Xem mẫu
MỞ ĐẦU
Nghiên cứu về sự phát triển các hệ thống trên ô tô cho thấy ô tô thế giới đang có những thay đổi
mạnh mẽ trong đó có những thay đổi của hệ thống lái. Xu thế dẫn động điều khiển kiểm soát toàn bộ
động lực học xe thông qua điều khiển bằng điện đang dần trở nên rõ nét. Các nghiên cứu về hệ
thống điều khiển bằng điện là tiền đề phát triển cộng nghệ lái tự động. Công nghệ này đã và đang
được thử nghiệm ở các cấp độ khác nhau trên ô tô có khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng giao thông
thông minh.
Có bốn cấp độ phát triển công nghệ lái ô tô khác nhau: Hỗ trợ người lái, kết hợp chức năng tự
động với người lái, lái tự động mức độ giới hạn, lái tự động hoàn toàn. Trong đó, công nghệ lái tự
động hoàn toàn ngoài việc cho phép phương tiện thực hiện tự động tất cả các chức năng lái xe còn
có chức năng giám sát điều kiện giao thông khi vận hành. Công nghệ này giúp giải phóng sức lao
động và thời gian lái xe, người sử dụng chỉ cần lựa chọn điểm đi và đến, công việc còn lại hoàn toàn
tự động.
Các nghiên cứu về hệ thống lái điện (SBW) là tiền đề để phát triển công nghệ lái tự động đã
được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới thực hiện. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về hệ thống lái
điện chưa được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đúng mức. Với mong muốn nắm bắt được các công
nghệ điều khiển lái hiện đại trên thế giới một cách sâu sắc, tiến tới làm chủ công nghệ và phát triển
các công nghệ mới tại Việt Nam tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái
điện trên ô tô con” làm luận án tiến sĩ.
Chƣơng I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.
Các loại hệ thống lái
Tổng hợp quá trình phát triển các hệ thống lái trên xe ô tô có thể liệt kê thành các hệ thống lái
sau: hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển
điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái điện, hệ thống lái tự động. Mặc dù
mặt kết cấu các hệ thống lái khác biệt, tuy nhiên có thể tổng hợp các thành phần kết cấu hệ thống lái
một cách chung nhất như Hình 1.
Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái
1.1.1. Hệ thống lái cơ khí
Hệ thống lái thuần cơ khí được bố trí trên các xe thế hệ đầu tiên từ thập kỷ 50. Về cấu tạo
chúng gồm hai thành phần dẫn động lái và cơ cấu lái. Các nghiên cứu phát triển hệ thống lái cơ khí
chủ yếu tập trung vào khả năng quay vòng ô tô trong thời gian ngắn nhất trên một diện tích bé, giữ cho
xe ổn định chuyển động thẳng, lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ trong giới hạn số vòng quay đánh lái
cho phép, đảm bảo động lực quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt, sự tương thích động học
giữa dẫn động lái và bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo, khả năng ngăn được các va đập của các
bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái thông qua hiệu suất truyền lực, quan hệ chuyển động giữa bánh xe
bên phải và bên trái.
Nhìn chung hệ thống lái thuần cơ khí đáp ứng được yêu cầu ban đầu để xe chuyển động trên
đường ứng với dải tốc độ hạn chế đảm bảo các điều kiện chuyển động quay vòng. Tuy nhiên, trong
quá trình đánh lái, người lái phải sử dụng toàn bộ năng lượng để thực hiện việc điều khiển hướng
chuyển động, đồng thời cũng tiếp nhận những phản hồi không mong muốn từ mặt đường điều này làm
cho người lái cảm thấy mệt mỏi khi sử dụng. Các nghiên cứu hệ thống lái cơ khí chỉ tập trung vào bài
1
toán góc quay bánh xe dẫn hướng chuyển động theo vô lăng, do vậy ảnh hưởng của dịch chuyển thân
xe đến quá trình quay vòng khi đánh lái ở tốc độ cao là rõ nét và chưa kiểm soát được, chưa tối ưu
khối lượng, kích thước các chi tiết cơ khí nên cơ cấu chưa gọn nhẹ, chiếm nhiều không gian bố trí.
Trên thị trường Việt Nam vẫn còn một số ít các xe cũ đang lưu thông sử dụng loại hệ thống lái này.
1.1.2. Hệ thống lái trợ lực thủy lực
Hệ thống lái trợ lực thủy lực là sự cải tiến của hệ thống lái thuần cơ khí nhằm giải quyết vấn đề
chính là hỗ trợ một phần năng lượng của người lái trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giác thoải
mái khi điều khiển lái. Tùy theo thiết kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗ trợ của bộ trợ
lực do động cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việc đánh lái. Việc trang bị hệ thống
lái trợ lực giúp cho người lái ít tổn hao năng lượng khi quay vòng xe đồng thời giảm được những va
đập từ bánh xe lên vô lăng. Không những thế, nó còn nâng cao được tính năng an toàn nhờ vào việc
trong một số trường hợp lốp gặp sự cố đột ngột. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật hệ thống lái
trợ lực thủy lực.
Vấn đề chính cần giải quyết ở hệ thống lái này là tỷ lệ trợ lực phù hợp với điều kiện chạy xe và
sự thay đổi góc đánh lái. Có thể thấy rõ khi di chuyển ở vận tốc thấp mô men cản quay vòng tương đối
lớn do vậy cần trợ lực nhiều, ngược lại tốc độ cao cần hạn chế trợ lực. Hay nói cách khác, đặc tính trợ
lực của hệ thống trợ lực thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn thay đổi tỷ lệ trợ lực theo điều kiện
chuyển động dựa trên giá trị mô men cản quay vòng. Mô men cản này thay đổi theo vị trí góc đánh lái
và vận tốc chạy xe. Hệ thống lái trợ lực thủy lực ban đầu sử dụng thanh xoắn để điều khiển các chế độ
trợ lực.
