Luận án Nghiên cứu điều khiển ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô bằng hệ thống lái bốn bánh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN HỮU MẠNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ BẰNG HỆ THỐNG LÁI BỐN BÁNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội, 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN HỮU MẠNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ BẰNG HỆ THỐNG LÁI BỐN BÁNH Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. ĐÀO MẠNH HÙNG Người đồng hướng dẫn: PGS. TS. TRẦN VĂN NHƯ Hà Nội, 2024 iLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đào Mạnh Hùng và PGS.TS Trần Văn Như. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, Ngày 09 tháng 09 năm 2023 NCS Nguyễn Hữu Mạnh ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đào Mạnh Hùng và PGS.TS Trần Văn Như, những người đã hướng dẫn tôi một cách tận tâm trong việc định hướng nghiên cứu, giải quyết các vấn đề cụ thể trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh xin chân thành biểu đạt lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô thuộc Bộ môn Cơ khí ô tô - Khoa Cơ khí - Trường Đại học Giao thông vận tải, luôn sẵn lòng hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án của mình. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy trong ngành Cơ khí - Động lực các trường Đại học Bách khoa Hà nội, Học viện kỹ thuật quân sự, Học viện nông nghiệp Việt nam, Trường Đại học Công nghiệp Hà nội, Trường Đại học Thủy lợi, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt nam, Đại học Thái nguyên, ... đã đóng góp những ý kiến quý báu để NCS hoàn thiện luận án. Nghiên cứu sinh xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Giao thông vận tải, đặc biệt là Phòng Đào tạo Sau Đại học, đã tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh thực hiện luận án tại Trường. Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, quý thầy cô Trường Cao Đẳng Lý Tự Trọng TP.HCM, Khoa Động lực, đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã động viên và khuyến khích trong suốt thời gian tham gia nghiên cứu và thực hiện công trình này. NCS Nguyễn Hữu Mạnh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii MỤC LỤC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii MỞ ĐẦU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1 Đặc điểm giao thông Việt Nam . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1 Sự phát triển cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ tại Việt Nam 3 1.1.2 Sự gia tăng phương tiện giao thông đường bộ; tai nạn giao thông đường bộ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 An toàn chủ động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 Các nguyên nhân gây ra mất ổn định quỹ đạo chuyển động 5 1.3.2 Các giải pháp ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô . . . . 9 1.4 Xu hướng phát triển hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . 11 1.4.1 Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng cơ khí . . 11 1.4.2 Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng thủy lực . 12 1.4.3 Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng điện tử . . 12 1.5 Các nghiên cứu trong và ngoài nước . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.6 Mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của đề tài 18 1.7 Kết luận Chương 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 CHƯƠNG 2. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG LÁI BỐN BÁNH DẪN HƯỚNG 20 2.1 Động học hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . 20 2.1.1 Động học đổi hướng chuyển động của ô tô với hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1.2 Quan hệ góc xoay bánh xe phía trước và phía sau trên ô tô bốn bánh dẫn hướng thực tế . