Thiết kế bộ điều khiển LQR cho hệ thống treo trên mô hình ô tô điện bốn bánh

Bài viết này nhóm tác giả thiết kế 02 bộ điều khiển cho hệ thống treo chủ động trên mô hình ¼ ô tô điện dựa trên phương pháp điều khiển LQR: Bộ điều khiển thứ nhất nâng cao độ êm dịu của ô tô điện, bộ điều khiển thứ hai nâng cao độ an toàn của ô tô điện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển LQR cho hệ thống treo trên mô hình ô tô điện bốn bánhBÀI BÁO KHOA HỌC THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LQR CHO HỆ THỐNG TREO TRÊN MÔ HÌNH Ô TÔ ĐIỆN BỐN BÁNH Bùi Đức Tiến1, Đặng Ngọc Duyên1, Phạm Vũ Nam1, Trần Tuấn Anh1Tóm tắt: Hệ thống treo liên kết mềm giữa bộ phận được treo và bộ phận không được treo, đóng vai trò ổnđịnh, dẫn hướng cho ô tô và dập tắt các dao động từ mặt đường. Hệ thống treo luôn có sự đối lập giữa tínhêm dịu khi lái xe và độ an toàn. Bài báo này nhóm tác giả thiết kế 02 bộ điều khiển cho hệ thống treo chủđộng trên mô hình ¼ ô tô điện dựa trên phương pháp điều khiển LQR: bộ điều khiển thứ nhất nâng cao độêm dịu của ô tô điện, bộ điều khiển thứ hai nâng cao độ an toàn của ô tô điện. Các kết quả mô phỏng chothấy hệ thống treo chủ động sử dụng bộ điều khiển LQR nâng cao được độ êm dịu và độ an toàn của ô tôđiện khi so sánh với hệ thống treo bị động.Từ khoá: Hệ thống treo chủ động, Điều khiển LQR, Động lực học ô tô. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * sự (Wu, 2005) thiết kế bộ điều khiển hệ thống treo Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong ô tô, chủ động dùng Neural Network Based Fuzzy Logic.được sử dụng rộng rãi cho các loại ô tô hiện nay. Hệ Mô hình mạng nơ ron dựa trên logic mờ dùng cácthống treo bị động có sự đối lập giữa tính thoải mái tập tín hiệu từ mô hình động lực học ½ ô tô khôngcủa người lái xe và tính năng an toàn. Khi tính năng tuyến tính. Sự phát triển của hệ thống treo chủ độngan toàn được nâng cao thì tính thoải mái của người không những giảm được các va đập từ mặt đường,sử dụng giảm đi và ngược lại. Hệ thống treo chủ giảm nhiễu từ cảm biến mà còn có thể đáp ứng đượcđộng có khả năng cung cấp năng lượng từ bên ngoài những sai số không chắc chắn. Kết quả mô phỏngđược ứng dụng để nâng cao các tính năng của ô tô. cho thấy hệ thống treo chủ động được thiết kế có thểToshimura và cộng sự (Toshimura, 2001) đã thiết kế cải thiện các tính năng êm dịu và an toàn của ô tô.một hệ thống treo chủ động cho mô hình ¼ ô tô sử Tamai và Sotelo (Tamai, 1995) đã nghiên cứu hệdụng bộ điều khiển trượt. Bộ điều khiển trượt thiết thống treo chủ động sử dụng phương pháp LQG –kế dựa trên lý thuyết điều khiển bậc hai tuyến tính LTR trong đó kể đến độ biến dạng của thân xe.LQ. Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng hệ thống treo Trong bài báo này nhóm tác giả thiết kế 02 bộchủ động được đề xuất có hiệu quả hơn trong việc điều khiển cho hệ thống treo chủ động trên mô hìnhgiảm rung động so với hệ thống treo bị động. ¼ ô tô điện dựa trên phương pháp điều khiển LQR: Sam và cộng sự (Sam, 2003) thiết kế bộ điều bộ điều khiển thứ nhất quan tâm nhiều đến nâng caokhiển chế độ trượt cho mô hình ¼ ô tô. Kết quả cho độ êm dịu của ô tô điện, bộ điều khiển thứ hai quanthấy tính hiệu quả và ổn định của hệ thống treo chủ tâm nhiều đến nâng cao độ an toàn của ô tô điện.động so với hệ thống treo bị động. Gursel và cộng sự Các kết quả của hệ thống treo chủ động sử dụng bộ(Gursel, 2006) đã sử dụng bộ điều khiển PID để điều khiển LQR được so sánh với hệ thống treo bịnghiên cứu tính an toàn của hệ thống treo chủ động. động. Các mô phỏng được thực hiện bằng phần mềmSon và Isik (Son, 1996) sử dụng phương pháp điều MATLAB/ Simulink.khiển logic mờ cho hệ thống treo chủ động trong 2. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨUmột số tình huống mô phỏng. Hiệu suất của bộ điều 2.1. Mô hìnhkhiển mờ tốt hơn so với hệ thống treo bị động ở các Trong bài báo này, nhóm tác giả sử dụng một môđiều kiện và chế độ đường khác nhau. Wu và cộng hình ¼ ô tô điện bốn bánh xe để nghiên cứu. Khối lượng xe được chia làm hai: khối lượng được treo1 ms và khối lượng không được treo mu . Lò xo và bộ Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi.KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 89 .phận giảm chấn của hệ thống treo được mô hình hóa x  Ax  B1W  B2Unhư hình 1. Tín hiệu kích thích từ mặt đường đượcký hiệu là q. Tín hiệu điều khiển của hệ thống là f d . y  Cx  DW 1  D2U ...