1.1.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện
Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện là phiên bản cải tiến của hệ thống lái trợ lực
thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn, được phát triển từ thập kỷ 90. Đặc điểm quan trọng của hệ thống
này là thanh xoắn cảm biến mô men đánh lái không trực tiếp điều khiển van trợ lực thành tín hiệu điện
gửi đến hộp điều khiển điều khiển trợ lực. Hộp điều khiển trợ lực tổng hợp các tín hiệu chạy xe, tính
toán và xác định phần tỷ lệ trợ lực từ đó quyết định đặc tính trợ lực thông qua việc điều khiển áp lực
dầu từ bơm trợ lực và lượng dầu đi vào xy lanh trợ lực. Thông qua việc điều khiển gián tiếp, các chế
độ trợ lực và đặc tính trợ lực được thay đổi một các linh hoạt.
So với hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn hệ thống lái trợ lực thủy lực điều
khiển bằng điện có nhiều ưu điểm hơn như: Dải làm việc làm việc của trợ lực đa dạng đáp ứng các dải
tốc độ khác nhau đặc biệt là đặc tính trợ lực, tạo cảm giác lái ở dải tốc độ cao. Trên thị trường Việt
Nam hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện thường được trang bị cho các dòng xe hạng trung
và một số xe hạng sang.
1.1.4. Hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện được phát triển với mong muốn thay thế hệ thống trợ lực thủy lực
truyền thống. Điểm chính của hệ thống trợ lực này là bộ phận trợ lực thủy lực truyền thống được
thay thế bằng bộ điều khiển trợ lực sử dụng động cơ điện.
Việc điều khiển trợ lực thông qua mô tơ điện được điều khiển bằng hộp điều khiển. Hệ thống
trợ lực điện có thể xem là một trong những hệ thống cơ điện tử. Trong đó hộp điều khiển ECU của
hệ thống trợ lực chứa chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển được lập trình dựa trên
thuật toán điều khiển trợ lực lái. Trong hệ thống này, cảm biến mô men cản sẽ xác định mô men cản
quay bánh xe dẫn hướng, ứng với từng điều kiện chuyển động cụ thể chương trình sẽ tính toán lựa
chọn đặc tính trợ lực thích hợp để quyết định giá trị mô men bao nhiêu phần trăm thông qua việc
điều khiển trực tiếp mô tơ điện.
1.1.5. Hệ thống lái chủ động
Hệ thống lái sử dụng trợ lực giúp người lái xe điều khiển chuyển động một các linh hoạt và dễ
dàng, giảm được mệt mỏi khi lái xe trong thời gian dài. Tuy nhiên, hệ thống lái này vẫn còn một số
vấn đề cần cải tiến. Hệ thống lái chủ động được thiết kế dựa trên phân tích về hướng chuyển động
thực tế của xe khi lưu thông ở các tốc độ khác nhau tại các điều kiện khác nhau. Khi ô tô chuyển
động ở dải tốc độ thấp hướng chuyển động của ô tô được quyết định bởi góc đánh lái. Tuy nhiên khi
vận tốc chuyển động lớn hơn 60 km/h ảnh hưởng của lực quán tính tác động lên thân xe làm xoay
thân xe do lốp biến dạng và ảnh hưởng hệ thống treo là rõ nét. Nói cách khác hướng chuyển động
của ô tô phụ thuộc vào hai tín hiệu góc đánh lái (điều khiển góc quay bánh xe dẫn hướng từ vô lăng)
2
và góc xoay thân xe (thay đổi điều kiện chạy xe tác động lên hệ thống treo). Hệ thống lái chủ động
là bước phát triển của hệ thống lái cơ khí giải quyết bài toàn ảnh hưởng của tình trạng quay vòng
thiếu, quay vòng thừa do ảnh hưởng của hệ thống treo và biến dạng của lốp. Đặc điểm chính của hệ
thống này là sự thay đổi tỷ số truyền theo tình trạng biến dạng lốp cầu trước và cầu sau. Các thông
tin góc xoay thân xe, góc đánh lái, vận tốc xe, áp suất lốp được chương trình máy tính phân tích,
tính toán quyết định tỷ số truyền giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.
1.1.6. Hệ thống lái điện
Với các hệ thống lái đã trình bày ở trên, khi quay vòng ở các tốc độ khác nhau người lái chỉ
kiểm soát được một số trạng thái động lực học của xe. Hệ thống lái điện có khả năng tích hợp tất cả
các hệ thống khác trên xe thành một đối tượng thống nhất. Trong các năm gần đầy, hệ thống lái này
đang được tập trung nghiên cứu (Hình 1.2).
Hình 1.2: Các kiểu hệ thống lái điện
a) Dẫn động tích hợp; b) Dẫn động độc lập
1.1.7. Hệ thống lái trong tƣơng lai
Các nghiên cứu về hệ thống lái điện là tiền đề phát triển công nghệ lái tự động. Công nghệ
lái xe tự động đã được ứng dụng cho các dòng xe điện, xe lai điện (xe phối hợp giữa động cơ xăng
và điện) trong giao thông tại một số nước phát triển (Mỹ, Đức, Nhật, Trung Quốc). Công nghệ này
được dự báo sẽ được sử dụng trên nhiều phương tiện vận tải trong tương lai tại các thành phố lớn.
Công nghệ lái tự động ứng dụng trên xe nhiều cấp độ khác nhau. Công nghệ này có thể chia thành
bốn cấp độ khác nhau tùy vào khả năng công nghệ và kết cấu cơ sở hạ tầng giao thông.
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1. Các nghiên cứu nƣớc ngoài
Trên thế giới đã có nhiều tổ chức, tác giả, nhiều đề tài và công trình nghiên cứu lý thuyết cũng
như thực nghiệm về hệ thống lái điện. Các nghiên cứu được tiến hành trên nhiều khía cạnh khác
nhau. Tuy nhiên, có thể thấy một vấn đề chính đó là việc truyền dẫn tín hiệu giữa vành tay lái phía
trên và chuyển động của các bánh xe dẫn hướng. Vấn đề này có thể được chia thành hai nhóm
chính: truyền tín hiệu và phản hồi tín hiệu. Tín hiệu được truyền đi dựa theo góc quay vành tay lái,
tín hiệu phản hồi phản ánh tình trạng đường lên người lái. Khi nghiên cứu về hệ thống lái điện có
thể chia thành năm phần: Bộ phận vô lăng, bộ phận chấp hành hệ thống lái điện, bộ phận xử lý tín
hiệu đảm bảo an toàn, bộ điều khiển, động lực học xe.
