Luận văn Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ điều khiển ô tô từ xa (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ điều khiển ô tô từ xa (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH MINH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHUYỂN SỐ GIÁN TIẾP PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 S K C0 0 3 7 1 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH MINH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHUYỂN SỐ GIÁN TIẾP PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 TP. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH MINH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHUYỂN SỐ GIÁN TIẾP PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN BÁ HẢI TP. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Thanh Minh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/03/1986 Nơi sinh: Bình Phước Quê quán: Quảng Nam Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 74, Đường 10, P.TNPB, Q9, TP.HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0988353174 Fax: E-mail: minhnt8@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2005 đến 01/2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Viết chuyên đề hệ thống mã hóa khóa động cơ. Nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quốc Đạt III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 04/2010 – 07/2010 Công ty Dongjin Việt Nam Kỹ sư R&D 08/2010 – 1/2011 Trường CĐ Cơ Giới Giáo viên 12/2012 – nay Công ty ô tô Trường Hải Nhân viên kinh doanh
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 09 năm 2012 Học viên thực hiện Nguyễn Thanh Minh
6. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, tôi được sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Nguyễn Bá Hải, xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ và truyền thụ những kiến thức quý báu giúp em vượt qua được những khó khăn để hoàn thành đề tài. Xin cảm ơn quý thầy cô giảng dạy lớp cao học đã truyền thụ những kiến thức quý báu, bổ ích để phục vụ cho công tác sau này và trong quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các bạn trong nhóm Hocdelam đã giúp đỡ và hỗ trợ trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các anh chị học viên cao học khóa 2010 - 2012 đã giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình học tập tại trường. Xin cảm ơn cha mẹ, các em đã động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần giúp tôi vượt qua những khó khăn để hoàn thành luận văn này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 Học viên thực hiện Nguyễn Thanh Minh
7. Tóm tắt Trong đề tài “Nghiên cứu và phát triển hê ̣thống chuyển số gián tiếp phục vụ điều khiển ôtô từ xa” có nhiều vấn đề mở ra liên quan đến công nghệ “by-wire” bao gồm việc lựa chọn cơ cấu chấp hành, tính toán thời gian trễ và độ tin cậy của hệ thống. Đề tài này tập trung vào phát triển một hệ thống chuyển số gián tiếp (shift- by-wire) dựa trên cơ sở động cơ điện và đo thời gian giữa hệ thống điều khiển gián tiếp và điều khiển gián tiếp từ xa. Chuyển số gián tiếp là hệ thống mà các cơ cấu cơ khí được thay thế bằng các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Chuyến số gián tiếp từ xa là việc điều khiển chuyển số thông qua đường truyền vô tuyến. Hệ thống bao gồm 1 động cơ điện một chiều để dẫn động cần chuyển số và các công tắc hành trình để xác định vị trí số, cùng các card giao tiếp và mạch khuếch đại và được lập trình điều khiển thông qua phần mềm LabVIEW. Hệ thống cơ bản vẫn giữ nguyên kết cấu cơ khí ban đầu, tác giả thiết kế hệ thống mới gắn song song với hệ thống hiện tại được điều khiển thông qua nút nhấn tích hợp trên vô lăng hoặc điều khiển từ xa thông qua mạng không dây 3G. Do đó ta có thể điều khiển chuyển số ở 3 chế độ: trực tiếp, gián tiếp hoặc điều khiển từ xa. Nghiên cứu này được chứng minh bằng kết quả thực nghiệm trên xe một xe quân sự 4 chỗ được cải tạo từ xe sân golf. Abstract In this research a shift-by-wire system is studied. There are several issues related to “by-wire” technology including actuator types, time delay in “by-wire” system, redundancy,etc This project focuses on developing a DC motor-based shift-by-wire system and the measurement of time delay in indirect control and teleperation control. Indirect control of a shift-by-wire system is the case when mechanical cable is replaced with
8. electrical sensors and actuator. Teleoperation is the case when the shift-by-wire of vehicle is controlled at a distance. The system includes one DC motor to drive the shift lever and the switchs to determine the shift position, with the interface card, the amplifier circuit and control programme through LabVIEW software. Basically, system remains the original mechanical structure, authors designed a new system mounted parallelly with the current system, The proposed shift-by-wire is controlled through the integrated buttons on the steering wheel or teleoperation control via 3G wireless network. Thus we can control the tranmission in three modes: direct, indirect and teleoperaton control. This research is investigated with experimental results bassed on a 4 seat military vehicle.
9. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6 MỤC LỤC HÌNH 8 MỤC LỤC BẢNG 12 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1 Tổng quan và lý do chọn đề tài 13 1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 14 1.2.1 Mục đích nghiên cứu 14 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 14 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu 14 1.4 Điểm mới của đề tài 15 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 1.6 Phạm vi nghiên cứu 15 1.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 15 1.7.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 15 1.7.2 Tình hình nghiên cứu nước ngoài 16 CHƢƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾ T 18 2.1 Tổng quan về các loại hộp số trên ô tô 18 2.1.1 Hộp số thường 18 2.1.1.1 Công dụng của hộp số thường 18 2.1.1.2 Cấu tạo hộp số thường 18 2.1.1.3 Nguyên lý hoạt động hộp số thường 19 2.1.1.4 Ưu điểm và nhược điểm của hộp số thường 20 2.1.2 Hộp số tự động có cấp 20 2.1.2.1 Khái quát về hộp số tự động có cấp 20 2.1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hộp số tự động có cấp 21 2.1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của hộp số tự động có cấp 23 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 1 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
10. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa 2.1.3 Hộp số tự động vô cấp 23 2.1.3.1 Khái quát hộp số vô cấp 23 2.1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại hộp số tự động vô cấp 24 2.1.3.2.1 Hộp số tự động vô cấp FORD CTX (Continuously Variable Transaxle) 24 2.1.3.2.2 Hộp số tự động vô cấp Extroid CVT (Continuously Variable Automatic Transmission ) của Nissan. 29 2.1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của hộp số tự động có cấp 31 2.2 Hệ thống chuyển số gián tiếp (Shift-by-wire) 32 2.2.1 Khái quát về hệ thống chuyển số gián tiếp (Shift-by-wire) 32 2.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống 34 2.2.3 Tình hình nghiên cứu hệ thống chuyển số gián tiếp các hãng 34 2.2.3.1 Hệ thống SmartShift của hãng sản xuất xe đầu kéo Freightliner 34 2.2.3.2 Hệ thống X-by-wire trên xe BMW 7 series 35 2.3 Hệ thống chuyển số gián tiếp từ xa 35 2.3.1 Khái quát hệ thống điều khiển chuyển số gián tiếp từ xa 35 2.3.2 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống điều khiển chuyển số gián tiếp từ xa 36 2.3.3 So sánh các hệ thống chuyển số 37 2.3.4 Các vấn đề khó khăn đặt ra khi thiết kế hệ thống chuyển số gian tiếp 38 2.4 Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics) 38 2.4.1 Haptics là gì? 38 2.4.2 Ứng dụng công nghệ haptics 39 2.4.2.1 Ứng dụng trong lĩnh vực ô tô 39 2.4.2.1.1 Thiết bị giao diện điều khiển từ xa 39 2.4.2.1.2 Thiết bị iDrive Touch trên BMW 40 2.4.2.2 Ứng dụng trong lĩnh vực y tế 42 2.4.2.2.1 Cánh tay phẫu thuật ROBOCAST 42 2.4.2.2.2 Máy cảm biến siêu nhỏ cho phẫu thuật viên 42 2.4.2.3 Ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ máy tính 43 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 2 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
11. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa 2.4.2.3.1 Công nghệ màn hình cảm ứng Tixel 43 2.4.2.3.2 Thiết bị chơi game Angry Birds 45 2.4.2.3.3 Chuột không dây Suma công nghệ cảm biến xúc giác 46 2.4.2.4 Ứng dụng trong lĩnh vực khác 47 2.4.2.4.1 Nokia và công nghệ xúc giác 47 2.4.2.4.2 Ngón tay xúc giác 49 2.5 Giới thiệu phần mền LabVIEW 51 2.5.1 LabVIEW là gì? 51 2.5.2 Lập trình với LabVIEW 53 2.5.4 Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC 57 2.5.4.1 Khái niệm thuật toán PID 57 2.5.4.2 Bản chất toán học của thuật toán PID 58 2.5.4.3 Điều khiển PID cho động cơ DC 61 2.5.4.4 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu P 62 2.5.4.5 Thuật toán điều khiển từ xa qua mạng wifi 65 2.5.4.6 Chương trình truyền dữ liệu từ máy Server 65 2.5.4.7 Chương trình nhận dữ liệu từ máy Client 67 2.6 Tổng quan về mạng không dây 67 2.6.1 Giới thiệu về mạng không dây 67 2.6.2 Các mô hình mạng không dây 69 2.6.2.1 Access Point 69 2.6.2.2 Mô hình Ad-Hoc 71 2.6.2.3 Mô hình Infrastructure 72 2.6.3 Đánh giá mạng không dây 72 2.6.3.1 Ưu điểm 72 2.6.3.2 Nhược điểm 73 2.7 Công nghệ truyền dữ liệu qua 3G 73 2.7.1 Giới thiệu mạng 3G 73 2.7.2 Tiêu chuẩn 3G 74 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 3 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
12. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ XÂY DỰNG THUẬT TOÁN CHO HỆ THỐNG 76 3.1 Chế tạo hệ thống chuyển số từ xa 76 3.1.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống chuyển số điều khiển gián tiếp từ xa 76 3.1.2 Chế tạo phần cơ khí của mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa 77 3.1.3 Chế tạo hệ thống chuyển số gián tiếp từ xa 78 3.1.3.1 Cần chuyển số trong phòng điều khiển 80 3.2.1.2 Laptop dùng cho server và client 80 3.2.1.3 Card USB HDL 9090 80 3.1.3.4 Động cơ dẫn động cơ cấu chuyển số 83 3.1.3.5 Công tắc hành trình 83 3.1.3.6 Encoder 84 3.2 Thiết kế phần điện của cơ cấu chuyển số gián tiếp từ xa 85 3.2.1 Mạch điện được thiết kế điều khiển 85 3.2.2 Mạch điện cơ cấu chuyển số gián tiếp trên xe 85 3.3 Xây dựng phần mềm điều khiển cơ cấu chuyển số gián tiếp điều khiển từ xa 86 3.3.1 Lưu đồ thuật toán cho hệ thống chuyển số gián tiếp từ xa 86 3.3.2 Thiết kế phần mềm 87 3.3.2.1 Chương trình server trong xe 88 3.3.2.2 Chương trình server client trong phòng điều khiển 92 3.3.2.3 Chương trình client trong xe 95 CHƢƠNG 4: THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 100 4.1 Mục tiêu thử nghiệm 100 4.2 Kết quả thử nghiệm 101 4.2.1 Đo thời gian chuyển số gián tiếp và gián tiếp từ xa 101 4.2.2 Đo thời gian trễ của tín hiệu mạng 3G bằng thuật toán 103 4.2.2.1 Thuật toán tính thời gian trễ của tín hiệu mạng 103 4.2.2.2 Chương trình đo thời gian trễ 103 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 4 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
13. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 104 5.1 Kết luận 104 5.2 Hƣớng phát triển 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 5 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
14. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT LabVIEW (Laboratory Virtural Instrumentation Engineering Workbench) CVT (continuously variable transmission) DCT (dual–clutch transmission ) CTX (Continuously Variable Transaxle) 3G (3rd generation of mobile telecommunications technology) NI (National Instruments) USB(Universal Serial Bus) PCI (Peripheral Component Interconnect) PID (Proportional–Integral–Derivative) DC (Direct current) TCP/IP (Transmission Control Protocol and Internet Protocol ) IO (Input Output) ADC (Analog-to-digital converter) PWM (Pulse-width modulation) GND (Ground) CNT (Counter) DI (Digital) SW (Switch) Wireless LAN (Wireless Local Area Network) FCC (The Federal Communications Commission) IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) AP (Access point) UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) GSM(Global System for Mobile Communications, Groupe Spécial Mobile) GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 6 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
15. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa GPRS (General packet radio service) EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) TD-CDMA (Time Division Code Division Multiple Access) HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) UMTS-TDD (Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) - time-division duplexing (TDD)) ITU (International Telecommunication Union) GPS (Global Positioning System) CES(Consumer Electronics Show) GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 7 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
16. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa MỤC LỤC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo hộp số cơ khí 19 Hình 2.2:Sơ đồ động học hộp số hai trục 3 số tiến 1 số lùi 19 Hình 2.3: Sơ đồ hộp số tự động có cấp 21 Hình 2.4: Kết cấu hộp số tự động có cấp 22 Hình 2.5:Kết cấu của hộp số CVT 24 Hình 2.6:Sơ đồ truyền mômen xoắn và nguyên lý đổi chiều quay các trục của hộp số 26 Hình 2.7:Nguyên lý thay đổi vô cấp tỷ số truyền 27 Hình 2.8:Cấu tạo của hộp số CVT của Nissan 29 Hình 2.9:Nguyên lý thay đổi vô cấp tỷ số truyền hộp số CVT của Nissan 30 Hình 2.10:Hệ thống điều khiển hộp số CVT của Nissan 31 Hình 2.11: Hệ thống chuyển số gián tiếp 32 Hình 2.12: Hệ thống SmartShift của Freightliner 35 Hình 2.13: Hệ thống Shift by wire của BMW 35 Hình 2.14: Hệ thống chuyển số gián tiếp từ xa 36 Hình 2.15: Những tác động của tay lên một vật thể để cảm nhậntrạng thái của vật thể 39 Hình 2.16: Giao diện Haptics sử dụng trong điều khiển xe từ xa, phát triển bởiTS. Nguyễn Bá Hải tại phòng thí nghiệm Biorobotics Lab, Hàn Quốc 40 Hình 2.17: Thiết bị giao diện điều khiển xe 40 Hình 2.18: Giao diện hiển thị hệ thống thông tin tích hợp trên BMW 40 Hình 2.19: Hệ thống điều khiển iDrive trên xe BMW 7 series 41 Hình 2.20: Thao tác điều khiển trên hệ thống iDrive của BMW 41 Hình 2.21: Ca phẩu thuật dưới sự hỗ trợ của Robocast 42 Hình 2.22: Thiết bị tăng xúc giác cho các phẫu thuật viên 43 Hình 2.23: Công nghệ màn hình Tixel 44 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 8 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
17. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa Hình 2.24: Tích hợp e-sense vào màn hình cảm ứng 45 Hình 2.25: Mô hình phản hồi lực trên thiết bị chơi game Angry Bird 45 Hình 2.26: Bo mạch Arduino điều khiển sự căng của dây thun và lực đẩy 46 Hình 2.27:Chuột không dây Suma 47 Hình 2.28:Vật liệu từ tính được gắn vào da 48 Hình 2.29: Cảm nhận cuộc gọi bằng công nghệ xúc giác của Nokia 49 Hình 2.30: Ngón tay robot với các đường vân tay giả và lõi xương cảm biến 49 Hình 2.31: Ngón tay cảm biến cho robot trong quá trình hoạt động 50 Hình 2.32: Giao diện chính của phần mềm LabVIEW phiên bản 2009 51 Hình 2.33:Một robot dưới nước (Spider) được phát triển dựa trên lập trình LabVIEW 52 Hình 2.34: Khả năng kết hợp các phần cứng của LabVIEW 53 Hình 2.35: Giao diện làm việc của phần mềm LabVIEW 53 Hình 2.36: Khối While Loop 54 Hình 2.37: Khối Case Structure 55 Hình 2.38: Khối Flat Sequence 55 Hình 2.39: Khối Time Delay 55 Hình 2.40:Hàm While Until Next ms Multiple 56 Hình 2.41: Các hàm tính toán trong LabVIEW 56 Hình 2.42: Các hàm so sánh trong LabVIEW 57 Hình 2.43: Sơ đồ điều khiển động cơ DC theo thuật toán PID 57 Hình 2.44: Cơ cấu cần điều khiển vị trí 58 Hình 2.45: Bộ PID điều khiển vị trí 59 Hình 2.46: Mô tả giá trị đặt, giá trị đo được và diện tích sai lệch 61 Hình 2.47: Sơ đồ kết nối phần cứng điều khiển PID động cơ DC 61 Hình 2.48: Sơ đồ mạch điện kết nối phần cứng điều khiển PID động cơ DC 61 Hình 2.49: Lưu đồ thuật toán P control 63 Hình 2.50: Kết quả lập trình P control cho động cơ DC 64 Hình 2.51: Giao diện người dùng điều khiển P cho động cơ DC 64 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 9 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
18. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa Hình 2.52: Đáp ứng của vị trí động cơ DC 65 Hình 2.53: Bộ điều khiển từ xa qua mạng Wifi bên Server 65 Hình 2.54: Bộ điều khiển từ xa qua mạng Wifi bên Client 67 Hình 2.55: Mạng wireless cấu hình theo mô hình ad-hoc 68 Hình 2.56: Mạng wireless cấu hình theo mô hình Access point 68 Hình 2.57: Mạng wireless cấu hình theo mô hình doanh nghiệp 69 Hình 2.58: Access point 69 Hình 2.59: Mạng wireless cấu hình theo root mode 70 Hình 2.60: Mạng wireless cấu hình theo bridge mode 70 Hình 2.61: Mạng wireless cấu hình theo repeater mode 71 Hình 2.62:Mô hình Ad-Hoc 72 Hình 2.63: Mô hình Infrastructure 74 Hình 2.64: Mô hình kết nối mạng 3G 74 Hình 3.1:Sơ đồ hệ thống 76 Hình 3.2: Mô hình xe được điều khiển gián tiếp 78 Hình 3.3: Kết cấu cơ khí hệ thống chuyển số gián tiếp sau khi chuyển đổi 79 Hình 3.4: Cần chuyển số 80 Hình 3.5: Laptop Acer 80 Hình 3.6: Card USB HDL 9090 81 Hình 3.7:Sơ đồ chân Card USB HDL 9090 81 Hình 3.8: Sơ đồ đấu chân Card USB HDL 9090 82 Hình 3.9: Động cơ điều khiển cơ cấu chuyển số 83 Hình 3.10:Công tắc hành trình 83 Hình 3.11: Encoder 84 Hình 3.12: Mạch điện chuyển số trong phòng điều khiển 85 Hình 3.13: Mạch điện chuyển số trên mô hình xe bị điều khiển 86 Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình 87 Hình 3.15: Cửa sổ front panel của server trên xe 88 Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán của server trên xe 90 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 10 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
19. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa Hình 3.17:Kết quả lập trình của server trên xe 91 Hình 3.18: Cửa sổ front panel của server-client trong phòng điều khiển 92 Hình 3.19: Lưu đồ thuật toán bên server-client trong nhà 93 Hình 3.20:Kết quả lập trình bên server-client trong nhà 94 Hình 3.21: Cửa sổ front panel của client trên xe 95 Hình 3.22:Lưu đồ thuật toán của client trên xe 97 Hình 3.23: Kết quả lập trình bên client trên xe 98 Hình 4.1: Thử nghiệm hệ thống chuyển số điều khiển gián tiếp trên xe 100 Hình 4.2: Đo thời gian chuyển số 101 Hình 4.3: Biểu đồ so sánh thời gian chuyển số gián tiếp và gián tiếp qua mạng 3G 101 Hình 4.4: Lưu đồ tính thời gian trễ của tín hiệu mạng 103 Hình 4.5: Chương trình đo thời gian trễ 103 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 11 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
20. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa MỤC LỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: So sánh các phương pháp dẫn động cơ cấu chuyển số 33 Bảng 2.2: Bảng so sánh ưu nhược điểm của các hệ thống chuyển số 38 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của xe 78 Bảng 3.2: Các chi tiết hệ thống 79 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của Card USB HDL 9090 82 Bảng 3.4: Cách kiểm tra Card USBHDL9090 82 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật mô tơ chuyển số 83 Bảng 4.1: Kết quả đo thời gian chuyển số 101 GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 12 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
21. Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ô tô điều khiển từ xa Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan và lý do chọn đề tài Công nghệ ô tô ngày nay không chỉ là những hệ thống cơ khí truyền thống mà đó là sự kết tinh của tất cả các nghành kỹ thuật. Ô tô ngày càng phục vụ một cách thiết thực cho chúng ta thông qua những hệ thống điện tử hỗ trợ người lái. Trong một tương lai không xa con người sẽ được giải phóng hoàn toàn bằng phương tiện xe tự lái. Bên cạnh đó việc điều khiển từ xa phục vụ cho mục đích an ninh, giám sát cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Từ những xu thế phát triển đó tác giả chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu và phát triển hệ thống chuyển số gián tiếp phục vụ cho ôtô điều khiển từ xa”. Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung chế tạo hệ thống chuyển số trên xe thực tế, đó là những thách thức kỹ thuật có liên quan đến việc phát triển hệ thống chuyển số và đặc biệt là việc ứng dụng gián tiếp thông qua mạng không dây để điều khiển hệ thống chuyển số. Trước tiên, tác giả nghiên cứu và khảo sát các hệ thống hộp số và cơ cấu điều khiển của từ trước đến nay, phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng loại. Dựa trên những tài liệu đã được nghiên cứu, tác giả đề xuất một giải pháp mới để thay thế cho hệ thống chuyển số truyền thống nhằm phục vụ cho việc điều khiển xe từ xa. Trong quá trình thưc̣ hiêṇ , tác giả đã chế taọ mô hình hê ̣thống chuy ển số điều khiển t ừ xa trên môṭ chiếc xe thâṭ (Xe phục vụ chở người trong sân golf ,có khả năng chở 4 người và đaṭ vâṇ tốc tối đa 30km/h). Tác giả chế tạo hệ thống mới gắn song song với hệ thống hiện tại được điều khiển thông qua nút nhấn tích hợp trên vô lăng và điều khiển từ xa thông qua mạng không dây 3G. Hệ thống gồm một động cơ điện dẫn động cần số, các công tắc hành trình để xác định vị trí số, các tín hiệu được thu thập về thông qua card USB HDL 9090 và GVHD: TS.Nguyễn Bá Hải 13 HVTH:Nguyễn Thanh Minh
22. S K L 0 0 2 1 5 4