TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Trong bối cảnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá toàn cầu, nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng Do đó, việc tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng, đồng thời bảo vệ môi trường, trở thành ưu tiên hàng đầu cho các quốc gia và ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô Giải pháp hiệu quả là kết hợp linh hoạt giữa động cơ xăng và động cơ điện cùng các cơ cấu chuyển đổi năng lượng Xe lai điện Hybrid đã ra đời như một giải pháp tối ưu để đáp ứng những yêu cầu này.
Xe Plug-in Hybrid đang trở thành xu hướng nổi bật nhờ khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, tại Việt Nam, cơ sở hạ tầng hiện vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu cho loại xe này.
Vì vậy, được sự phân công Bộ môn Hê thông điêu khiên tư đông ô tô – Trường Đai học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM và sự hướ́ng dẫn của
ThS.Nguyên Trung Hiêu, nhó́m chúng em đã nghiên cứu đề tài: Ưng dụ ^ng Matlap/Simulink trong mô phỏng điề̀u khiể̉n xe lai điệ^n kiể̉u hỗn hợ^p.
Nắm vững cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của dòng xe Hybrid Xây dựng mô hình mô phỏng xe lai kiểu hỗn hợp trên phần mềm
Matlap/Simulink. Điều khiển và chạy được mô hình đó́ phu hợp vớ́i chu trình thử nghiệm.
Chỉ mô phỏng trên Matlab Simulink, chưa tiến hành xây dựng mô hình thực nghiệm.
1 download by : skknchat@gmail.com
Sử dụng cơ sở lí thuyết của các nguồn tài liệu tham khảo để xây dựng mô hình mớ́i.
Tính toán những thông số cần thiết đến mô hình hoặc tham khảo từ những thông số xe có́ sẵn trên thực tế để tiến hành mô phỏng.
Sử dụng Matlab Simulink để xây dựng mô hình theo các chu trình thực nghiệm.
TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
1.2.1 Giới thiệu chung và̀ nguyên nhân ra đời xe Hybrid Được phát minh vào khoảng 300 năm trướ́c bởi nhà phát minh người Pháp Nicolas - Joseph Cugnot (1725-1804), xe ô tô ngày nay đã trở thành một trong những phương tiện giao thông không thể thiếu trong xã hội loài người. Cũng chính vì thế mà tình trạng ô nhiễm không khí trầm trọ ̣ng do khí thải từ động cơ ô tô đang là một trong những vấn đề nhức nhối của nhiều quốc gia hiện nay.
Ôtô hybrid đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên toàn thế giới nhờ vào những ưu điểm nổi bật Số lượng mẫu ôtô hybrid trên thị trường ngày càng tăng, cùng với đó là sự gia tăng trong việc sử dụng của người tiêu dùng Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ ôtô, nhiều giải pháp kỹ thuật hứa hẹn đã được đề xuất như ôtô chạy điện và ôtô dùng pin nhiên liệu Tuy nhiên, các công nghệ này vẫn gặp nhiều hạn chế, như thời gian nạp pin lâu đối với ôtô điện và yêu cầu lưu trữ hydro ở nhiệt độ cực thấp đối với công nghệ fuel cell, khiến chúng chỉ phù hợp với một số quốc gia có khí hậu lạnh Cả hai công nghệ này đều cần xây dựng lại hệ thống cung cấp nhiên liệu, tạo ra khoảng trống giữa nhu cầu bảo vệ môi trường và công nghệ ôtô truyền thống.
Gần đây, công nghệ Hybrid đã ra đời như một giải pháp hiệu quả nhằm tiết kiệm năng lượng không tái sinh và bảo vệ môi trường, trong khi công nghệ pin điện và fuel cell vẫn đang được hoàn thiện Công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển như châu Âu, châu Mỹ và Nhật Bản.
Hì̀nh 1.1 Cấ́u tạo một chiế́c xe Hybrid
Ngành công nghiệp ôtô toàn cầu đang đối mặt với thách thức lớn trong việc sản xuất xe ôtô thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng Các loại xe như ôtô Hydro, ôtô điện và ôtô pin mặt trời gặp nhiều khó khăn trong việc triển khai Tuy nhiên, ôtô Hybrid, sử dụng nguồn năng lượng kết hợp, đã cung cấp giải pháp khả thi, giúp giảm đáng kể lượng khí thải độc hại và giảm tới một nửa mức tiêu thụ nhiên liệu.