Bộ phận vô lăng
Các nghiên cứu tập trung vào các phương pháp điều khiển tạo cảm giác trên vô lăng. Trong
lĩnh vực này nhiều tác giả nghiên cứu hình thành nên ba nhóm chính bao gồm phương pháp tạo cảm
giác sử dụng biểu đồ cảm giác, phương pháp sử dụng cảm biến mô men, phương pháp sử dụng cảm
biến dòng. Các nghiên cứu của Andrew Liu và Stacey Chang mô tả các kết quả thực nghiệm khi lái
xe làm cơ sở phản hồi cảm giác lái khi cho thử nghiệm ở ba điều kiện thử nghiệm khác nhau. Sau
khi thử nghiệm ở ba trạng thái quay vòng, tác giả so sánh với các kết quả đã công bố và đưa ra các
thảo luận chung. Nguyen-Jee Hwan Ryu nghiên cứu tạo cảm giác xác thực nhất trên vành tay lái
được tái tạo thông qua phương pháp đo dòng . Đặc điểm chính của phương pháp này là sử dụng cảm
biến đo dòng để đo cường độ dòng điện động cơ đặt tại cơ cấu lái làm tín hiệu phản hồi lên vô lăng.
Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng phần mềm LabVIEW để mô phỏng đặc tính cảm giác thông
qua phương trình. Tác giả so sánh với các phương pháp tạo cảm giác khác và cho rằng phương pháp
này tái tạo cảm giác chính xác, đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp khác.
3
Phương pháp sử dụng cảm biến mô men phản hồi cảm giác lái được Sanket Amberkar nghiên cứu.
Đây là phương pháp phản hồi cảm giác được phát triển từ các hệ thống lái trợ lực lái điện.
Bộ phận chấp hành hệ thống lái điện
Bộ chấp hành bao gồm động cơ điện lắp lên bánh răng cơ cấu lái điều khiển bánh xe dẫn
hướng. Các nghiên cứu trên thế giới sử dụng mô hình hai bậc tự do, ba bậc tự do và bốn bậc tự do
làm đối tượng để phân tích hệ thống lái điện. Động lực học bộ phận chấp hành hệ thống lái đóng vai
trò then chốt cho phương pháp điều khiển hệ thống lái điện và tái tạo cảm giác lái trên vô lăng.
Bộ phận xử lý tín hiệu và đảm bảo an toàn
Các nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế các mạch điện tử có khả năng điều khiển hệ thống
một cách linh hoạt và có độ tin cậy cao. Cơ cấu liên kết cơ khí đảm bảo an toàn cũng được xét đến.
M. Segawa nhóm nghiên cứu tái tạo cảm giác lái khi tình trạng hỏng đột ngột xảy ra. Thông qua
việc mô phỏng mômen phản ứng với hệ thống lái sử dụng cơ cấu an toàn. Nghiên cứu này đã chỉ ra
thành phần mô men phản ứng được hạn chế bằng cách thay đổi động lực học hệ thống.
Bộ điều khiển
Bộ điều khiển quyết định chất lượng điều khiển hệ thống. Nhiều bộ điều khiển đã được thiết
kế và thử nghiệm. Se-WooK-Oh và nhóm nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống lái điện.
Tác giả đưa ra thuật toán điều khiển với mục đích ban đầu là tái tạo cảm giác cho mô tơ vô lăng một
cách xác thực nhất.
Nhóm nghiên cứu thuộc Trường đại học Swinburne, Melbourne, Úc, thiết kế bộ điều khiển
trượt thử nghiệm trên mô hình hệ thống thử nghiệm. Nhóm tác giả công bố mô hình nghiên cứu và
kết luận phương pháp điều khiển trượt áp dụng cho hệ thống lái điện sử dụng bộ điều khiển trượt có
khả năng đáp ứng tốt trước các kính thích ngẫu nhiên.
Nhóm nghiên cứu thuộc trung tâm nghiên cứu hãng Renault, Carlos Canudas-de-Wit, Xavier
Claeys, J. Coudon and Xavier Claeys công bố mô hình hệ thống lái điện và thử nghiệm hai bộ điều
khiển PD và bộ điều khiển thích nghi LQ. Nhóm kết luận rằng khi sử dụng bộ điều khiển thích nghi
LQ cho khả năng đáp ứng tốt hơn so với bộ điều khiển PD.
Động lực học xe
Nhiều nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của chuyển động quay vòng tác động lên hệ thống
cũng như những ảnh hưởng theo phương dọc và ngang. Paul Jih mô phỏng và thực nghiệm hệ thống
lái điện một các toàn diện trên xe thực tế. Trong nghiên cứu này cảm giác lái được khảo sát thông
qua các tác động của động lực học của cả xe. Tác giả sử dụng mô hình động lực học lốp Pacejka để
phân tích thành phần gây lên lực cản từ mặt đường làm cơ sở phản hồi lực tác dụng lên vô lăng.
Ngoài ra tác giả cũng xem xét ảnh hưởng của các tác động trợ lực lái thủy lực lên vô lăng.
1.2.2. Các nghiên cứu trong nƣớc
Trong nước, năm 2001, tác giả Nguyễn Thanh Quang nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực thủy
lực trên xe du lịch thông qua việc nghiên cứu động học, động lực học và độ bền các chi tiết trên hệ
thống lái trên xe Mekông. Năm 2004, tác giả Mai Khoa tiến hành nghiên cứu tính điều kiển của ô tô
tải với hệ thống lái có trợ lực thủy lực. Năm 2010, tác giả Nguyễn Tuấn Anh công bố công trình
nghiên cứu về điều khiển tối ưu hệ thống lái tích cực trên ô tô. Năm 2015, tác giả Nguyễn Tuấn Anh
công bố nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống lái trợ lực điện ESP.
