Nghiên cứu việc sử dụng LabVIEW để mô phỏng 3D về ổn định chuyển động của ô tô

Nội dung text: Nghiên cứu việc sử dụng LabVIEW để mô phỏng 3D về ổn định chuyển động của ô tô

1. NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG LabVIEW ĐỂ MÔ PHỎNG 3D VỀ ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ Lê Minh Đảo Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Abstract Using software to simulate the motion of a car is essential in the process of testing, evaluation and design of the car instead of using it. In Vietnam there were not many road test should test the automotive reviews on the simulation software is very useful. Through the simulation results we can assess the stability conditions of cars from which to make recommendations to help move the car more stable. In this article only refers to the stability of the car during the revolving movement. The results are evaluated on the basis of simulation of LabVIEW software combined with objects designed in SolidWorks. Simulation products can be applied in teaching automotive theory with dynamic simulation and accurate calculations. Tóm tắt Việc sử dụng phần mềm để mô phỏng lại chuyển động của ô tô là rất cần thiết trong quá trình kiểm tra, đánh giá và thiết kế chế tạo ô tô thay vì phải sử dụng ô tô thật. Ở Việt Nam chưa có nhiều bãi thử xe nên việc kiểm tra đánh giá ô tô trên phần mềm mô phỏng là rất hữu ích. Thông qua kết quả mô phỏng ta có thể đánh giá được các điều kiện ổn định của ô tô từ đó đưa ra những đề xuất nhằm giúp ô tô chuyển động ổn định hơn. Trong bài báo này chỉ đề cặp đến ổn định của ô tô trong quá trình chuyển động quay vòng. Kết quả được đánh giá dựa trên cơ sở mô phỏng của phần mềm LabVIEW kết hợp với đối tượng được thiết kế từ SolidWorks. Sản phẩm mô phỏng có thể được ứng dụng trong việc giảng dạy môn Lý thuyết ô tô với các mô phỏng sinh động và thông số tính toán chính xác. 1. Giới thiệu. Việc nghiên cứu tính ổn định của ô tô khi chuyển động đã được thực hiện rất nhiều nhằm mục đích giúp ô tô ổn định hơn khi chuyển động. Hầu hết các xe sau khi được sản xuất đều được chạy thử nghiệm trên các đường thử để kiểm tra tính ổn định.
2. Sau quá trình chạy thử nghiệm nhiều lần, ta có thể nghiên cứu thay đổi đặc tính ổn định của ô tô khi chuyển động. Nhưng việc thử nghiệm thực tế ô tô như thế tốn rất nhiều thời gian và kinh phí. Với điều kiện thực tế ở Việt Nam hiện nay chưa có nhiều phòng thí nghiệm và bãi thử để đánh giá tính ổn định của xe khi chuyển động nên việc mô phỏng giúp ta có cơ sở để đánh giá tính ổn định chuyển động của ô tô. Do đó việc nghiên cứu dùng phần mềm máy tính để mô phỏng lại sự chuyển động của ô tô là rất cần thiết. Sau khi mô phỏng lại quá trình chuyển động của ô tô, ta thể dễ dàng nhìn thấy và tính toán được sự ổn định của ô tô khi chuyển động trên các loại đường. Phần mềm mô phỏng sẽ mô phỏng lại sự chuyển động của ô tô theo điều kiện đặt ra. Từ các điều kiện trên ta có thể biết được sự ổn định chuyển động của ô tô. Mặt khác trên phần mềm mô phỏng ta có thể thay đổi một số đặc tính của ô tô để cải thiện tính ổn định của ô tô khi chuyển động. 2. Quá trình mô phỏng. 2.1. Thiết kế đối tượng mô phỏng. Do thế mạnh của phần mềm LabVIEW là lập trình điều khiển nên phần đồ họa trong phần mềm còn nhiều hạn chế. Để giải quyết vấn đề trong việc thiết kế đối tượng mô phỏng ta sử dụng phần mềm thiết kế khác là SolidWorks để thiết kế đối tượng mô phỏng. Đối tượng mô phỏng ở đây đó là ô tô và mặt đường để ô tô chuyển động. Lý do chọn phần mềm SolidWorks là do định dạng của phần mềm này có đuôi là .VRML được hổ trợ trong phần mở rộng của 3D Picture Control trong LabVIEW. 2.2. Đưa đối tượng mô phỏng vào phần mềm LabVIEW. Sau khi thiết kế đối tượng từ phần mềm SolidWorks và Save As sang đuôi mở rộng VRML, ta tiến hành các bước import đối tượng vào phần mềm LabVIEW để tiến hành lập trình điều khiển. Đầu tiên ta lấy Indicator bên Front Panel, Right-click bên Block Diagram vào đường dẫn Graphics & Sound >> 3D Picture Control >> File Loading >> Load VRML File.
