Matlab (T.H.Tran và công sự, 2004). Sơ đồ khối của bộ mô phỏng được thể hiện trên H.5. 3. Cải tiến và kiểm nghiệm 3.1 Xác định các thông số bộ mô phỏng Trong bộ mô phỏng, CVT là bộ phận phức tạp nhất, rất khó xác định được mô hình toán. Vì vậy ước lượng từ thực nghiệm đã được lựa chọn. Từ 812 Trần Thanh Hùng, Quang Hà VCM2012 dữ liệu tốc độ ngõ vào và ra của CVT thu được khi xe chạy khoảng 15 phút trên đồng, sự phân bố của tỉ số truyền CVT được vẽ trên H.6 (theo tốc độ động cơ) và H. 7 (theo tốc độ động cơ và tải ước lượng trên CVT). Cấu trúc cũng như dữ liệu thực nghiệm cho thấy tỉ số truyền của CVT phụ thuộc vào hai biến, tốc độ động cơ và tải tác động lên CVT. Để đơn giản hóa, có thể tách riêng ảnh hưởng của từng biến và mô tả như các hàm tuyến tính, được chọn từ các vùng phổ biến nhất trên H. 6 và H.7:     ),( 1 cece ThgTfK   (24)             rpm850khi0, rpm850khi,850 2500 1 e ee e g    (25)             . Nm500khi,0 Nm500khi,500 500 1 c cc c T TT Th (26) Giá trị của các thông số khác được sử dụng trong bộ mô phỏng hệ thống động lực được liệt kê trong Bảng 1. Độ lợi và hệ số ma sát trong động cơ được ước tính hóa của đường cong mô-men xoắn động cơ. Hằng số thời gian động cơ tính từ các dữ liệu thử nghiệm. Mô-men quán tính và các hệ số ma sát khác được lựa chọn theo kinh nghiệm. Các hệ số ma sát lăn của trên đường chạy được cung cấp (Wong, 2001). 3.2 Cải tiến và kiểm nghiệm Bộ mô phỏng đã xây dựng bao gồm rất nhiều vòng hồi tiếp, đòi hỏi khối lượng tính toán lớn, và đôi khi không tìm được kết quả. Vấn đề càng nghiêm trọng hơn khi đưa thêm nhiều vòng hồi tiếp để điều khiển xe. Vì vậy cần phải cải tiến mô hình mô phỏng. Trước hết, xét trường hợp xe chạy thẳng, từ các công thức (15) and (16), tổng mô-ment tải tác động lên trục bánh xe là       .sin . 1 2 22   mgrmrc cmrbrmJT r wrwwww    (27)  wR  wL T wR T wL  dR  dL T dR T dL K 1 Engine CVT  e T ec K 2 Gearbox Differential  G T G K 3 Chains Wheels  c T c T bR T b L Throttle  e H. 5 Sơ đồ mô phỏng xe Bảng 1. Giá trị các thông số sử dụng trong bộ mô phỏng B ộ phận Thông s ố Ký hi ệu v à giá tr ị Động cơ Độ lợi K e = 0.5 Nm Thời hằng  e = 0.3 s Mô-men quán tính J e = 0.07 kgm 2 Hệ số ma sát b e = 0.0026 Nms Hộp số Hệ số ma sát b G = 0.0955 Nms Bộ vi sai Hệ số ma sát b d = 0.00955 Nms Hệ số ma sát bên trong b D,in = 2.3873 Nms Xích Hệ số truyền K 3 = 0.2483 Bánh xe-thân xe Khối lượng xe m = 490 kg Kh ối l ư ợng v à bán kính bánh xe r = 0.25 m, m w = 6.6kg Hệ số ma sát b w = 0.04 Nms Hệ số ma sát tĩnh c r1 = 0.1 m.s -2 Hệ số ma sát động c r2 = 0.08 s -1 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 813 Mã bài: 173 H. 6 Sự phân bố của tỉ số truyền CVT theo tốc độ động cơ Thay thế (8), (9) và (16) vào (27), ta được mô-men tải trên bộ vi sai và hộp số như sau:        ,sin . 31 2 32 22 3 2 3 2 Kmgrmrc KcmrKb KrmJT r drw dwd        (28)        .sin . 31 2 32 22 3 2 3 2 Kmgrmrc KcmrbKb KrmJT r drdw dwG        (29) H. 7 Sự phân bố của tỉ số truyền CVT theo tốc độ động cơ và theo tải (ước lượng) tác động lên CVT Tổng mô-men tải lên đầu ra CVT được tính từ (6), (16), và (29)        .sin . 231 2 2 2 32 22 2 2 2 2 3 2 2 2 3 2 KKmgrmrc KKcmrbKbKKb KKrmJT r crGdw cwc        (30) Công thức (30) cho thấy khi xe chạy thẳng, các bộ phận hộp số, bộ vi sai, hệ thống xích và bánh xe có thể được mô tả bằng một công thức duy nhất. Các bộ phận khác như động cơ và CVT vẫn được thể hiện bằng các công thức (1-4). Vận tốc quay của bánh xe được xác định bởi: . 23 KK cw   (31) Trong trường hợp xe quẹo trái/phải, tổng mô-men tải tác động lên bánh xe bên trái và phải xác định từ (16) và (17).         .sin 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 ,sin 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 22 1 2 22     mgrmrc cmrbmrJT mgrmrc cmrbmrJT r wRrwwRwwR r wLrwwLwwL                   (32) Khi đó tải tác động lên các đầu ra của bộ vi sai là         .sin 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 ,sin 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 3 1 2 32 22 3 2 3 2 3 1 2 32 22 3 2 3 2 KmgrmrcKcmrKb KmrJT KmgrmrcKcmrKb KmrJT rdRrw dRwdR rdLrw dLwdL                                     (33) Kết hợp với mô-men phanh tác động để làm xe quẹo trái/phải, tổng tải tác động lên bộ vi sai là          .sin 2 1 2 1 2 1 3 1 2 32 22 3 2 3 2 bRbLr dRdLrw dRdLwd TTKmgrmrc KcmrKb KmrJT               (34) Từ (19), ,22 dGdRdL   (34) trở thành        .sin 3 1 2 32 22 3 2 3 2 bRbLr drwdwd TTKmgrmrc KcmrKbKmrJT      (35) Tiếp tục tính toán như trên, ta được tổng mô-men tải tác động lên CVT          .sin 2231 2 2 2 32 22 2 2 2 2 3 2 2 2 3 2 KTTKKmgrmrc KKcmrbKbKKb KKmrJT bRbLr crGdw cwc        (36) Khi xe quẹo trái/phải, độ sai biệt tốc độ được xác định từ (23) và (20) như sau:     . ,inD bLbRdLdR b TTTT x   (37) Thay (33) và (19) vào (37) cho ra, 814 Trần Thanh Hùng, Quang Hà VCM2012         . , 2 32 22 3 2 3 2 bLbR inDrww TT xbKcmrKbxKmrJ    (38) Phương trình (38) cho thấy có thể tính toán độ sai biệt tốc độ như một hàm bậc nhất của mô-men phanh,        , , 2 32 22 3 2 3 2 inDrww bLbR bKcmrKbsKmrJ TT x    (39a) với thời hằng      . , 2 32 22 3 2 3 2 inDrw w x bKcmrKb KmrJ     (39b) Khi xe quẹo, bánh xe bên trong có thể bị đứng lại nếu lực phanh đủ mạnh. Để thể hiện điều đó, độ sai biệt tốc độ được giới hạn bởi . 22 KxK cc   (40) Tốc độ các bánh xe được xác định từ (6), (18), và (19) như sau: . , 332 332 xKKK xKKK cwR cwL     (41) Sử dụng các công thức trên, bộ mô phỏng đã đơn giản được các vòng hồi tiếp ở nhiều bộ phận trong hệ thống động lực, làm tăng tốc độ tính toán, trong khi vẫn lại tất cả các đặc tính động học như mô hình trước. 3.3 Kiểm nghiệm Một bộ dữ liệu được thu được trong một lần thử nghiệm được sử dụng để kiểm nghiệm mô hình. Các dữ liệu bao gồm tín hiệu điều khiển độ mở của ga, điều khiển phanh, tốc độ quay tại động cơ, tại hộp số, và tại các bánh xe. Tốc độ quay động cơ và hộp số được đo bằng RPM bởi các cảm biến hiệu ứng Hall trong khi tốc độ bánh xe được đo bằng các encoder và tính bằng rad/s. Trong bộ mô phỏng, các bộ điều khiển ga và phanh được mô tả bằng các các hàm truyền bậc nhất, với thời hằng được xác định từ đáp ứng của chúng. Mặt đất được giả định là phẳng ( = 0). Các tín hiệu điều khiển (ga, phanh) thực tế được đưa vào chạy bộ mô phỏng. Đáp ứng của mô hình với các dữ liệu đầu vào thực được so sánh với các dữ liệu đầu ra thử nghiệm trong H.8 cho động cơ, tốc độ hộp số, và H.9 cho tốc độ bánh xe bên trái và bên phải. Nói chung, có thể thấy rằng động cơ, hộp số, và tốc độ bánh xe bám sát dữ liệu thử nghiệm ở trạng thái xác lập. Dữ liệu tốc độ bánh xe có nhiều nhiễu, có lẽ vì ảnh hưởng của địa hình gồ ghề trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, khi tăng tốc, hộp số và bánh xe đáp ứng chậm hơn so với dữ liệu thực tế, trong khi động cơ chạy nhanh hơn. Điều này có lẽ là có hiện tượng trượt giữa dây đai và puly trong CVT trong quá trình tăng tốc tăng tốc trong khi điều đó bị bỏ qua trong mô hình. Đáp ứng ở động cơ và đầu vào hộp số đối với tín hiệu phanh tương tự như dữ liệu thực tế. Trong quá trình quay, tốc độ bánh xe bám theo dữ liệu thử nghiệm, tuy nhiên, với một tốc độ chậm hơn. Điều này có thể được giải thích do trượt bánh xe. Mô hình giả định rằng trượt không xảy ra giữa bánh xe và mặt đất. Đối với một chiếc xe lái theo kiểu trượt, tuy nhiên, để xe quẹo phái/trái được, các