Ngoài các công trình trên, bản thân tác giả đã tiến hành nghiên cứu về hệ thống lái điện từ năm
2008 thông qua đề tài thạc sỹ.Trong đề tài này tác giả xây dựng mô hình hệ thống lái, đồng thời thiết
kế các giao diện thực hiện điều khiển và quan sát hệ thống. Tác giả sử dụng phần mềm LabVIEW
thiết kế giao diện điều khiển bộ phận chấp hành đồng thời quan sát tình trạng phản hồi trên vô lăng.
Đây là nghiên cứu ban đầu về hệ thống nên các thông số hệ thống cũng như bộ điều khiển còn chưa
được quan tâm nhiều. Trong nghiên cứu này bộ điều khiển PID được đưa vào thực nghiệm làm đồng
bộ vô lăng và cơ cấu chấp hành.
Nghiên cứu trên được phát triển qua đề tài cấp trường năm 2011. Trong nghiên cứu tiếp theo
này, tác giả quan tâm nhiều đến động lực học của hệ thống đồng thời hoàn thiện thông số kết cấu
cũng như mô phỏng 3D hệ thống. Đồng thời qua nghiên cứu này sai số giữa vô lăng và cơ cấu chấp
hành được xem xét một cách trực quan.
Trong đề tài nghiên cứu cấp thành phố “Nghiên cứu chế tạo bộ tạo cảm giác cho hệ thống lái
gián tiếp”, tác giả tập trung nghiên cứu phương pháp tái tạo cảm giác lái trên vô lăng. Nghiên cứu
4
này được tiến hành thông qua giao tiếp giữa khối 3D mô phỏng hệ thống lái và vô lăng thực. Tác giả
bước đầu cũng xây dựng được đặc tính tái tạo cảm giác lái trên vô lăng trong quá trình chuyển động
xe.
1.2.3. Nhận xét, đánh giá
Các kết quả nghiên cứu của các tác giả nước ngoài đã tương đối hoàn thiện về động lực học,
kết cấu cũng như điều khiển nhưng đây là những nghiên cứu bản quyền của các công ty, chưa được
công bố rộng rãi và sâu sắc. Có thể sử dụng một số kết quả của các công trình này phục vụ cho quá
trình nghiên cứu của tác giả: Phương pháp tổng hợp để nghiên cứu động lực học hệ thống lái điện,
bộ điều khiển PID, mô hình bán tự nhiên hệ thống lái điện ...
Các nghiên cứu trong nước đã xây dựng cơ sở lý thuyết hệ thống lái cơ khí, hệ thống lái trợ lực
thủy lực và hệ thống lái tích cực. Cơ sở lý thuyết trên là nền tảng phát triển hệ thống lái điện. Tuy
nhiên, khả năng thí nghiệm của các hệ thống trên còn hạn chế, chưa có các sản phẩm để kiểm chứng
và đánh giá.
Các nghiên cứu của tác giả được tiến hành trên mô hình bánh xe không tiếp đất chưa được xây
dựng một cách tổng thể cho nên kết quả thực nghiệm còn nhiều hạn chế, chưa xây dựng được mô
hình động lực học hệ thống lái điện. Do vậy, cần có công trình nghiên cứu toàn diện hơn về hệ thống
lái điện gồm nghiên cứu động lực học, xây dựng bộ điều khiển cho mô hình bánh xe tiếp đất.
1.3. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
1.3.1. Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu
Trên thế giới, các nghiên cứu về hệ thống lái điện chỉ mới bắt đầu từ hơn 10 năm trở lại đây
và còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu và phát triển. Nghiên cứu về hệ thống lái điện đóng vai trò quan
trọng trong việc nắm bắt các công nghệ lái tiên tiến trong tương lai gần.
Tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu chuyên sâu nào về hệ thống lái điện. Vì vậy, đây là nghiên
cứu cần thiết để làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của hệ thống lái điện và hệ thống cơ điện tử trên
xe. Đây là một trong những công nghệ lái hoàn toàn mới tại Việt Nam nên cần tiếp cận và làm chủ
công nghệ.
1.3.2. Ý nghĩa khoa học
Đầu tiên ở Việt Nam đã thiết kế, chế tạo mô hình bán tự nhiên hệ thống lái điện bánh xe tiếp
đất gồm nhiều bộ phận - cơ khí, điện, điều khiển, phần mềm… thỏa mãn cơ bản các tiêu chí đối với
hệ thống lái ô tô truyền thống. Mô hình trên là kết quả của việc phân tích kỹ lưỡng các nghiên cứu
của nước ngoài kết hợp với điều kiện nghiên cứu trong nước. Trong đó, các bộ phận cơ khí trên mô
hình được lấy từ ô tô nguyên bản, bộ phận điện và điều khiển sử dụng các thiết bị linh kiện hiện đại,
các phần mềm tính toán hiện đại đảm bảo tính chính xác.
Việc nghiên cứu đưa ra sản phẩm hệ thống lái điện đã phối hợp nhiều nghiên cứu chuyên môn
khác nhau bao gồm các nghiên cứu về bộ phận cơ khí, phần mềm, phần cứng hệ thống lái điện.
Thông qua đề tài nghiên cứu, tác giả mong muốn đưa ra các thông tin, kết nối các nhà nghiên cứu
chuyên môn nhằm ứng dụng thực tế trên xe thật.
1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn
Trong các năm gần đây số lượng các hệ thống lái hiện đại sử dụng trên ô tô ngày càng phổ
biến. Nghiên cứu hệ thống lái điện có ý nghĩa quan trọng trong việc tiếp cận và làm chủ công nghệ
lái trên các xe ô tô hiện đại tại Việt Nam. Trên cơ sở nghiên cứu về hệ thống lái điện có thể tiến
hành nghiên cứu các hệ thống điều khiển qua dây dẫn khác (Drive By Wire) trên ô tô.
Các sản phẩm của quá trình nghiên cứu như phần cứng, phần mềm của hệ thống cơ điện tử có
thể tiếp tục hoàn thiện để sử dụng trên hệ thống lái ô tô thực. Các sản phẩm trên có khả năng làm
việc tốt và ổn định trên mô hình bán tự nhiên. Tuy nhiên, khi thử nghiệm trên các xe thực tế cần xác
định thêm các yếu tố đảm bảo an toàn. Luận án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy,
nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ.
