Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển giảm chấn từ trường trong hệ thống treo bán tích cực trên ô tô con

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu điều khiển giảm chấn từ trường trong hệ thống treo bán tích cực trên ô tô con" nghiên cứu thuật toán điều khiển giảm chấn từ trường trong hệ thống treo bán tích cực nâng cao khả năng dập tắt dao động của hệ thống treo và giảm số lượng cảm biến cho phép giảm giá thành của hệ thống điều khiển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển giảm chấn từ trường trong hệ thống treo bán tích cực trên ô tô con MỞ ĐẦU Trong thiết kế của hệ thống treo: độ cứng của lò xo và hệ số giảm chấn được chọn để đảm bảo sự thoải máivà khả năng bám đường của bánh xe. Hệ thống treo phải có khả năng dập tắt nhanh dao động thân xe, giảm lực tácđộng từ hệ thống treo lên thân xe trong giới hạn làm việc của không gian treo. Do đó hệ thống treo thụ động cónhững hạn chế cố hữu do sự cân đối mang tính đánh đổi trong việc lựa chọn độ cứng lò xo và các đặc tính giảmchấn, để có thể đạt được hiệu quả làm việc chấp nhận được trên toàn bộ dải tần số làm việc. Như đã biết từ lý thuyếthệ thống tuyến tính, hệ dao động 1 bậc tự do (1DOF) (bao gồm 1 khối lượng, 1 lò xo và 1 giảm chấn được mô hìnhhóa bởi một phương trình vi phân tuyến tính bậc hai), độ cản giảm chấn lớn cho hiệu quả tốt trong vùng lân cận củatần số cộng hưởng và hiệu quả sẽ giảm khi hoạt động ở những vùng xa tần số cộng hưởng, trong khi đó hệ số giảmchấn thấp hoạt động ngược lại. Các thiết bị điều khiển bán tích cực cung cấp độ tin cậy tương đương với các thiết bị thụ động, nhưng vẫnduy trì tính linh hoạt và khả năng thích ứng của các hệ thống chủ động hoàn toàn mà không yêu cầu nguồn nănglượng lớn. Trong hệ thống treo bán tích cực, hệ số giảm chấn có thể được điều chỉnh theo thời gian thực. Do đó hầuhết các hệ thống treo bán tích cực chỉ điều biến lực giảm chấn theo các chiến lược đã định trước. Ngược lại với cáchệ thống điều khiển tích cực, các cơ cấu chấp hành của hệ thống bán tích cực không thể đưa năng lượng cơ học vàohệ thống được điều khiển và do đó, chúng không có khả năng gây mất ổn định. Trên cơ sở phân tích đó, NCS đã lưạchọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển giảm chấn từ trường trong hệ thống treo bán tích cực trên ô tô con” CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Kể từ giữa những năm 1990, công nghệ chế tạo cảm biến, cơ cấu chấp hành trong hệ thống treo có điều khiểnđã thay đổi đáng kể khiến chúng trở nên rẻ, độ nhạy cao và hoạt động đáng tin cậy hơn. Mặc dù hệ thống treo đượcđiều khiển điện tử chủ yếu trang bị trên các loại xe cao cấp, nhưng việc sử dụng chúng đang ngày càng mở rộng.Trong quá trình nghiên cứu này, đã có sự bùng nổ về số lượng các loại phương tiện có hệ thống treo bán tích cực sửdụng bộ giảm chấn lưu biến từ tính (magnetiorheological-MR). Trọng tâm chính của luận án này là nghiên cứu thiếtkế điều khiển thời gian thực cho giảm chấn MR của hệ thống treo bán tích cực. Mục đích là để tìm ra các thuật toánđiều khiển nâng cao khả năng dập tắt dao động của hệ thống treo và giảm số lượng cảm biến cho phép giảm giáthành của hệ thống điều khiển. 