3. Tại chân Path của hàm, Right-click >> Create >> Control Dùng chuột trái bôi hàm vừa tạo, nhấn giữ Ctrl để tạo thêm một hàm Load VRML file. Right-click bên Block Diagram, tới đường dẫn Programming >> Application Control >> Invoke Node
4. Ta được: Nối chân reference của hàm Invoke node với chân Scene:Read Scene File của hàm Load VRML file, ta được: Nhấp chuột trái vào dòng Method >> Object >> Add Object. Hàm Invoke Node trở thành hàm SceneObject Ta được:
5. Nối chân Scene:Read Scene File của hàm Load VRML file còn lại với chân Object của hàm SceneObject. Hàm Load VRML File phía trên là hàm load vật làm Master (Đường) Hàm Load VRML File phía dưới là hàm load vật làm Slave (Ô tô) Nối chân reference out vào hàm 3D Picture. Tại hai control Path và Path 2, chọn đường dẫn tới thư mục chứa hai file (đường và ô tô) có định dạng .VRML vẽ bằng SolidWorks. 2.3. Lập trình LabVIEW để mô phỏng chuyển động của ô tô. Sau khi import đối tượng mô phỏng vào phần mềm LabVIEW, ta tiến hành lập trình điều khiển chuyển động quay vòng của ô tô theo đúng các phương trình động học. Công việc cuối cùng trong việc lập trình là thiết kế giao diện cho phần mềm. Giao diện là phần hiển thị kết quả mô phỏng trên Front Panel gồm có các thông số kỹ thuật, thông số tính toán, hiển thị kết quả tính toán và kết quả mô phỏng.
6. Ta có các trường hợp mô phỏng như sau: o Ô tô quay vòng đúng. o Ô tô quay vòng thiếu. o Ô tô quay vòng thừa. o Ô tô bị trượt khi đạt đến vận tốc giới hạn trượt. o Ô tô bị lật khi đạt đến vận tốc giới hạn lật. o Ô tô bị trượt trôi khi đạt đến góc quay vòng giới hạn. 3. Kết luận. Với phần mềm mô phỏng này ta có thể chọn để mô phỏng động học và động lực học quay vòng với nhiều loại xe và điều kiện mặt đường khác nhau. Tùy theo điều kiện mặt đường và các thông số kỹ thuật của xe, ta mô phỏng để tính toán các giá trị giới hạn ổn định khi quay vòng của ô tô. Sau khi có kết quả mô phỏng ta có thể đề
7. xuất một số giải pháp để giúp ô tô chuyển động ổn định hơn với điều kiện mặt đường. Các giải pháp như là cải tạo điều kiện đường xá, thay đổi một số thông số cơ bản của ô tô, đặt các biển báo giới hạn tốc độ ở những khu vực quay vòng gấp, đường trơn trợt Mô phỏng có thể dùng trong việc giảng dạy môn học Lý thuyết ô tô với các mô phỏng sinh động và các thông số tính toán chính xác. Nếu phát triển thêm được các mô phỏng khác từ phần mềm này ta có thể mô phỏng được nhiều chuyển động hơn của ô tô như lên dốc, phanh Sau khi mô phỏng được tất cả các chuyển động của ô tô, ta có thể ứng dụng các mô phỏng này vào công tác sản xuất ô tô mới. Ô tô trước khi sản xuất mới sẽ được mô phỏng để kiểm tra tính ổn định và thay đổi các thông số kỹ thuật nhằm giúp ô tô ổn định hơn trước khi đưa ra sản xuất thực tế. Tài liệu tham khảo [1]. Giáo trình Lý thuyết ô tô – PGS.TS Nguyễn Văn Phụng. [2]. Giáo trình Lý thuyết ô tô – ĐH SPKT TPHCM. [3]. Lý thuyết ô tô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn và các tác giả khác. [4]. Lập trình LabVIEW – TS.Nguyễn Bá Hải. [5]. Giáo trình SolidWorks – Nguyễn Hồng Thái. [6].Trang wed www.ni.com [7]. Trang wed www.hocdelam.org.vn [8].Trang wed www.solidworks.com
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.