5
nguon tai.lieu . vn
Nghiên cứu về sự phát triển các hệ thống trên ô tô cho thấy ô tô thế giới đang có những thay đổi
mạnh mẽ trong đó có những thay đổi của hệ thống lái. Xu thế dẫn động điều khiển kiểm soát toàn bộ
động lực học xe thông qua điều khiển bằng điện đang dần trở nên rõ nét. Các nghiên cứu về hệ
thống điều khiển bằng điện là tiền đề phát triển cộng nghệ lái tự động. Công nghệ này đã và đang
được thử nghiệm ở các cấp độ khác nhau trên ô tô có khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng giao thông
thông minh.
Có bốn cấp độ phát triển công nghệ lái ô tô khác nhau: Hỗ trợ người lái, kết hợp chức năng tự
động với người lái, lái tự động mức độ giới hạn, lái tự động hoàn toàn. Trong đó, công nghệ lái tự
động hoàn toàn ngoài việc cho phép phương tiện thực hiện tự động tất cả các chức năng lái xe còn
có chức năng giám sát điều kiện giao thông khi vận hành. Công nghệ này giúp giải phóng sức lao
động và thời gian lái xe, người sử dụng chỉ cần lựa chọn điểm đi và đến, công việc còn lại hoàn toàn
tự động.
Các nghiên cứu về hệ thống lái điện (SBW) là tiền đề để phát triển công nghệ lái tự động đã
được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới thực hiện. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về hệ thống lái
điện chưa được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đúng mức. Với mong muốn nắm bắt được các công
nghệ điều khiển lái hiện đại trên thế giới một cách sâu sắc, tiến tới làm chủ công nghệ và phát triển
các công nghệ mới tại Việt Nam tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái
điện trên ô tô con” làm luận án tiến sĩ.
Chƣơng I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.
Các loại hệ thống lái
Tổng hợp quá trình phát triển các hệ thống lái trên xe ô tô có thể liệt kê thành các hệ thống lái
sau: hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển
điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái điện, hệ thống lái tự động. Mặc dù
mặt kết cấu các hệ thống lái khác biệt, tuy nhiên có thể tổng hợp các thành phần kết cấu hệ thống lái
một cách chung nhất như Hình 1.
Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái
1.1.1. Hệ thống lái cơ khí
Hệ thống lái thuần cơ khí được bố trí trên các xe thế hệ đầu tiên từ thập kỷ 50. Về cấu tạo
chúng gồm hai thành phần dẫn động lái và cơ cấu lái. Các nghiên cứu phát triển hệ thống lái cơ khí
chủ yếu tập trung vào khả năng quay vòng ô tô trong thời gian ngắn nhất trên một diện tích bé, giữ cho
xe ổn định chuyển động thẳng, lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ trong giới hạn số vòng quay đánh lái
cho phép, đảm bảo động lực quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt, sự tương thích động học
giữa dẫn động lái và bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo, khả năng ngăn được các va đập của các
bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái thông qua hiệu suất truyền lực, quan hệ chuyển động giữa bánh xe
bên phải và bên trái.
Nhìn chung hệ thống lái thuần cơ khí đáp ứng được yêu cầu ban đầu để xe chuyển động trên
đường ứng với dải tốc độ hạn chế đảm bảo các điều kiện chuyển động quay vòng. Tuy nhiên, trong
quá trình đánh lái, người lái phải sử dụng toàn bộ năng lượng để thực hiện việc điều khiển hướng
chuyển động, đồng thời cũng tiếp nhận những phản hồi không mong muốn từ mặt đường điều này làm
cho người lái cảm thấy mệt mỏi khi sử dụng. Các nghiên cứu hệ thống lái cơ khí chỉ tập trung vào bài
1
toán góc quay bánh xe dẫn hướng chuyển động theo vô lăng, do vậy ảnh hưởng của dịch chuyển thân
xe đến quá trình quay vòng khi đánh lái ở tốc độ cao là rõ nét và chưa kiểm soát được, chưa tối ưu
khối lượng, kích thước các chi tiết cơ khí nên cơ cấu chưa gọn nhẹ, chiếm nhiều không gian bố trí.
Trên thị trường Việt Nam vẫn còn một số ít các xe cũ đang lưu thông sử dụng loại hệ thống lái này.
1.1.2. Hệ thống lái trợ lực thủy lực
Hệ thống lái trợ lực thủy lực là sự cải tiến của hệ thống lái thuần cơ khí nhằm giải quyết vấn đề
chính là hỗ trợ một phần năng lượng của người lái trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giác thoải
mái khi điều khiển lái. Tùy theo thiết kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗ trợ của bộ trợ
lực do động cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việc đánh lái. Việc trang bị hệ thống
lái trợ lực giúp cho người lái ít tổn hao năng lượng khi quay vòng xe đồng thời giảm được những va
đập từ bánh xe lên vô lăng. Không những thế, nó còn nâng cao được tính năng an toàn nhờ vào việc
trong một số trường hợp lốp gặp sự cố đột ngột. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật hệ thống lái
trợ lực thủy lực.
Vấn đề chính cần giải quyết ở hệ thống lái này là tỷ lệ trợ lực phù hợp với điều kiện chạy xe và
sự thay đổi góc đánh lái. Có thể thấy rõ khi di chuyển ở vận tốc thấp mô men cản quay vòng tương đối
lớn do vậy cần trợ lực nhiều, ngược lại tốc độ cao cần hạn chế trợ lực. Hay nói cách khác, đặc tính trợ
lực của hệ thống trợ lực thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn thay đổi tỷ lệ trợ lực theo điều kiện
chuyển động dựa trên giá trị mô men cản quay vòng. Mô men cản này thay đổi theo vị trí góc đánh lái
và vận tốc chạy xe. Hệ thống lái trợ lực thủy lực ban đầu sử dụng thanh xoắn để điều khiển các chế độ
trợ lực.