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước1.2.1 Động lực học hệ thống treo Hai kiểu mô hình ¼ hệ thống treo được thể hiện trong hình 1.1 [4]. Trong hình (b), lốp xe được biểu diễn bằngmột lò xo và khối lượng nhỏ hơn, đại diện cho bánh xe và các thành phần trục chuyển động cùng bánh xe, là khốilượng không được treo, ở đây được ký hiệu là mw. Khối lượng được treo: mb, là khối lượng của phần xe khôngchuyển động cùng bánh xe: khung, hành lý và hành khách. Trong hầu hết các mô hình, vận tốc tịnh tiến không đổiđược giả định và thuận tiện về mặt toán học khi biểu diễn chiều cao đường đơn giản dưới dạng một hàm của thờigian, zr (t). Động lực học của lốp xe có ảnh hưởng rất lớn đối với sự ổn định của xe, những nghiên cứu về động lực học củalốp xe đã góp nhiều công sức trong việc nâng cao chất lượng chuyển động của ô tô từ giữa những năm cho đến cuốithế kỷ 20[8]. Lực sinh ra trong vết tiếp xúc bánh xe và mặt đường phụ thuộc vào các góc đặt bánh xe [7]. Do vậy vịtrí hình học giữa bánh xe và hệ thống treo phải luôn phù hợp để chống lại những tác động không mong muốn. Mộttrong những ưu điểm tuyệt vời của hệ thống treo bán tích cực là sự cân bằng hình học của hệ thống treo mà khôngcần phải xáo trộn kết cấu hay vị trí tương quan của cụm chi tiết trong hệ thống treo, vì thay đổi duy nhất và cần thiếtlà thay thế bộ phận giảm chấn ống lồng thụ động bằng van tiết lưu có điều khiển.1.2.2. Thiết kế hệ thống treo thụ động Việc thiết kế các thông số hệ thống treo là một nghệ thuật, quá trình thiết kế thường bắt đầu với việc xác địnhcác tần số cơ bản [9]. “Đối với hầu hết các loại ô tô, tần số dao động riêng của khối lượng được treo thường là1,0Hz÷2,0Hz và tần số dao động riêng của khối lượng không được treo thường là 8,0Hz÷12,0Hz.” Giorgetti,Bemporad và cộng sự đặt mục tiêu 1,5Hz đối với tần số dao động riêng của khối lượng được treo và 10Hz đối vớitần số dao động riêng của bánh xe [10]. Hầu hết các bộ giảm chấn hiện đại được thiết kế để có hệ số giảm chấn khi trả khác với khi nén [11]; [13]; [14].Hệ số cản giảm chấn ở hành trình trả lớn gấp từ 2 đến 3 lần so với hành trình nén [15]. Nhiều lý do khác nhau đượcđưa ra cho sự bất đối xứng này. Từ thực nghiệm Milliken đã chỉ ra rằng vận tốc của bánh xe theo hướng đi lên (gậpghềnh) thường cao hơn đáng kể so với hướng đi xuống (hành trình trả) khoảng hai lần. Do đó giảm chấn có độ bấtđối xứng tương ứng để giữ cho các lực tác động lên xe đối xứng [4]. Bastow và cộng sự xem đây là “sự thỏa hiệp”giữa hệ treo mềm và “điều khiển chuyển động của các khối lượng được treo, không được treo chịu các nhiễu loạnđịnh kỳ” [7]. Có lẽ lời giải thích rõ ràng nhất được đưa ra bởi Guglielmino, E., T.Sireteanu: “Khi xảy ra va chạm, gia 1tốc hướng lên theo phương thẳng đứng có thể đạt cực đại trong vài giây khi gặp ổ gà, còn gia tốc hướng xuống theophương thẳng đứng không được lớn hơn 1g. Đây cũng là lý do tại sao giảm chấn thủy lực được thiết kế với phi đốixứng” [16].1.2.3. Hệ thống treo điều khiển điện tử Hệ thống treo điện tử thay đổi các đặc tính của hệ thống treo trên cơ sở ...