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.3 Động học hình thang lái phía sau trên ô tô bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2 Động lực học hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . 27 2.2.1 Cơ sở lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.2 Động lực học hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . 31 iv 2.3 Động lực học ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.3.1 Mô hình hai vết trong mặt phẳng . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.3.2 Mô hình không gian xác định phản lực thẳng đứng . . . . . 37 2.4 Mô phỏng động lực học bộ chấp hành hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.4.1 Cơ sở lý thuyết điều chế xung PWM . . . . . . . . . . . . . . 39 2.4.2 Sơ đồ Simulink mô phỏng bộ phận chấp hành hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.4.3 Mô phỏng bộ chấp hành hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng 41 2.5 Kết luận Chương 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 CHƯƠNG 3. ĐIỀU KHIỂN ỔNĐỊNH QUỸĐẠO CHUYỂNĐỘNG CỦA Ô TÔ BỐN BÁNH DẪN HƯỚNG 43 3.1 Mô hình động lực học một vết của hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.2 Giải pháp thiết kế bộ điều khiển hệ thống lái 4WS . . . . . 49 3.2.1 Mục đích thiết kế bộ điều khiển hệ thống lái 4WS . . . . . . 49 3.2.2 Giới thiệu một số phương pháp điều khiển hệ thống lái 4WS 49 3.3 Thiết kế bộ điều khiển hệ thống lái 4WS . . . . . . . . . . . 54 3.3.1 Sơ đồ mô phỏng động lực học chuyển động của ô tô với hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.3.2 Cơ sở lý thuyết của bộ điều khiển PID . . . . . . . . . . . . 56 3.3.3 Giải thuật di truyền GA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.3.4 Thiết kế bộ điều khiển PID-GA cho hệ thống lái 4WS . . . 63 3.4 Khảo sát tính ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô . . . . 65 3.4.1 Mô hình Matlab/Simulink mô phỏng động lực học ô tô với hệ thống lái 4WS điều khiển PID-GA . . . . . . . . . . . . . 65 3.4.2 Khảo sát khả năng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô ở các trạng thái chuyển động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.5 Kết luận Chương 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 76 4.1 Mục đích và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm . . . . . 76 4.1.1 Mục đích, đối tượng và các thông số cần đo . . . . . . . . . 76 4.1.2 Các phương pháp thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.1.3 Lựa chọn phương pháp thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.2 Thiết kế và chế tạo mô hình thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . 78 4.2.1 Kết cấu cơ khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.2.2 Cảm biến đo tải trọng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.2.3 Cảm biến đo góc xoay vô lăng . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.2.4 Máy tính kết nối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.3 Các khối chức năng bộ điều khiển hệ thống lái sau 4WS . . 85 v4.4 Quy trình thực nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.4.1 Các thông số kỹ thuật . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.4.2 Các bước thực nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.4.3 Đánh giá sai số mô hình thực nghiệm . . . . . . . . . . . . . 90 4.4.4 Mô hình Matlab/Simulink thực nghiệm mô phỏng động lực học ô tô với hệ thống lái 4WS điều khiển PID-GA . . . . . . 91 4.4.5 Chế độ chuyển động thẳng với vận tốc 80 km/h có gió ngang 92 4.4.6 Chế độ quay vòng thiếu với vận tốc 60 km/h . . . . . . . . 94 4.4.7 Chế độ quay vòng thừa với vận tốc 60 km/h . . . . . . . . . 