1.1.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện
Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện là phiên bản cải tiến của hệ thống lái trợ lực
thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn, được phát triển từ thập kỷ 90. Đặc điểm quan trọng của hệ thống
này là thanh xoắn cảm biến mô men đánh lái không trực tiếp điều khiển van trợ lực thành tín hiệu điện
gửi đến hộp điều khiển điều khiển trợ lực. Hộp điều khiển trợ lực tổng hợp các tín hiệu chạy xe, tính
toán và xác định phần tỷ lệ trợ lực từ đó quyết định đặc tính trợ lực thông qua việc điều khiển áp lực
dầu từ bơm trợ lực và lượng dầu đi vào xy lanh trợ lực. Thông qua việc điều khiển gián tiếp, các chế
độ trợ lực và đặc tính trợ lực được thay đổi một các linh hoạt.
So với hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng thanh xoắn hệ thống lái trợ lực thủy lực điều
khiển bằng điện có nhiều ưu điểm hơn như: Dải làm việc làm việc của trợ lực đa dạng đáp ứng các dải
tốc độ khác nhau đặc biệt là đặc tính trợ lực, tạo cảm giác lái ở dải tốc độ cao. Trên thị trường Việt
Nam hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện thường được trang bị cho các dòng xe hạng trung
và một số xe hạng sang.
1.1.4. Hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện được phát triển với mong muốn thay thế hệ thống trợ lực thủy lực
truyền thống. Điểm chính của hệ thống trợ lực này là bộ phận trợ lực thủy lực truyền thống được
thay thế bằng bộ điều khiển trợ lực sử dụng động cơ điện.
Việc điều khiển trợ lực thông qua mô tơ điện được điều khiển bằng hộp điều khiển. Hệ thống
trợ lực điện có thể xem là một trong những hệ thống cơ điện tử. Trong đó hộp điều khiển ECU của
hệ thống trợ lực chứa chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển được lập trình dựa trên
thuật toán điều khiển trợ lực lái. Trong hệ thống này, cảm biến mô men cản sẽ xác định mô men cản
quay bánh xe dẫn hướng, ứng với từng điều kiện chuyển động cụ thể chương trình sẽ tính toán lựa
chọn đặc tính trợ lực thích hợp để quyết định giá trị mô men bao nhiêu phần trăm thông qua việc
điều khiển trực tiếp mô tơ điện.
1.1.5. Hệ thống lái chủ động
Hệ thống lái sử dụng trợ lực giúp người lái xe điều khiển chuyển động một các linh hoạt và dễ
dàng, giảm được mệt mỏi khi lái xe trong thời gian dài. Tuy nhiên, hệ thống lái này vẫn còn một số
vấn đề cần cải tiến. Hệ thống lái chủ động được thiết kế dựa trên phân tích về hướng chuyển động
thực tế của xe khi lưu thông ở các tốc độ khác nhau tại các điều kiện khác nhau. Khi ô tô chuyển
động ở dải tốc độ thấp hướng chuyển động của ô tô được quyết định bởi góc đánh lái. Tuy nhiên khi
vận tốc chuyển động lớn hơn 60 km/h ảnh hưởng của lực quán tính tác động lên thân xe làm xoay
thân xe do lốp biến dạng và ảnh hưởng hệ thống treo là rõ nét. Nói cách khác hướng chuyển động
của ô tô phụ thuộc vào hai tín hiệu góc đánh lái (điều khiển góc quay bánh xe dẫn hướng từ vô lăng)
2
và góc xoay thân xe (thay đổi điều kiện chạy xe tác động lên hệ thống treo). Hệ thống lái chủ động
là bước phát triển của hệ thống lái cơ khí giải quyết bài toàn ảnh hưởng của tình trạng quay vòng
thiếu, quay vòng thừa do ảnh hưởng của hệ thống treo và biến dạng của lốp. Đặc điểm chính của hệ
thống này là sự thay đổi tỷ số truyền theo tình trạng biến dạng lốp cầu trước và cầu sau. Các thông
tin góc xoay thân xe, góc đánh lái, vận tốc xe, áp suất lốp được chương trình máy tính phân tích,
tính toán quyết định tỷ số truyền giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.
1.1.6. Hệ thống lái điện
Với các hệ thống lái đã trình bày ở trên, khi quay vòng ở các tốc độ khác nhau người lái chỉ
kiểm soát được một số trạng thái động lực học của xe. Hệ thống lái điện có khả năng tích hợp tất cả
các hệ thống khác trên xe thành một đối tượng thống nhất. Trong các năm gần đầy, hệ thống lái này
đang được tập trung nghiên cứu (Hình 1.2).
Hình 1.2: Các kiểu hệ thống lái điện
a) Dẫn động tích hợp; b) Dẫn động độc lập
1.1.7. Hệ thống lái trong tƣơng lai
Các nghiên cứu về hệ thống lái điện là tiền đề phát triển công nghệ lái tự động. Công nghệ
lái xe tự động đã được ứng dụng cho các dòng xe điện, xe lai điện (xe phối hợp giữa động cơ xăng
và điện) trong giao thông tại một số nước phát triển (Mỹ, Đức, Nhật, Trung Quốc). Công nghệ này
được dự báo sẽ được sử dụng trên nhiều phương tiện vận tải trong tương lai tại các thành phố lớn.
Công nghệ lái tự động ứng dụng trên xe nhiều cấp độ khác nhau. Công nghệ này có thể chia thành
bốn cấp độ khác nhau tùy vào khả năng công nghệ và kết cấu cơ sở hạ tầng giao thông.
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1. Các nghiên cứu nƣớc ngoài
Trên thế giới đã có nhiều tổ chức, tác giả, nhiều đề tài và công trình nghiên cứu lý thuyết cũng
như thực nghiệm về hệ thống lái điện. Các nghiên cứu được tiến hành trên nhiều khía cạnh khác
nhau. Tuy nhiên, có thể thấy một vấn đề chính đó là việc truyền dẫn tín hiệu giữa vành tay lái phía
trên và chuyển động của các bánh xe dẫn hướng. Vấn đề này có thể được chia thành hai nhóm
chính: truyền tín hiệu và phản hồi tín hiệu. Tín hiệu được truyền đi dựa theo góc quay vành tay lái,
tín hiệu phản hồi phản ánh tình trạng đường lên người lái. Khi nghiên cứu về hệ thống lái điện có
thể chia thành năm phần: Bộ phận vô lăng, bộ phận chấp hành hệ thống lái điện, bộ phận xử lý tín
hiệu đảm bảo an toàn, bộ điều khiển, động lực học xe.
