Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái điện trên ô tô con

Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái điện trên ô tô con" với mục tiêu nhằm nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm động lực học hệ thống lái điện làm cơ sở khoa học thay thế hệ thống lái điện cho hệ thống lái cơ khí truyền thống trên mô hình bán tự nhiên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái điện trên ô tô conMỞ ĐẦUNghiên cứu về sự phát triển các hệ thống trên ô tô cho thấy ô tô thế giới đang có những thay đổimạnh mẽ trong đó có những thay đổi của hệ thống lái. Xu thế dẫn động điều khiển kiểm soát toàn bộđộng lực học xe thông qua điều khiển bằng điện đang dần trở nên rõ nét. Các nghiên cứu về hệthống điều khiển bằng điện là tiền đề phát triển cộng nghệ lái tự động. Công nghệ này đã và đangđược thử nghiệm ở các cấp độ khác nhau trên ô tô có khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng giao thôngthông minh.Có bốn cấp độ phát triển công nghệ lái ô tô khác nhau: Hỗ trợ người lái, kết hợp chức năng tựđộng với người lái, lái tự động mức độ giới hạn, lái tự động hoàn toàn. Trong đó, công nghệ lái tựđộng hoàn toàn ngoài việc cho phép phương tiện thực hiện tự động tất cả các chức năng lái xe còncó chức năng giám sát điều kiện giao thông khi vận hành. Công nghệ này giúp giải phóng sức laođộng và thời gian lái xe, người sử dụng chỉ cần lựa chọn điểm đi và đến, công việc còn lại hoàn toàntự động.Các nghiên cứu về hệ thống lái điện (SBW) là tiền đề để phát triển công nghệ lái tự động đãđược nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới thực hiện. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về hệ thống láiđiện chưa được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đúng mức. Với mong muốn nắm bắt được các côngnghệ điều khiển lái hiện đại trên thế giới một cách sâu sắc, tiến tới làm chủ công nghệ và phát triểncác công nghệ mới tại Việt Nam tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống láiđiện trên ô tô con” làm luận án tiến sĩ.Chương I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU1.1.Các loại hệ thống láiTổng hợp quá trình phát triển các hệ thống lái trên xe ô tô có thể liệt kê thành các hệ thống láisau: hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiểnđiện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái điện, hệ thống lái tự động. Mặc dùmặt kết cấu các hệ thống lái khác biệt, tuy nhiên có thể tổng hợp các thành phần kết cấu hệ thống láimột cách chung nhất như Hình 1.Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái1.1.1. Hệ thống lái cơ khíHệ thống lái thuần cơ khí được bố trí trên các xe thế hệ đầu tiên từ thập kỷ 50. Về cấu tạochúng gồm hai thành phần dẫn động lái và cơ cấu lái. Các nghiên cứu phát triển hệ thống lái cơ khíchủ yếu tập trung vào khả năng quay vòng ô tô trong thời gian ngắn nhất trên một diện tích bé, giữ choxe ổn định chuyển động thẳng, lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ trong giới hạn số vòng quay đánh láicho phép, đảm bảo động lực quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt, sự tương thích động họcgiữa dẫn động lái và bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo, khả năng ngăn được các va đập của cácbánh xe dẫn hướng lên vành tay lái thông qua hiệu suất truyền lực, quan hệ chuyển động giữa bánh xebên phải và bên trái.Nhìn chung hệ thống lái thuần cơ khí đáp ứng được yêu cầu ban đầu để xe chuyển động trênđường ứng với dải tốc độ hạn chế đảm bảo các điều kiện chuyển động quay vòng. Tuy nhiên, trongquá trình đánh lái, người lái phải sử dụng toàn bộ năng lượng để thực hiện việc điều khiển hướngchuyển động, đồng thời cũng tiếp nhận những phản hồi không mong muốn từ mặt đường điều này làmcho người lái cảm thấy mệt mỏi khi sử dụng. Các nghiên cứu hệ thống lái cơ khí chỉ tập trung vào bài1toán góc quay bánh xe dẫn hướng chuyển động theo vô lăng, do vậy ảnh hưởng của dịch chuyển thânxe đến quá trình quay vòng khi đánh lái ở tốc độ cao là rõ nét và chưa kiểm soát được, chưa tối ưukhối lượng, kích thước các chi tiết cơ khí nên cơ cấu chưa gọn nhẹ, chiếm nhiều không gian bố trí.Trên thị trường Việt Nam vẫn còn một số ít các xe cũ đang lưu thông sử dụng loại hệ thống lái này.1.1.2. Hệ thống lái trợ lực thủy lựcHệ thống lái trợ lực thủy lực là sự cải tiến của hệ thống lái thuần cơ khí nhằm giải quyết vấn đềchính là hỗ trợ một phần năng lượng của người lái trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giác thoảimái khi điều khiển lái. Tùy theo thiết kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗ trợ của bộ trợlực do động cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việc đánh lái. Việc trang bị hệ thốnglái trợ lực giúp cho người lái ít tổn hao năng lượng khi quay vòng xe đồng thời giảm được những vađập từ bánh xe lên vô lăng. Không những thế, nó còn nâng cao được tính năng an toàn nhờ vào việctrong một số trường hợp lốp gặp sự cố đột ngột. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật hệ thống láitrợ lực thủy lực.Vấn đề chính cần giải quyết ở hệ thống lái này là tỷ lệ trợ lực phù hợp với điều kiện chạy xe vàsự thay đổi góc đánh lái. Có thể thấy rõ khi di chuyển ở vận tốc thấp mô men cản quay vòng tương đốilớn do vậy cần trợ lực nhiều, ngược lại tốc độ cao cần hạn chế trợ lực. Hay nói cách khác, đặc tính trợlực của hệ thống trợ lực thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn thay đổi tỷ lệ trợ lực theo điều kiệnchuyển động dựa trên giá trị mô men cản quay vòng. Mô men cản này thay đổi theo vị trí góc đánh láivà vận tốc chạy xe. Hệ thống lái trợ lực thủy lực ban đầu sử dụng thanh xoắn để điều khiển các chế độtrợ lực.1.1.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điệnHệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện là phiên bản cải tiến của hệ thống lái trợ lựcthủy lực điều khiển bằng thanh xoắn, được phát triển từ thập kỷ 90. Đặc điểm quan trọng của hệ thốngnày là thanh xoắn cảm biến mô men đánh lái không trực tiếp điều khiển van trợ lực thành tín hiệu điệngửi đến hộp điều khiển điều khiển trợ lực. Hộp điều khiển trợ lực tổng hợp các tín hiệu chạy xe, tínhtoán và xác định phần tỷ lệ trợ lực từ đó quyết định đặc tính trợ lực thông qua việc điều khiển áp lựcdầu từ bơm trợ lực và lượng dầu đi vào xy lanh trợ lực. Thông qua việc điều khiển gián tiếp, các chếđộ trợ lực và đặc tính trợ lực được thay đổi một các linh hoạt.So với hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn hệ thống lái trợ lực thủy lực điềukhiển bằng điệ ...