bánh xe phải trượt trên mặt đất. 595 600 605 610 615 0 50 100 Ga (%) 595 600 605 610 615 0 2000 4000 Đong co (RPM) Mo phong Thuc nghiem 595 600 605 610 615 0 2000 4000 Hop so (RPM) Thoi gian (s) Mo phong Thuc nghiem H. 8 Đáp ứng của động cơ và hộp số 595 600 605 610 615 0 50 100 (%) Phanh phai Phanh trái 595 600 605 610 615 0 20 40 Bánh phai (rad/s) Mo phong Thuc nghiem 595 600 605 610 615 0 20 40 Bánh trái (rad/s) Thoi gian (s) Mo phong Thuc nghiem H. 9 Đáp ứng của các bánh xe 4. Kết luận Trong bài báo này, hệ thống động lực của xe tự hành địa hình, bao gồm cả động cơ, CVT, hộp số, bộ vi sai, hệ thống xích và các bánh xe đã được phân tích và mô hình hóa. Một mô hình đầy đủ đã được phát triển, tuy nhiên thực nghiệm cho thấy bị giới hạn về khả năng tính toán. Một mô hình cải tiến đã được đề xuất để cải thiện hiệu quả tính toán. Mô phỏng cho thấy rằng không có sự khác biệt đáng kể trong kết quả giữa các mô hình. Việc kiểm nghiệm mô hình đã được thực hiện trên dữ liệu thực tế. Kết quả mô phỏng với tín hiệu thực cho thấy đáp ứng của mô hình gần với kết Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 815 Mã bài: 173 quả thực nghiệm. Vì vậy mô hình này có thể được dùng để phát triển và kiểm nghiệm các giải thuật điều khiển xe tự hành. Tài liệu tham khảo [1] Tran, T. H., Ha, Q. P., Grover, R., and Scheding, S., "Modelling of an autonomous amphibious vehicle." Proc. of the 2004 Australian Conference on Robotics and Automation, Canberra, Australia, (CD-ROM), December 6-8, 2004. [2] Crossley, P. R., and Cook, J. A. (1991). "A nonlinear engine model for drivetrain system development." Proc. of the IEE International Conference 'Control 91', Edinburgh, UK, 2, 921-925, 25-28 March, 1991. [3] Hendricks, E., and Sorenson, S. C. (1990). "Mean value modelling of spark ignition engines." Engines, SAE Technical Paper No. 900616. [4] Zanasi, R., Visconti, A., Sandoni, G., and Morselli, R. (2001). "Dynamic modeling and control of a car transmission system." Proc. of the 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Como, Italy, 1, 416 - 421, 8- 12 July 2001. [5] Kiencke, U., and Nielsen, L. (2000). Automotive Control Systems, Springer, Berlin. [6] Wong, J. Y. (2001). Theory of Ground Vehicle, Wiley, New York, 3 rd edition. Trần Thanh Hùng nhận bằng Kỹ sư Điện tử tại Trường Đại Học Cần Thơ năm 1996, bằng Thạc sỹ Kỹ thuật Điện tử tại Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh năm 2000, và nhận bằng Tiến sỹ Kỹ thuật tại Trường Đại Học Kỹ thuật Sydney, Úc năm 2008. Tiến sỹ Trần Thanh Hùng tham gia giảng dạy tại Trường Đại Học Cần Thơ từ năm 1996 đến nay. Hiện anh đang là Giảng Viên Chính thuộc Bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ; giữ chức vụ Phó Trưởng Khoa Công Nghệ, Trường Đại Học Cần Thơ. Quang Ha is currently an Associate Professor at the Faculty of Engineering, UTS. He obtained his PhD in Electrical Engineering in 1993 from Moscow Power Engineering Institute, Russia. His research interests include robust control and estimation, robotics, and computational intelligence applications. He is a member of the IEEE. . tắt Phân tích động lực học đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều khiển xe tự hành. Bài báo này trình bày mô hình hóa và mô phỏng hệ thống động lực của một xe tự hành mọi địa hình, được phát. bánh xe 4. Kết luận Trong bài báo này, hệ thống động lực của xe tự hành địa hình, bao gồm cả động cơ, CVT, hộp số, bộ vi sai, hệ thống xích và các bánh xe đã được phân tích và mô hình. T fric,e là mô- men ma sát trong động cơ và T ec là mô- men tải từ CVT tác động lên động cơ. H. 1 Bản mẫu của một xe tự hành địa hình H. 2 Hệ thống động lực của xe T