Báo cáo khoa học: TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE Ô TÔ KHI PHANH TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH MẠNG NƠ RON XUYÊN TÂM - RBFN

i Tóm tắt: Hệ thống chống bó phanh (ABS – Anti-lock braking system) có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng khi phanh và tính dẫn hướng của ôtô. Đa số các bộ điều khiển ABS có bán ở trên thị trường đều dựa trên nguyên lý điều khiển on-off. Trên các xe ôtô hiện đại đều được trang bị ở mỗi bánh xe một bộ điều khiển ABS, mục đích là để điều khiển độ trượt tương đối giữa bánh xe và mặt đường khi phanh. Bài báo này đưa ra phương pháp tổng hợp hệ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE Ô TÔ KHI PHANH TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH MẠNG NƠ RON XUYÊN TÂM - RBFN" TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE Ô TÔ KHI PHANH TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH MẠNG NƠ RON XUYÊN TÂM - RBFN PGS. TS. LÊ HÙNG LÂN ThS. NGUYỄN VĂN TIỀM Bộ môn Điều khiển học Khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Hệ thống chống bó phanh (ABS – Anti-lock braking system) có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng khi phanh và tính dẫn hướng của ôtô. Đa số các bộ điều khiển ABS có bán ở trên thị trường đều dựa trên nguyên lý điều khiển on-off. Trên các xe ôtô hiện đại đều được trang bị ở mỗi bánh xe một bộ điều khiển ABS, mục đích là để điều khiển độ trượt tương đối giữa bánh xe và mặt đường khi phanh. Bài báo này đưa ra phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển thích nghi độ trượt này trên cơ sở mạng nơ ron. Đánh giá hiệu quả của phương pháp thông qua các kết quả mô phỏng máy tính. Summary: The anti-lock braking system (ABS) is an important component of a complex steering system for modern automobiles. Most of the controllers available in the market are based on on-off controlling principle. All automobiles of the latest type are fitted with an ABS controller, aiming to maintain a specified tire slip for each wheel during braking. This paper ĐT proposes a model of an adaptive controller, based on network control to regulate the tire-slip. Simulation and test results are presented to form assessment of the method. I. ĐẶT VẤN ĐỀ HTĐK (hệ thống điều khiển) ABS phải đảm bảo độ trượt tương đối giữa bánh xe và mặt đường ở giá trị độ trượt tối ưu λ0 = 0,2 (20%) khi phanh, khi đó sẽ đạt được quá trình phanh tối ưu và xe không bị mất lái, ổn định tính dẫn hướng. Khi điều kiện mặt đường thay đổi thì tính phi tuyến của ma sát giữa lốp xe và mặt đường cũng thay đổi theo [1]. Không có ABS Có ABS Phanh không có ABS trên đường tuyết. Hình 1. Hình ảnh khi phanh có ABS và không có ABS Hình ảnh khi phanh có ABS và không có ABS như hình 1. Trong bài báo [1] chúng tôi đã sử dụng lôgic mờ để tự động nhận dạng hệ số ma sát mặt đường, sau đó thiết kế bổ sung mạch điều khiển thích nghi, kết quả mô phỏng cho thấy quá trình phanh luôn đảm bảo được độ trượt ở giá trị tối ưu, hướng sử dụng logic mờ cho bài toán này cũng được [2] đề cập tới. Trong bài báo này chúng tôi sẽ đưa ra một phương pháp sử dụng mạng nơ ron xuyên tâm để nhận dạng hệ số ma sát mặt đường và thiết kế các mạch điều khiển bổ sung với mục đích khống chế độ trượt luôn ở giá trị tối ưu khi phanh. II. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC BÁNH XE Ô TÔ Các biểu thức của chuyển động của một trong 4 bánh xe ô tô [3] như sau: Jω = rFx − Tb & (1) mv = − Fx & trong đó: m là ¼ khối lượng xe; v là tốc độ của xe; ω là tốc độ của bánh xe; Fz là lực pháp tuyến; Fx là lực ma sát bánh xe. Tb là mô men phanh; r là bán kính bánh xe; J là mô men quán tính. v − ωr λ= Độ trượt của bánh xe được định nghĩa như sau [3]: , (2) v khi bánh xe bị bó cứng hoàn toàn thì λ = 1, khi xe chuyển động tự do thì λ = 0. ĐT Fx = Fzμ(λ, μH, α, Fz, v), Lực ma sát bánh xe Fx được định nghĩa bởi: (3) ở đây μ(λ, μH, α, Fz, v) là hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường, đây là một hàm phi tuyến với một kiểu phụ thuộc vào độ trượt [1], [3], μH là hệ số ma sát lớn nhất và thay đổi theo điều kiện mặt đường, α là góc lái và ta chỉ quan tâm đến trường hợp không có góc lái (α = 0). Với quan niệm giá trị vận tốc của xe biến đổi chậm hơn rất nhiều so với sự thay đổi của các r 2 Fz r & giá trị khác ở (3), động học của độ trượt bánh xe như sau: λv = Tb − μ, (4) J J Do tác động trễ điều khiển một thời gian T, mô hình ABS có thể tổng hợp theo biểu thức λ(t )v = −βμ (λ(t )) + αu (t − T ) , & sau: (5) f (λ ) ở đây v là một hằng số nhưng không chắc chắn, λ r 2 Fz u c r α = ;β = trong đó: . ...