3 download by : skknchat@gmail.com
Ôtô Hybrid (Hybrid Electric Vehicle - HEV) là loại xe sử dụng động cơ tổ hợp, kết hợp hai nguồn năng lượng trở lên, như hệ thống pin nạp lại được và nhiên liệu truyền thống như xăng hoặc dầu diesel Khái niệm "Hybrid" đã tồn tại từ lâu và được định nghĩa là phương tiện giao thông ghép Động cơ Hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, với bộ điều khiển điện tử quyết định thời điểm sử dụng từng loại động cơ, vận hành đồng bộ hoặc nạp điện cho ắc quy.
Trong bối cảnh hiện nay, thuật ngữ "Phương Tiện Giao Thông Ghép" thường được hiểu là các loại xe kết hợp năng lượng từ điện và xăng, được gọi là xe điện xăng Từ viết tắt tiếng Anh cho loại phương tiện này là PEHV (Petroleum Electric Hybrid Vehicle) hoặc HEV (Hybrid Electric Vehicle).
1.2.3 Nguyên lý hoạt động ô tô Hybrid Ôtô Hybrid hoạt động theo nguyên tắc: Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong đó́ trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ. Động cơ điện còn có́ công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, 4 download by : skknchat@gmail.com động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy Vớ́i sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ Hybrid được mở rộng giớ́i hạn làm việc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ đốt trong hiệu suất tổ hợp động cơ cao, mô-mem lớ́n ở số vòng quay nhỏ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Tổ hợp động cơ Hybrid có́ những ưu điểm sau:
Khi xe phanh hoặc giảm tốc, động cơ điện hoạt động như một máy phát điện, giúp tận dụng năng lượng phanh để tạo ra điện năng nạp cho ắc-quy.
Động cơ Hybrid giúp giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu đáng kể, với mức tiêu thụ chỉ bằng một nửa so với động cơ đốt trong thông thường Trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn, động cơ điện hoạt động hiệu quả, cho phép động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ, từ đó kích thước của động cơ đốt trong trở nên nhỏ gọn hơn.
Việc sử dụng vật liệu nhẹ trong ô tô giúp giảm khối lượng tổng thể, cho phép xe chạy xa và mạnh mẽ như ô tô chạy xăng truyền thống Ô tô Hybrid vẫn sử dụng xăng làm nhiên liệu, giúp người lái không phải lo lắng về việc nạp điện, điều này tiết kiệm thời gian đáng kể Ngoài ra, ô tô Hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với ô tô chạy xăng thông thường nhờ vào hiệu suất cao hơn của động cơ điện Đặc biệt, động cơ Hybrid tiết kiệm hơn 100% so với động cơ xăng truyền thống.
Theo phương pháp truyền động, động cơ Hybrid được chia thành hai loại chính: tổ hợp ghép nối tiếp và tổ hợp ghép song song, tạo thành hệ thống Hybrid kết hợp.
1.2.5.1 Tổ hợp ghép nối tiếp
Hệ thống hybrid nối tiếp sử dụng động cơ điện làm nguồn động lực chính để xoay bánh xe Động cơ đốt trong chỉ có nhiệm vụ phát điện, phục vụ cho việc nạp pin và cung cấp năng lượng cho động cơ điện.
Trong sơ đồ nối tiếp, động cơ đốt trong (như động cơ xăng, động cơ diesel hoặc pin nhiên liệu) kéo máy phát để cung cấp điện cho ắc quy và động cơ điện, không có sự liên hệ cơ khí giữa nguồn động lực và bánh xe Năng lượng được chuyển đổi từ hoá năng của nhiên liệu thành cơ năng thông qua việc quay rô-to của máy phát, từ đó tạo ra điện năng và chuyển đổi lại thành cơ năng để làm quay bánh xe Ưu điểm của sơ đồ này bao gồm việc động cơ đốt trong luôn hoạt động ở chế độ tối ưu, giảm ô nhiễm môi trường và có thể không cần hộp số.
Tổ hợp ghép nối tiếp có những nhược điểm như kích thước và dung tích ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song Hơn nữa, động cơ đốt trong phải làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp điện cho ắc quy, điều này dễ dẫn đến tình trạng quá tải.