Bộ phận vô lăng
Các nghiên cứu tập trung vào các phương pháp điều khiển tạo cảm giác trên vô lăng. Trong
lĩnh vực này nhiều tác giả nghiên cứu hình thành nên ba nhóm chính bao gồm phương pháp tạo cảm
giác sử dụng biểu đồ cảm giác, phương pháp sử dụng cảm biến mô men, phương pháp sử dụng cảm
biến dòng. Các nghiên cứu của Andrew Liu và Stacey Chang mô tả các kết quả thực nghiệm khi lái
xe làm cơ sở phản hồi cảm giác lái khi cho thử nghiệm ở ba điều kiện thử nghiệm khác nhau. Sau
khi thử nghiệm ở ba trạng thái quay vòng, tác giả so sánh với các kết quả đã công bố và đưa ra các
thảo luận chung. Nguyen-Jee Hwan Ryu nghiên cứu tạo cảm giác xác thực nhất trên vành tay lái
được tái tạo thông qua phương pháp đo dòng . Đặc điểm chính của phương pháp này là sử dụng cảm
biến đo dòng để đo cường độ dòng điện động cơ đặt tại cơ cấu lái làm tín hiệu phản hồi lên vô lăng.
Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng phần mềm LabVIEW để mô phỏng đặc tính cảm giác thông
qua phương trình. Tác giả so sánh với các phương pháp tạo cảm giác khác và cho rằng phương pháp
này tái tạo cảm giác chính xác, đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp khác.
3
Phương pháp sử dụng cảm biến mô men phản hồi cảm giác lái được Sanket Amberkar nghiên cứu.
Đây là phương pháp phản hồi cảm giác được phát triển từ các hệ thống lái trợ lực lái điện.
Bộ phận chấp hành hệ thống lái điện
Bộ chấp hành bao gồm động cơ điện lắp lên bánh răng cơ cấu lái điều khiển bánh xe dẫn
hướng. Các nghiên cứu trên thế giới sử dụng mô hình hai bậc tự do, ba bậc tự do và bốn bậc tự do
làm đối tượng để phân tích hệ thống lái điện. Động lực học bộ phận chấp hành hệ thống lái đóng vai
trò then chốt cho phương pháp điều khiển hệ thống lái điện và tái tạo cảm giác lái trên vô lăng.
Bộ phận xử lý tín hiệu và đảm bảo an toàn
Các nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế các mạch điện tử có khả năng điều khiển hệ thống
một cách linh hoạt và có độ tin cậy cao. Cơ cấu liên kết cơ khí đảm bảo an toàn cũng được xét đến.
M. Segawa nhóm nghiên cứu tái tạo cảm giác lái khi tình trạng hỏng đột ngột xảy ra. Thông qua
việc mô phỏng mômen phản ứng với hệ thống lái sử dụng cơ cấu an toàn. Nghiên cứu này đã chỉ ra
thành phần mô men phản ứng được hạn chế bằng cách thay đổi động lực học hệ thống.
Bộ điều khiển
Bộ điều khiển quyết định chất lượng điều khiển hệ thống. Nhiều bộ điều khiển đã được thiết
kế và thử nghiệm. Se-WooK-Oh và nhóm nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống lái điện.
Tác giả đưa ra thuật toán điều khiển với mục đích ban đầu là tái tạo cảm giác cho mô tơ vô lăng một
cách xác thực nhất.
Nhóm nghiên cứu thuộc Trường đại học Swinburne, Melbourne, Úc, thiết kế bộ điều khiển
trượt thử nghiệm trên mô hình hệ thống thử nghiệm. Nhóm tác giả công bố mô hình nghiên cứu và
kết luận phương pháp điều khiển trượt áp dụng cho hệ thống lái điện sử dụng bộ điều khiển trượt có
khả năng đáp ứng tốt trước các kính thích ngẫu nhiên.
Nhóm nghiên cứu thuộc trung tâm nghiên cứu hãng Renault, Carlos Canudas-de-Wit, Xavier
Claeys, J. Coudon and Xavier Claeys công bố mô hình hệ thống lái điện và thử nghiệm hai bộ điều
khiển PD và bộ điều khiển thích nghi LQ. Nhóm kết luận rằng khi sử dụng bộ điều khiển thích nghi
LQ cho khả năng đáp ứng tốt hơn so với bộ điều khiển PD.
Động lực học xe
Nhiều nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của chuyển động quay vòng tác động lên hệ thống
cũng như những ảnh hưởng theo phương dọc và ngang. Paul Jih mô phỏng và thực nghiệm hệ thống
lái điện một các toàn diện trên xe thực tế. Trong nghiên cứu này cảm giác lái được khảo sát thông
qua các tác động của động lực học của cả xe. Tác giả sử dụng mô hình động lực học lốp Pacejka để
phân tích thành phần gây lên lực cản từ mặt đường làm cơ sở phản hồi lực tác dụng lên vô lăng.
Ngoài ra tác giả cũng xem xét ảnh hưởng của các tác động trợ lực lái thủy lực lên vô lăng.
1.2.2. Các nghiên cứu trong nƣớc
Trong nước, năm 2001, tác giả Nguyễn Thanh Quang nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực thủy
lực trên xe du lịch thông qua việc nghiên cứu động học, động lực học và độ bền các chi tiết trên hệ
thống lái trên xe Mekông. Năm 2004, tác giả Mai Khoa tiến hành nghiên cứu tính điều kiển của ô tô
tải với hệ thống lái có trợ lực thủy lực. Năm 2010, tác giả Nguyễn Tuấn Anh công bố công trình
nghiên cứu về điều khiển tối ưu hệ thống lái tích cực trên ô tô. Năm 2015, tác giả Nguyễn Tuấn Anh
công bố nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống lái trợ lực điện ESP.