97 4.5 Kết luận Chương 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 KẾT LUẬN 102 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC A.SO SÁNH GIÁ TRỊ THÍ NGHIỆM P1 A.1 Chế độ đi thẳng gió ngang 80 km/h . . . . . . . . . . . . . . . P1 A.2 Quay vòng thiếu 60 km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P6 A.3 Quay vòng thừa 60 km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P12 PHỤ LỤC B.CODE MATLAB P17 PHỤ LỤC C.MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM P25 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị m Khối lượng toàn bộ của ô tô kg rbx Bán kính bánh xe m L Chiều dài cơ sở m l1, l2 Khoảng cách từ trọng tâm ô tô tới tâm cầu trước, cầu sau m B1, B2 Khoảng cách tâm xoay trụ đứng bánh xe dẫn hướng trước, sau m βo Góc nghiêng đòn bên hình thang lái cầu sau rad lb Chiều dài đòn bên hình thang lái cầu sau m n Chiều dài thanh kéo ngang hình thang lái cầu sau m vo Vận tốc ô tô tại trọng tâm m/s vi (i=1,...,4) Vận tốc ô tô tại tâm các bánh xe m/s δi (i=1...4) Góc xoay của bánh xe dẫn hướng so với phương chuyển động dọc của ô tô rad δf , δr Góc xoay trung bình của bánh xe dẫn hướng tại tâm cầu trước, cầu sau rad δf_MP, δr_MP Góc xoay trung bình của bánh xe dẫn hướng tại tâm cầu trước, cầu sau mô phỏng rad δf_TN, δr_TN Góc xoay trung bình của bánh xe dẫn hướng tại tâm cầu trước, cầu sau thực nghiệm rad αf , αr Góc lệch bên của các bánh xe trước và sau rad Fxf , Fxr Phản lực dọc tác dụng từ mặt đường lên các bánh xe cầu trước, cầu sau N Fyx, Fyr Phản lực ngang tác dụng từ mặt đường lên các bánh xe cầu trước, cầu sau N Fzx, Fzr Phản lực thẳng đứng tác dụng từ mặt đường lên các bánh xe cầu trước, cầu sau N Fwx, Fwy Lực cản gió theo phương dọc, phương ngang N hwx, hwy Khoảng cách từ điểm đặt lực cản gió theo phương ngang và phương dọc đến mặt đường m Flt Lực quán tính ly tâm N hg Chiều cao trọng tâm ô tô so với mặt đường m la Khoảng cách từ điểm đặt của lực cản gió theo phương ngang đến trọng tâm ô tô m vii Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị JFW Mô men quán tính khối của bánh xe quanh trục y (phương trục bánh xe) kgm2 Jm Mô men quán tính khối của động cơ điện dẫn động lái trục sau kgm2 J Mô men quán tính đi qua trục thẳng đứng của ô tô kgm2 Ue Điện áp đầu vào V Eb Sức phản điện động sinh ra từ chuyển động của rotor V ia Dòng điện qua phần ứng A ϕ Từ thông của stator Wb θm Góc quay của rotor rad Tm Mô men xoắn trên trục động cơ N.m Tf Mô men cản nhớt N.m τl Mô men tải N.m Kb Sức phản điện động động cơ điện dẫn động lái cầu sau V/(rad/s) c Hệ số cản quy dẫn trên thước lái trục cầu sau N.m/(rad/s) K Hệ số cứng quy dẫn trên thước lái trục cầu sau N.m/rad mr Khối lượng quy dẫn kg Rm Điện trở phần ứng động cơ điện dẫn động lái cầu sau Ω Lm Điện cảm phần ứng động cơ điện dẫn động lái cầu sau H Bm Hệ số cản nhớt trên trục động cơ điện dẫn động lái cầu sau N.m/(rad/s) Km Hệ số mô men động cơ điện dẫn động lái cầu sau N.m/A im Tỷ số truyền hộp giảm tốc dẫn động lái cầu sau - il Tỷ số truyền hệ thống lái phía trước - Gs Tỷ số truyền trục vít - ê-cu bi rad/mm Gm Tỷ số truyền hộp giảm tốc - rp Bán kính trục vít cơ cấu lái trục cầu sau m k4WS Hệ số xác định vị trí của tâm quay vòng tức thời - kus Tỉ số giữa góc xoay trung bình bánh xe phía sau đối với góc xoay trung bình bánh xe phía trước - viii Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Yc, Xc Quãng đường ô tô di chuyển theo phương ngang và dọc m t Thời gian mô phỏng s ay Gia tốc ngang m/s2 ψ˙ Vận tốc góc xoay thân xe thực tế rad/s ψ˙d Vận tốc góc xoay thân xe mong muốn rad/s e(t) Sai lệch giữa vận tốc góc xoay thân xe mong muốn (ψ˙d) và vận tốc góc xoay thân xe thực tế (ψ˙) - Ue_MP Giá trị điện áp mô phỏng V Ue_TN Giá trị điện áp thực nghiệm V θw_TN Góc xoay vành lái thực nghiệm rad Caf Độ cứng bên của các bánh xe phía trước N/rad Car Độ cứng bên của các bánh xe phía sau N/rad ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa 2WS Hệ thống lái hai bánh trước dẫn hướng (2 Wheels Steering) 4WS Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng (4 Wheels Steering) EP Chương trình tiến hóa (Evolutionary Programming) ES Chiến lược tiến hóa (Evolution Strategies) SA Giải thuật mô phỏng tôi luyện (Simulated Annealing) PSO Thuật toán tối ưu bầy đàn (Article Swarm Optimization) PID Vi tích phân tỉ lệ (Proportional Integral Derivative) GA Giải thuật di truyền (Genetic Algorithm) FNN Mạng nơ-ron truyền thẳng (Feedforward Neural Network) HILS Mô phỏng phần cứng trong vòng lặp (Hardware In-the-loop Simulation) AFS Hệ thống lái trước tích cực (Active Front Steering) ADAS Hệ thống hỗ trợ lái ô tô nâng cao (Advanced Driver Assistance Systems) ABS Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe (Anti-lock Braking System) TCS Hệ thống kiểm soát lực kéo (Traction Control System) ESC Hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (Electronic Stability Control) PWM Điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation) xDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ khối mô hình điều khiển của ô tô . . . . . . . . . . . . . 5 Hình 1.2 Ảnh hưởng của gió ngang và biến dạng của lốp đến khả năng ổn định quỹ đạo chuyển động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Hình 1.3 Mô hình quay vòng của ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Hình 1.4 Mất ổn định hướng do lực phanh không đồng đều . . . . . . . 9 Hình 1.5 Cấu tạo hệ thống lái chủ động phía trước AFS . . . . . . . . . 10 Hình 1.6 Hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (ESC) . . . . . . . . . . . 11 Hình 1.7 Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng cơ khí . . . 12 Hình 1.8 Quan hệ giữa góc xoay bánh xe dẫn hướng phía trước và sau hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng cơ khí . . . . . . . 12 Hình 1.9 Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng thủy lực . . 13 Hình 1.10 Hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng dẫn động bằng điện tử . . . 13 Hình 1.11 Mô hình mạng nơ-ron mờ hệ thống 4WS . . . . . . . . . . . . 16 Hình 2.1 Quan hệ động học của các bánh xe dẫn hướng khi cùng hướng xoay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Hình 2.2 Quan hệ động học của các bánh xe dẫn hướng khi ngược hướng xoay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Hình 2.3 Hệ thống lái 4WS với 3 trạng thái điều khiển bánh xe cầu sau 21 Hình 2.4 Mô hình một vết 4WS với bánh sau quay ngược hướng với bánh trước . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Hình 2.5 Đường đặc tính của Hệ thống lái 4WS phụ thuộc vào góc lái của hãng Honda [29] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Hình 2.6 Biểu đồ đường đặc tính lý tưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Hình 2.7 Sơ đồ hình thang lái phía sau trên ô tô bốn bánh dẫn hướng 26 Hình 2.8 Mối quan hệ giữa δ3 và δ4 cho các giá trị βo . . . . . . . . . . . 27 Hình 2.9 Hệ trục tọa độ sử dụng trong nghiên cứu động lực học chuyển động ô tô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Hình 2.10 Sơ đồ chuyển đổi hệ trục tọa độ . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Hình 2.11 Kết cấu bộ chấp hành hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . 31 Hình 2.12 Bộ chấp hành hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . 31 Hình 2.13 Mô hình động lực học hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . 31 Hình 2.14 Mô hình động cơ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Hình 2.15 Mô hình động lực học hai vết của hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Hình 2.16 Mô hình dao động ô tô trong không gian của hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Hình 2.17 Các thông số cơ bản của tín hiệu xung PWM . . . . . . . . . 39 xi Hình 2.18 Sơ đồ Simulink mô phỏng bộ phận chấp hành hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Hình 2.19 Sự thay đổi góc xoay bánh xe phía sau của hệ thống lái 4WS khi đặt xung điện áp dương với chu kỳ xung 50% . . . . . . . . . . 