Hì̀nh 1.2 Sơ đồ truyền động kiểu nối tiế́p 1.2.5.2 Tổ hợp ghép song song
Hệ thống hybrid song song kết nối cả động cơ điện và động cơ xăng trực tiếp vào bánh xe, cho phép truyền động lực độc lập hoặc đồng thời Điều này có nghĩa là bánh xe có thể được quay bằng động cơ điện, động cơ xăng, hoặc cả hai Động cơ điện trong hệ thống này có hai chức năng chính: chuyển hóa điện năng từ pin thành cơ năng và ngược lại, chuyển hóa cơ năng thành điện năng để nạp lại cho pin Nhiều nhà sản xuất ô tô hybrid hiện nay áp dụng thiết kế này nhằm tối ưu hóa việc sử dụng cả hai nguồn năng lượng.
HỆ^ THỐNG HYBRID HỖN HỢP
Hộp số
Trong các dòng xe Hybrid, việc sử dụng hộp số vô cấp giúp tối ưu hóa nguồn năng lượng từ động cơ đốt trong trong các điều kiện đường khác nhau Hộp số này cho phép động cơ hoạt động ở tốc độ hiệu quả nhất, từ đó vừa đẩy xe vừa sạc pin Khi động cơ điện được ưu tiên sử dụng trong hầu hết các chế độ lái, hộp số vô cấp cũng hỗ trợ chuyển đổi sang chế độ chạy hoàn toàn bằng động cơ điện khi cần thiết.
Hộp số E-CVT của Toyota khác biệt so với các hộp số vô cấp truyền thống, không sử dụng đai kim loại và các cặp puley với đường kính biến thiên Thay vào đó, nó được trang bị một hệ thống bánh răng hành tinh kết hợp với motor điện và máy phát điện (MG1, MG2) để vận hành như một hộp số CVT.
Cụm bánh răng hành tinh cung cấp tỉ số truyền vô cấp và cũng đảm nhận việc chia công suất.
Bộ truyền xích nối MG2 và bộ vi sai.
Hì̀nh 2.3 Cụm truyền động Hybrid của Toyota 2.1.3 MG1 và̀ MG2
Cả MG1 và MG2 đều cần kích thướ́c nhỏ, nhẹ và phải có́ công suất lớ́n.
MG1 có nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy cao áp (HV Battery) và cung cấp năng lượng cho MG2 Đồng thời, MG1 cũng hoạt động như motor khởi động chính của xe, điều khiển tỷ số truyền của bộ bánh răng hành tinh.
MG2 có khả năng dẫn động các bánh xe chủ động, cho phép xe di chuyển tiến hoặc lùi Khi xe giảm tốc hoặc phanh, MG2 chuyển đổi thành máy phát, hấp thu năng lượng từ bánh xe và biến đổi thành điện năng để sạc lại ắc quy.
Như vậy cả MG1 và MG2 sẽ là motor đồng bộ xoay chiều 3 pha – loại sử dụng nam châm vĩnh cửu có́ hiệu quả dòng xoay chiều cao.
15 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 2.4 Sơ đồ motor/ máy phát MG1 và̀
MG2 2.1.4 Bộ chia công suấ́t (Power-Split Device)
Yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả và giá trị của dòng xe Hybrid là khả năng điều tiết hoạt động của động cơ đốt trong, giúp động cơ hoạt động ở chế độ tối ưu và giảm thiểu khí thải Đồng thời, việc điều khiển động cơ điện phù hợp với các chế độ chạy cũng rất cần thiết Do đó, sự hiện diện của bộ chia công suất, với cấu trúc là một bộ bánh răng hành tinh, là điều không thể thiếu.
Bộ bánh răng hành tinh trong bộ phân chia công suất khác biệt so với bộ bánh răng hành tinh của hộp số tự động, vì nó cho phép phân chia công suất thông qua việc kết nối các nguồn động lực và máy phát tại các loại bánh răng khác nhau trong cụm hành tinh Đặc biệt, động cơ đốt trong được kết nối với cần dẫn, tạo ra sự linh hoạt trong việc điều chỉnh công suất.
MG1 kết nối vớ́i bánh răng mặt trời.
MG2 kết nối vớ́i bánh răng bao.