Ngoài các công trình trên, bản thân tác giả đã tiến hành nghiên cứu về hệ thống lái điện từ năm
2008 thông qua đề tài thạc sỹ.Trong đề tài này tác giả xây dựng mô hình hệ thống lái, đồng thời thiết
kế các giao diện thực hiện điều khiển và quan sát hệ thống. Tác giả sử dụng phần mềm LabVIEW
thiết kế giao diện điều khiển bộ phận chấp hành đồng thời quan sát tình trạng phản hồi trên vô lăng.
Đây là nghiên cứu ban đầu về hệ thống nên các thông số hệ thống cũng như bộ điều khiển còn chưa
được quan tâm nhiều. Trong nghiên cứu này bộ điều khiển PID được đưa vào thực nghiệm làm đồng
bộ vô lăng và cơ cấu chấp hành.
Nghiên cứu trên được phát triển qua đề tài cấp trường năm 2011. Trong nghiên cứu tiếp theo
này, tác giả quan tâm nhiều đến động lực học của hệ thống đồng thời hoàn thiện thông số kết cấu
cũng như mô phỏng 3D hệ thống. Đồng thời qua nghiên cứu này sai số giữa vô lăng và cơ cấu chấp
hành được xem xét một cách trực quan.
Trong đề tài nghiên cứu cấp thành phố “Nghiên cứu chế tạo bộ tạo cảm giác cho hệ thống lái
gián tiếp”, tác giả tập trung nghiên cứu phương pháp tái tạo cảm giác lái trên vô lăng. Nghiên cứu
4
này được tiến hành thông qua giao tiếp giữa khối 3D mô phỏng hệ thống lái và vô lăng thực. Tác giả
bước đầu cũng xây dựng được đặc tính tái tạo cảm giác lái trên vô lăng trong quá trình chuyển động
xe.
1.2.3. Nhận xét, đánh giá
Các kết quả nghiên cứu của các tác giả nước ngoài đã tương đối hoàn thiện về động lực học,
kết cấu cũng như điều khiển nhưng đây là những nghiên cứu bản quyền của các công ty, chưa được
công bố rộng rãi và sâu sắc. Có thể sử dụng một số kết quả của các công trình này phục vụ cho quá
trình nghiên cứu của tác giả: Phương pháp tổng hợp để nghiên cứu động lực học hệ thống lái điện,
bộ điều khiển PID, mô hình bán tự nhiên hệ thống lái điện ...
Các nghiên cứu trong nước đã xây dựng cơ sở lý thuyết hệ thống lái cơ khí, hệ thống lái trợ lực
thủy lực và hệ thống lái tích cực. Cơ sở lý thuyết trên là nền tảng phát triển hệ thống lái điện. Tuy
nhiên, khả năng thí nghiệm của các hệ thống trên còn hạn chế, chưa có các sản phẩm để kiểm chứng
và đánh giá.
Các nghiên cứu của tác giả được tiến hành trên mô hình bánh xe không tiếp đất chưa được xây
dựng một cách tổng thể cho nên kết quả thực nghiệm còn nhiều hạn chế, chưa xây dựng được mô
hình động lực học hệ thống lái điện. Do vậy, cần có công trình nghiên cứu toàn diện hơn về hệ thống
lái điện gồm nghiên cứu động lực học, xây dựng bộ điều khiển cho mô hình bánh xe tiếp đất.
1.3. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
1.3.1. Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu
Trên thế giới, các nghiên cứu về hệ thống lái điện chỉ mới bắt đầu từ hơn 10 năm trở lại đây
và còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu và phát triển. Nghiên cứu về hệ thống lái điện đóng vai trò quan
trọng trong việc nắm bắt các công nghệ lái tiên tiến trong tương lai gần.
Tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu chuyên sâu nào về hệ thống lái điện. Vì vậy, đây là nghiên
cứu cần thiết để làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của hệ thống lái điện và hệ thống cơ điện tử trên
xe. Đây là một trong những công nghệ lái hoàn toàn mới tại Việt Nam nên cần tiếp cận và làm chủ
công nghệ.
1.3.2. Ý nghĩa khoa học
Đầu tiên ở Việt Nam đã thiết kế, chế tạo mô hình bán tự nhiên hệ thống lái điện bánh xe tiếp
đất gồm nhiều bộ phận - cơ khí, điện, điều khiển, phần mềm… thỏa mãn cơ bản các tiêu chí đối với
hệ thống lái ô tô truyền thống. Mô hình trên là kết quả của việc phân tích kỹ lưỡng các nghiên cứu
của nước ngoài kết hợp với điều kiện nghiên cứu trong nước. Trong đó, các bộ phận cơ khí trên mô
hình được lấy từ ô tô nguyên bản, bộ phận điện và điều khiển sử dụng các thiết bị linh kiện hiện đại,
các phần mềm tính toán hiện đại đảm bảo tính chính xác.
Việc nghiên cứu đưa ra sản phẩm hệ thống lái điện đã phối hợp nhiều nghiên cứu chuyên môn
khác nhau bao gồm các nghiên cứu về bộ phận cơ khí, phần mềm, phần cứng hệ thống lái điện.
Thông qua đề tài nghiên cứu, tác giả mong muốn đưa ra các thông tin, kết nối các nhà nghiên cứu
chuyên môn nhằm ứng dụng thực tế trên xe thật.
1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn
Trong các năm gần đây số lượng các hệ thống lái hiện đại sử dụng trên ô tô ngày càng phổ
biến. Nghiên cứu hệ thống lái điện có ý nghĩa quan trọng trong việc tiếp cận và làm chủ công nghệ
lái trên các xe ô tô hiện đại tại Việt Nam. Trên cơ sở nghiên cứu về hệ thống lái điện có thể tiến
hành nghiên cứu các hệ thống điều khiển qua dây dẫn khác (Drive By Wire) trên ô tô.
Các sản phẩm của quá trình nghiên cứu như phần cứng, phần mềm của hệ thống cơ điện tử có
thể tiếp tục hoàn thiện để sử dụng trên hệ thống lái ô tô thực. Các sản phẩm trên có khả năng làm
việc tốt và ổn định trên mô hình bán tự nhiên. Tuy nhiên, khi thử nghiệm trên các xe thực tế cần xác
định thêm các yếu tố đảm bảo an toàn. Luận án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy,
nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ.
5