41 Hình 2.20 Sự thay đổi góc xoay bánh xe phía sau của hệ thống lái 4WS khi đặt xung điện áp dương từ 1,2÷3,0 [s] và xung điện áp âm từ 3,0÷4,8 [s] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Hình 3.1 Mô hình bánh xe dẫn hướng tương đương của hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Hình 3.2 Mô hình động lực học một vết của hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Hình 3.3 Sơ đồ khối mô phỏng động lực học chuyển động của ô tô với hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Hình 3.4 Mô hình cấu trúc bộ điều khiển PID . . . . . . . . . . . . . . . 56 Hình 3.5 Biểu diễn toán tử lai ghép biểu diễn bằng mã nhị phân . . . . 60 Hình 3.6 Biểu diễn toán tử lai ghép biểu diễn bằng số thực . . . . . . . 61 Hình 3.7 Toán tử lai ghép biểu diễn theo cây . . . . . . . . . . . . . . . 61 Hình 3.8 Lưu đồ thuật toán giải thuật di truyền GA . . . . . . . . . . . 62 Hình 3.9 Mô hình Matlab/Simulink mô phỏng động lực học của ô tô với hệ thống lái 4WS điều khiển PID-GA . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Hình 3.10 Lực gió ngang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Hình 3.11 Quỹ đạo chuyển động của ô tô trong chế độ đi thẳng với vận tốc 80km/h có gió ngang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Hình 3.12 Góc xoay trung bình bánh xe sau trong chế độ chuyển động thẳng với với vận tốc 80km/h có gió ngang . . . . . . . . . . . . . . 68 Hình 3.13 Giá trị điện áp trong chế độ chuyển động thẳng với vận tốc 80km/h có gió ngang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Hình 3.14 Sai lệch giữa vận tốc góc xoay thân xe lý tưởng (ψ˙d = 0) và mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Hình 3.15 Thông số động lực học thân xe khi chuyển động thẳng 80km/h có gió ngang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Hình 3.16 Góc xoay trung bình bánh xe dẫn hướng trước trong trường hợp quay vòng thiếu ở vận tốc 60 km/h . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Hình 3.17 Quỹ đạo chuyển động của ô tô với trường hợp quay vòng thiếu ở vận tốc 60 km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Hình 3.18 Thông số động lực học thân xe khi chuyển động quay vòng thiếu với vận tốc 60km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Hình 3.19 Thông số đầu vào/ra của bộ điều khiển với trường hợp quay vòng thiếu ở vận tốc 60 km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Hình 3.20 Góc xoay trung bình bánh xe dẫn hướng mô phỏng trong chế độ quay vòng thừa với vận tốc 60km/h . . . . . . . . . . . . . . . . 73 xii Hình 3.21 Quỹ đạo chuyển động của ô tô trong chế độ quay vòng thừa với vận tốc 60km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Hình 3.22 Thông số đầu vào/ra của bộ điều khiển với trường hợp quay vòng thừa ở vận tốc 60 km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Hình 3.23 Thông số động lực học thân xe khi chuyển động quay vòng thừa với vận tốc 60km/h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Hình 3.24 Giá trị điện áp trong chế độ quay vòng thừa với vận tốc 60km/h 75 Hình 4.1 Mô hình thí nghiệm hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng . . . . 77 Hình 4.2 Sơ đồ bố trí mô hình thực nghiệm HILS . . . . . . . . . . . . . 78 Hình 4.3 Bệ thử nghiệm HILS hệ thống lái 4WS . . . . . . . . . . . . . 79 Hình 4.4 Bộ chấp hành hệ thống lái 4WS . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Hình 4.5 Cảm biến đo tải trọng AND LC – 1205 tác động của bánh xe lên mặt đường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Hình 4.6 Mạch cầu Wheatstone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Hình 4.7 Sơ đồ chuyển đổi tín hiệu loadcell . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Hình 4.