16 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 2.5 Bộ bánh răng hà̀nh tinh
Tốc độ của động cơ đốt trong (ICE) và MG2 có thể thay đổi do sự tương tác giữa các bánh răng và tốc độ quay MG2 kết nối với các bánh xe chủ động qua hệ thống truyền động, hoạt động như một motor và máy phát Khi tốc độ lực truyền từ MG2 thay đổi, tốc độ xe cũng thay đổi, trong khi thay đổi tốc độ của ICE (khi MG2 = 0) không ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xe ICE có thể quay chậm hoặc nhanh tùy thuộc vào công suất cần thiết, và nhờ vào sức cản hoặc hỗ trợ từ động cơ máy phát, xe có thể hoạt động liên tục Tốc độ quay của MG1, MG2 và ICE phụ thuộc lẫn nhau; MG1 sẽ thay đổi khi MG2 hoặc ICE thay đổi MG2 có thể đạt tốc độ lên đến 6500 vòng/phút, trong khi MG1 đạt 10000 vòng/phút, và ICE bị giới hạn từ 800 đến 4500 vòng/phút ICE có thể dừng hoàn toàn, nhưng không hoạt động hiệu quả ở tốc độ từ 0 đến 800 vòng/phút, lúc này ECU sẽ nhận biết và dừng ICE ICE sẽ được khởi động lại bởi MG1 khi cần công suất cao hơn.
Động cơ đốt trong (ICE) được kết nối với cần dẫn, cho phép cần dẫn quay và tác động lên hệ thống bánh răng hành tinh Khi cần dẫn quay, bánh răng hành tinh sẽ ăn khớp với bánh răng mặt trời và bánh răng bao, cả hai đều quay cùng chiều Tỷ lệ phân phối mô-men xoắn là 72% cho bánh răng bao và 28% cho bánh răng mặt trời.
2.1.5 Bộ chuyển đổi DC-DC Đa phần các thiết bị phụ trên xe xài nguồn cấp điện 12V DC, nhưng điện áp đầu ra của máy phát là dòng 201.6V Dc Nên sẽ cần bộ chuyển đổi để chuyển dòng 201.6V DC thành dòng 12V DC để nạp vào ắc quy phụ.
Hì̀nh 2.6 Mạch bộ chuyển đổi DC-DC
18 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 2.7 Mạch của bộ chuyển đổi A/C
Trong bộ chuyển đổi A/C, mạch biến tần kết nối với motor/máy phát điện thông qua cảm biến, giúp giảm tiêu thụ và hao phí điện năng Biến tần cho phép thay đổi tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh các dải tần số, từ đó điều khiển động cơ phù hợp với các chế độ tải khác nhau.
2.1.7 Nguồn cao áp Ắc quy HV cần phải cung cấp được cả về mật độ công suất và độ bền tốt nhất, trọ ̣ng lượng nhẹ Hệ thống Hybrid cần phải điều khiển tỉ lệ nạp và phó́ng để giữ cho ắc quy HV ở tình trạng nạp ổn định Bộ ắc quy HV, ECU ắc quy, và bộ relay cần được bố trí làm sao để tiết kiệm được không gian xe Ắc quy
HV gồm nhiều mô đun nhỏ Các ngăn trong ắc quy kết nối vớ́i nhau tạo thành
1 mô đun ECU ắc quy điều khiển quạt làm mát để tản nhiệt cho ắc quy, giám sát dòng điện nạp/phó́ng.
19 download by : skknchat@gmail.com
Cáp nguồn được bảo vệ nhằm giảm thiểu nhiễu điện từ, giúp tăng cường hiệu suất truyền tải điện Để dễ dàng nhận diện, bộ dây dẫn cao áp và đầu nối được thiết kế với màu cam nổi bật, phân biệt rõ ràng với các dây dẫn hạ áp thông thường.
Bộ cáp nguồn trong hệ thống điện năng lưu trữ năng lượng trong ắc quy, được phục hồi bởi MG2 trong quá trình phanh tái sinh và tạo ra năng lượng nhờ MG1 Khi động cơ điện khởi động hoặc cần tăng công suất, ắc quy sẽ cung cấp điện cho động cơ.
