Luận văn Nghiên cứu và phát triển hệ thống ga gián tiếp bằng điện tử phục vụ ô tô điều khiển từ xa (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu và phát triển hệ thống ga gián tiếp bằng điện tử phục vụ ô tô điều khiển 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 TRẦN XUÂN TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S K C0 0 3 7 3 8 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 TRẦN XUÂN TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Xuân Trình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1986 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 780/35A, Đường Bình Giã, P11, TP Vũng Tàu. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0903258177 Fax: E-mail: tranxuantrinh86@Gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 08/2008 đến 01/2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Hoàn chỉnh mô hình hệ thống nhiên liệu Commonrail Hice và soạn bài giảng thực hành. Nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Người hướng dẫn: KS. Bùi Quang Dũng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm
4. LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả. 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 29 tháng 9 năm 2012 Học viên thực hiện Trần Xuân Trình
5. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn đã giúp em học hỏi thêm rất nhiều được rất nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô, bạn bè. Những kiến thức này giúp em vững vàng hơn về chuyên môn nghiệp vụ sau này. Có được kết quả như ngày hôm nay, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Bá Hải, Thầy đã cho em những kiến thức, tận tình hướng dẫn, giúp em xác định hướng đi để em có thể hoàn thành luận văn này. Cùng các bạn trong phòng nghiên cứu HỌC ĐỂ LÀM đã giúp đỡ rất nhiều về nơi làm việc cũng như hỗ trợ về trang thiết bị trong quá trình thực hiện đề tài này. Em cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ khí Động Lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn với tất cả tấm lòng của mình. Tp.Hồ Chí Minh, 10/2012 Học viên thực hiện Trần Xuân Trình
6. Tóm tắt Trong đề tài “Nghiên cứu và phát triến hệ thống điều khiển ga phục vụ điều khiển ô tô từ xa” này người thực hiện đã thực hiện được các công viêc như sau: Đo đạc được độ trễ của tín hiệu khi truyền qua mạng thông qua mạng 3G, đo được độ đáp ứng về sự tăng tốc của xe khi truyền qua mạng, so sánh độ đáp ứng giữa viêc điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa qua. Do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng có một độ trễ nhất định nên cơ cấu được điều khiển sẽ có một độ trễ nhất định so với thực tế và ảnh hưỡng tới chất lượng điều khiển hệ thống ga. Một động cơ một chiều 12V được thiết kế bên trong cơ cấu điều khiển ga để thực hiện việc điều khiển bướm ga nhằm duy trì vị trí mà tài xế điều khiển. Hệ thông cơ bản vẫn giữ được kết cấu cơ khí. Cơ cấu ga điều khiển gián tiếp được gắn song song với hệ thống cơ khí nên xe vẫn có thể hoạt động được 2 chế độ điều khiển trực tiếp hoặc điều khiển từ xa. Abstract In the project “A study on Throttle -by-wire” is studied vehicle teleoperation . We carried out the as follows: Measure the delay of the signals when transmitted over the network 3G, the response of the acceleration of the car, and the comparison of responses between the direct control and teleoperated control. A 12V DC motor is built in the control structure of the terminal to make the throttle control to maintain the position that the driver controls. Basically the proposed Throttle-by-wire system remains original mechanism.The structure of indirect control throttle is mounted parallelly to the original system. As the result the car can be still operated by two control modes direct control or teleoperation.
7. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6 MỤC LỤC HÌNH 9 MỤC LỤC BẢNG 14 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 15 1.1 Tổng quan và lí do chọn đề tài 15 1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 16 1.2.2 Các kết quả nghiên cứu nước ngoài 17 1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 19 1.3.1 Mục đích nghiên cứu 19 1.3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 20 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu 20 1.5 Điểm mới của đề tài 20 1.6 Giới hạn đề tài 21 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện 21 1.7.1 Phương pháp nghiên cứu 21 1.7.2 Kế hoạch thực hiện 22 Chƣơng 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1. Chức năng của bƣớm ga 23 2. 1.1 Hệ thống ga trực tiếp 23 2.1.2 Hệ thống điều khiển ga gián tiếp 29 2.1.2.1 Mô đun chân bàn đạp ga điện tử 31 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 1 - HVTH: Trần Xuân Trình
8. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học 2.1.2.2 ECU điều khiển 33 2.1.2.3 Ưu và nhược điểm 38 2.1.3 Hệ thống ga gián tiếp từ xa 39 2.1.4 Các hệ thống ga được so sánh qua bảng sau 40 2.1.6 Tình hình các hãng đầu tư nghiên cứu hệ thống ga gián tiếp 42 2.1.7 Các vấn đề khó khăn đặt ra khi thiết kế hệ thống ga gian tiếp 45 2.2 Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics) 46 2.2.1 Ứng dụng của công nghệ Haptics 47 2.2.1.1 Ứng trên ô tô 47 2.2.1.2 Ứng dụng haptic trong robot giống người 49 2.2.1.3 Ứng dụng haptic trong y tế 50 2.2.1.4 Haptic cho người mù 52 2.2.1.5 Ứng dụng haptic trong công nghệ thông tin 53 2.3 Giới thiệu phần mềm LabVIEW 54 2.3.1 LabVIEW là gì 54 2.3.2 Ứng dụng LabVIEW trong thực tế 55 2.3.2 Lập trình với LabVIEW 57 2.4 Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC 59 2.4.1 Khái niệm về thuật toán PID 59 2.4.2 Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID 60 2.5 Lí thuyết điều khiển từ xa 61 2.5.1 Giới thiệu về mạng không dây 61 2.5.2 Tiêu chuẩn mạng không dây hiện nay 63 2.5.3 Kỹ thuật truyền tín hiệu trong mạng không dây 63 2.5.3.1 DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum 64 2.5.3.2 CSMA/CA 65 2.5.3.3 RTS/CTS 66 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 2 - HVTH: Trần Xuân Trình
9. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học 2.5.4 Truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến mạng 3G 67 2.5.4.1 Khái niệm mạng 3G 68 2.5.4.3 Các thiết bị cần thiết để kết nối 3G 69 2.6 Thuật toán điều khiển từ xa qua mạng 3G 70 2.6.1 Chương trình truyền dữ liệu từ máy Server 70 2.6.2 Chương trình nhận dữ liệu từ máy Client 71 Chƣơng 3: THIẾT KẾ PHẦN CÚNG VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA GIÁN TIẾP TỪ XA 73 3.1 Thiết kế phần cứng 73 3.1.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 73 3.1.2 Chế tạo phần cơ khí của mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa 74 3.1.3 Chế tạo cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 75 3.1.4 Bộ cảm biến đo tốc độ Encoder 76 3.2 Xây dựng phần mềm hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 77 3.2.1 Giới thiệu chung các bộ phận của hệ thống ga gián tiếp từ xa 77 3.2.1.1 Bàn đạp ga 77 3.2.1.2 Laptop dùng cho server và Client 77 3.2.1.3 Giới thiệu card USB HDL 9090 78 3.2.1.4 Chọn động cơ điện một chiều điều khiển hệ thống ga 80 3.2.2 Thiết kế phần điện của mô hình 81 3.2.2.1 Mạch điện được thiết kế điều khiển trong nhà 81 3.2.2.2 Mạch điện điều khiển ga được điều khiển gián tiếp 82 3.3 Thuật toán và lập trình hệ thống điều khiển ga 84 3.3.1 Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 84 3.3.2 Thiết kế phần mềm 85 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 3 - HVTH: Trần Xuân Trình
10. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Chƣơng 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 100 4.1 Kịch bản thử nghiệm và kết quả thử 100 4.1.1 Kịch bản thực nghiệm 100 4.1.2 Kết quả thực nghiệm 101 4.1.3 Đường đặc tuyến của ga và đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa qua đường đặc tuyến 103 4.2 Đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa bằng thuật toán . 107 4.2.1 Thuật toán tính thời gian trễ trên hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 107 4.2.2 Thuật toán đo thời gian trễ 108 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 109 5.1 Kết luận 109 5.2 Hạn chế 109 5.3 Hƣớ ng nghiên cƣ́ u 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC 112 Phụ lục A: Một số khối (hàm thức) phổ biến trong của LabVIEW 112 A1 Cấu trúc một số vòng lặp 112 A2 Một số hàm Delay thời gian 114 A3. Cách lấy các hàm tính toán và so sánh 116 Phụ lục B: Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC 117 B1 Khái niệm về thuật toán PID 117 B2 Các lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển PID 118 B3 Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID 119 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 4 - HVTH: Trần Xuân Trình
11. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học B3.1. Điều khiển vị trí động cơ DC khâu P 120 B3.2 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PI 123 B3.3 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PID 125 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 5 - HVTH: Trần Xuân Trình
12. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3 G (Third Generation) : Hệ thống thông tin thế hệ thứ 3 ABS (Anti-lock braking system) : Hệ thống chống bó cứng phanh ACC (Adaptive Cruise Control) : Hệ thống kiểm soát hành trình ACK (acknowledgment signal) : Thông báo tiếp nhận tốt thông tin ADC ( analog-to-digital converter) : Chuyển đổi tin hiệu từ tương tự sang số Ad-hoc (hay còn gọi là peer-to-peer) : Mạng ngang hàng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) : Là đường dây thuê bao số bất đối xứng AM/FM (Frequency modulation) : Điều chỉnh tần số tín hiệu ASR (Anti-slip regulation) : Hệ thống chống trượt BAS (Brake Assist) : Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance) : Là giao thức truyền thông tin trong đó các thiết bị mạng tranh nhau sử dụng đường truyền DC ( Direct Current ) : Động cơ một chiều DIR : Đảo chiều DNS (Domain Name System) : Hệ thống tên miền DSC (Dynamic stability control) :Hệ thống kiểm soát sự ổn định chủ động DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) : Trải phổ nhảy tần ECO (Economic Cooperation Organization) : Hệ thống kiểm soát nhiên liệu ECU (Enigine Control Unit) : Bộ điều khiển đông cơ EFI (Electronic Fuel Injection) : Phụn nhiên liệu điện tử ESC (Electronic stability control) : Hệ thống cân bằng điện tử ESP (Electronic stability program) : Hệ thống cân bằng điện tử GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 6 - HVTH: Trần Xuân Trình
13. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học FFC (Federal Communications Commission) : Trải phổ chuỗi trực tiếp GND ( Ground) : Chân mát GPS (Global Positioning System) : Là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) : Kỹ sư điện và điện tử I/O (input/output or I/O) : Sự giao tiếp giữa hệ thống sử lý thông tin ITU (International Telecommunication Union) : Tổ chức viễn thông thế giới thuộc Liên Hợp Quốc. ISC ( Idle Speed Control System) : Van điều khiển cầm chừng LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) : Ngôn ngữ lập trình đồ họa LAN (Wireless Local Area Network) : Mạng nội bộ LBT (Listen Before Talk) : Nghe trước khi nói MAC Media Access Control : Địa chỉ vật lý của mạng PCI (Peripheral Component Interconnect) : Chuẩn để truyền dữ liệu giữa các thiết bị ngoại vi đến bo mạch chủ. PDA (Personal Digital Asistant) : Thiết bị hỗ trợ cá nhân PID (Proportional–Integral–Derivative) : Tỷ lệ - Tích phân – Vi phân PULSE : Xung PWM ( Pulse Width Modulation) : Điều chế độ rộng xung RPM (Round Per Minute) : Tốc độ quay của đĩa RTS/CTS (request to send/clear to send) : Là cơ chế tùy chọn sử dụng giao thức mạng không dây để giảm va chạm SW (Switch) : Công tắc TAC (Thottle Actuator Control) : Mô đun chân ga điện tử TCS (traction control system) : Hệ thống điều khiển lực kéo GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 7 - HVTH: Trần Xuân Trình
14. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học TCP/IP (Internet protocol suite) : Bộ giao thức liên mạng TRC (Traction control ) : Điều khiển lực kéo USB (Universal Serial Bus) : Chuẩn kết nối tuần tự VCC : Nguồn 5V lấy từ USB VSC (Vehicle stability Control) : Ổn định hướng chuyển động XBW (X-by-Wire) : Hệ thống điều khiển bằng dây GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 8 - HVTH: Trần Xuân Trình
15. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học MỤC LỤC HÌNH Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của bộ chế hòa khí xe gắn máy 23 Hình 2.2: Cấu tạo của bộ chế hòa khí xe gắn máy 24 Hình 2.3: Cấu tạo của bộ chế hòa khí loại SU 25 Hình 2.4: Bộ chế hòa khí sử dụng trên ô tô 25 Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của bộ chế hòa khí sử dụng trên ôtô 26 Hình 2.6: Hoạt động của bướm ga 26 Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của họng khếch tán 27 Hình 2.8: Nguyên lý tạo hòa khí 27 Hình 2.9: Cụm ga được sử dụng trong hệ thống phun xăng 28 Hình 2.10: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ga bằng cơ khí của động cơ phun xăng 29 Hình 2.11: Sơ đồ khối của hệ thống ga điện tử gián tiếp 30 Hình 2.12: Các khối cơ bản của thiết bị điều khiển6 bướm ga điện tử 31 Hình 2.13: Bàn đạp chân ga và giá đỡ 3 4 31 Hình 2.14: Hình dáng và cấu trúc các mô đun chân ga điện tử bố trí trên ô tô 33 Hình 2.15: ECU điều khiển 34 Hình 2.16: Sơ đồ điều khiển ga từ xa 39 Hình 2.17: Đồ thị đường đặc tính phản hồi lực của bàn đạp ga ECO Nissan 42 Hình 2.18: Cụm đồng hồ hiển thị của Nisan 43 Hình 2.19: Bàn đạp ga trên xe của hãng 2Continential 44 Hình 2.20: Bàn đạp ga của hãng Continential 44 Hình 2.21: Những tác động của tay lên một vật thể để cảm nhận trạng thái của vật thể 46 Hình 2.22: Giao diện Haptics sử dụng trong điều khiển xe từ xa 47 Hình 2.23: Thiết bị giao diện điều khiển xe 47 Hình 2.24: Giao diện hệ thống định vị tích hợp của BMW GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 9 - HVTH: Trần Xuân Trình
16. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình 2.25: Công nghệ haptics trong hệ thống iDrive của hãng BMW 49 Hình 2.26: "Đứa bé Icub" đang tập bò 49 Hình 2.27: ASIMO đang xuống cầu thang 50 Hình 2.28: Tương tác với hình ảnh ba chiều thông qua cánh tay robot 51 Hình 2.29: Tương tác với hình ảnh ba chiều trong phẫu thuật từ xa 51 Hình 2.30: Tiến sĩ Garnette Sutherland đang giới thiệu neuroArm tại ĐH Calgary (Ảnh: Reuters) 52 Hình 2.31: Các cô chú trong hội người mù Thủ Đức đang thử nghiệm chiếc nón "mắt thần" 53 Hình 2.32: Axon Logic ra mắt chiếc tablet Haptic 53 Hình 2.33: Người phụ nữ có thể trả lời mail ngay trong nhà tắm 54 Hình 2.34: Khả năng kết hợp các phần cứng của LabVIEW 55 Hình 2.35: Các lĩnh vực ứng dụng của LabView 56 Hình 2.36: Đại học Virginia Tech, Hoa kỳ phát triển Robot giống người sử dụng LabVIEW 57 Hình 2.37: Phát triển máy bay không người lái 57 Hình 2.38 : Cửa sổ Front Panel 58 Hình 2.39: Cửa sổ Block Diagram 58 Hình 2.40: Sơ đồ điều khiển động cơ DC theo thuật toán PID 60 Hình 2.41: Thuật toán điều khiển động cơ DC theo vị trí bằng PID 60 Hình 2.42: Mạng wireless cấu hình theo mô hình ad-hoc 61 Hình 2.43: Mạng wireless cấu hình theo mô hình Access point 62 Hình 2.44: Mạng wireless cấu hình theo mô hình doanh nghiệp 62 Hình 2.45: Một số chuẩn thông dụng 63 Hình 2.46: Các kỹ thuật dùng trong chuẩn 802.11 64 Hình 2.47: Mô hình kỹ thuật DSSS 65 Hình 2.48: Kỹ thuật CSMA/CA 66 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 10 - HVTH: Trần Xuân Trình
17. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình 2.49: Mô phỏng mạng không dây 66 Hình 2.50: Kỹ thuật RTS/CTS 67 Hình 2.51: Mô hình mạng 3G 68 Hình 2.52: Mô hình ứng dụng 3G và chia sẽ 3G 69 Hình 2.53: Bộ điều khiển từ xa qua mạng 3G bên Server 70 Hình 2.54: Bộ điều khiển từ xa qua mạng 3G bên Client 72 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 73 Hình 3.2: Mô hình xe được điều khiển ga gián tiếp 75 Hình 3.3: Cơ cấu điều khiển ga 76 Hình 3.4: Lắp đặt Encoder 76 Hình: 3.5: Bàn đạp phanh và ga 77 Hình 3.6: Laptop ASUS 77 Hình 3.7: Sơ đồ chân Card USB HDL 9090 78 Hình 3.8: Card USB HDL 9090 79 Hình 3.9: Sơ đồ đấu chân Card USB HDL 9090 79 Hình 3.10: Motor điều khiển ga 80 Hình 3.11: Mạch điện trên mô hình trong nhà 81 Hình 3.12: Driver điều khiển động cơ 82 Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình 85 Hình 3.15: Cửa sổ front panel của server trên xe 86 Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán của server trên xe 87 Hình 3.17: Thuật toán bên server trên xe 88 Hình 3.18: Sơ đồ khối chương trình điều khiển server trên xe 89 Hình 3.19: Cửa sổ front panel của server-Client trong nhà 90 Hình 3.20: Lưu đồ thuật toán của máy Master 91 Hình 3.21: Thuật toán client trong nhà 92 Hình 3.22: Sơ đồ khối chương trình điều khiển client trong nhà 93 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 11 - HVTH: Trần Xuân Trình
18. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình 3.23: Thuật toán bên server trong nhà 94 Hình 3.24 : Sơ đồ khối chương trình điều khiển server 95 Hình 3.25: Cửa sổ front panel của Client trên xe 96 Hình 3.26: Lưu đồ thuật toán Client trên xe 97 Hình 3.27: Thuật toán bên client trên xe 98 Hình 3.28 : Sơ đồ khối chương trình điều khiển client trên xe 99 Hình 4.1: Thử nghiệm hệ thống điều khiển ga gián tiếp trên đường 100 Hình 4.2: Thử nghiệm xe điều khiển gián tiếp trên đường 101 Hình 4.3: Đặc tính độ bám của bướm ga so với bàn đạp ga điều khiển gián tiếp 103 Hình 4.4: Đặc tính độ bám của bướm ga so với bàn đạp ga điều khiển gián tiếp từ xa 105 Hình 4.5: Lưu đồ tính thời gian trễ trên hệ thông điều khiển ga gián tiếp từ xa 107 Hình 4.6: Chương trình đo thời gian trễ 108 Hình A1.1 : Lấy vòng lặp 112 Hình A1.2: Khối While Loop 113 Hình A1.3: Khối Case Structure 113 Hình A1.4: Khối Flat Sequence 113 Hình A1.5: Khối While Loop 114 Hình A2.1: Cách lấy hàm delay thời gian 114 Hình A2.2: Khối Flat Sequence 115 Hình A2.3: Hàm While Until Next ms Multiple 115 Hình A3.1: Các hàm tính toán trong LabVIEW 116 Hình A3.2: Các hàm so sánh trong LabVIEW 116 Hình B1.1: Sơ đồ điều khiển động cơ DC theo thuật toán PID 117 Hình B1.2: Cơ cấu cần điều khiển vị trí 118 Hình B3.1: Thuật toán điều khiển động cơ DC theo vị trí bằng PID 119 Hình B3.2: Kết quả lập trình P control cho động cơ DC 121 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 12 - HVTH: Trần Xuân Trình
19. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Hình B3.3: Sơ đồ khối chương trình điều khiển P control 122 Hình B3.4: Giao diện người dùng điều khiển P cho động cơ DC 122 Hình B3.5: Đáp ứng của vị trí động cơ DC 123 Hình B3.6: Điều khiển khâu PI vị trí động cơ DC 124 Hình B3.7: Điều khiển khâu PID vị trí động cơ DC 125 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 13 - HVTH: Trần Xuân Trình
20. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng so sánh ưu và nhược điểm của các hệ thống ga 41 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của Card USB HDL 9090 79 Bảng 3.2: Cách kiểm tra Card USB HDL 9090 80 Bảng 4.1: Kết quả thử nghiệm quãng đường và thời gian điều khiển ga 102 Bảng 4.2: Số liệu đánh giá độ lệch của bướm ga khi điều khiển gián tiếp 105 Bảng 4.3: Số liệu đánh giá độ sai lệch của bướm ga khi điều khiển gián tiếp từ xa 106 GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 14 - HVTH: Trần Xuân Trình
21. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Luận văn cao học Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan và lí do chọn đề tài Ngày nay với sư ̣ phát triển của các ngành điêṇ tử , điều khiển từ xa và công nghê ̣ thông tin các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử đã có những bước phát triển nhảy vọt, các ứng dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều, trong đó có ngành công nghệ ô tô. Dâñ đến việc thúc đẩy sư ̣ phát triển của các hê ̣thống điều khiển thông minh, hiêṇ đaị trên ô tô ra đời . Do nhu cầu về phương tiện điều khiển từ xa phục vụ cho quân sự, an ninh, giám sát Ứng dụng công nghệ thông minh trên ôtô ngày càng tăng nên tính tiện nghi và an toàn chủ động trên xe ngày càng được cải thiện, hiện nay nhiều công trình nghiên cứu đã và đang được thực hiện. Hệ thống ga đóng vai trò vô cùng quan trọng trong rất nhiều hệ thống chẳng hạn như hệ thống kiểm soát hành trình ACC (Adaptive Cruise Control), hệ thống kiểm soát lực kéo TCS (traction control system) hay ASR (Anti-slip regulation), hệ thống phanh chống bó cứng ABS (Anti-lock braking system), hệ thống kiểm soát độ ổn định thân xe ESC (Electronic stability control) hay ESP (Electronic stability program) hoặc DSC (Dynamic stability control). Chính vì thế mà việc đánh giá được độ trễ của hệ thống ga điều khiển từ xa và thời gian tăng tốc của xe là cực kì quan trọng (nó dẫn đến độ ổn định tốc của xe khi di chuyển cũng như độ êm dịu khi tăng tốc của xe) . Đó là lý do em chọn đề tài “Nghiên cứu và phát triến hệ thống điều khiển ga phục vụ điều khiển ô tô từ xa” thông qua mạng 3G . Đề tài được thực hiện tại phòng nghiên cứu của trung tâm bồi dưỡng giáo viên và đào tạo nhân lực công nghệ cao Trường Đại Học Sư Phạm dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Bá Hải. Cùng với các thành viên trong nhóm HỌC ĐỂ LÀM. Trong đề tài này người thực hiện đã thực hiện được các công viêc như sau: - Thiết kế được cơ cấu điều khiển ga. GVHD: TS. Nguyễn Bá Hải - 15 - HVTH: Trần Xuân Trình