2.2 CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG
Xe Hybrid có khả năng hoạt động với nhiều chế độ khác nhau nhờ vào cấu tạo của hệ thống truyền động hỗn hợp Việc lựa chọn chế độ hoạt động tối ưu và thời điểm sử dụng là rất quan trọng Hệ thống này sử dụng bánh răng hành tinh để kết nối động cơ với motor/máy phát điện, tạo thành khớp nối tốc độ Động cơ và motor được kết nối với cần dẫn và bánh răng mặt trời, trong khi các bánh răng hành tinh kết nối với bánh lái thông qua cần dẫn và bộ vi sai Một motor kéo cũng được kết nối với bánh lái, giúp kết hợp momen xoắn từ bánh răng bao và motor kéo một cách hiệu quả.
Trong cấu hình này, hệ thống bao gồm một ly hợp và hai khó́a Ly hợp có chức năng kết nối hoặc ngắt kết nối động cơ với cần dẫn của bánh răng hành tinh Khó́a 1 dùng để khó́a hoặc nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện đến sườn xe, trong khi Khoá 2 thực hiện chức năng tương tự cho cần dẫn đến sườn xe Qua việc điều khiển ly hợp, khó́a, động cơ, motor/máy phát điện và motor kéo, nhiều chế độ hoạt động khác nhau có thể được sử dụng.
Hì̀nh 2.9 Sơ đồ của hệ thống truyền động
Chế độ khớ́p nối tốc độ:
Bộ chuyển đổi DC-DC
Hầu hết các thiết bị phụ trên xe sử dụng nguồn điện 12V DC, trong khi điện áp đầu ra của máy phát là 201.6V DC Do đó, cần có bộ chuyển đổi để chuyển đổi điện áp 201.6V DC thành 12V DC nhằm nạp vào ắc quy phụ.
Hì̀nh 2.6 Mạch bộ chuyển đổi DC-DC
18 download by : skknchat@gmail.com
Bộ chuyển đổi A/C
Hì̀nh 2.7 Mạch của bộ chuyển đổi A/C
Trong bộ chuyển đổi A/C, mạch biến tần kết nối với motor hoặc máy phát điện thông qua cảm biến, giúp giảm tiêu thụ và hao phí điện năng Biến tần có khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi các dải tần số, từ đó tối ưu hóa việc điều khiển động cơ theo các chế độ tải khác nhau.
Nguồn cao áp
Ắc quy HV cần đạt yêu cầu về mật độ công suất cao, độ bền tốt và trọng lượng nhẹ Hệ thống Hybrid phải điều khiển tỉ lệ nạp và phóng để duy trì tình trạng nạp ổn định cho ắc quy HV Cấu trúc của bộ ắc quy HV, ECU ắc quy và bộ relay cần được thiết kế hợp lý nhằm tiết kiệm không gian trong xe.
HV gồm nhiều mô đun nhỏ Các ngăn trong ắc quy kết nối vớ́i nhau tạo thành
1 mô đun ECU ắc quy điều khiển quạt làm mát để tản nhiệt cho ắc quy, giám sát dòng điện nạp/phó́ng.
19 download by : skknchat@gmail.com
Cáp nguồn được bảo vệ nhằm giảm thiểu nhiễu điện từ, trong khi bộ dây dẫn cao áp và đầu nối được đánh dấu bằng màu cam để dễ dàng phân biệt với dây dẫn hạ áp thông thường.
Bộ cáp nguồn trong hệ thống điện năng lưu trữ năng lượng trong ắc quy, được phục hồi bởi MG2 trong quá trình phanh tái sinh và tạo ra năng lượng nhờ MG1 Khi động cơ điện khởi động hoặc cần tăng công suất, ắc quy sẽ cung cấp điện cho động cơ.
CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG
Xe Hybrid có khả năng hoạt động với nhiều chế độ khác nhau nhờ vào cấu tạo của hệ thống truyền động hỗn hợp Việc lựa chọn chế độ hoạt động tối ưu phụ thuộc vào thời điểm sử dụng Hệ thống sử dụng bánh răng hành tinh để kết nối động cơ và motor/máy phát điện, tạo thành khớp nối tốc độ Động cơ và motor/máy phát điện được liên kết với cần dẫn và bánh răng mặt trời Các bánh răng hành tinh kết nối với bánh lái thông qua cần dẫn và bộ vi sai, trong khi motor kéo được kết nối với bánh lái qua bánh răng khác và bộ vi sai, nhằm kết hợp momen xoắn đầu ra của cả hai thành phần.
Trong cấu hình này, một ly hợp và hai khóa được sử dụng để điều khiển hoạt động của hệ thống Ly hợp có chức năng kết nối hoặc ngắt kết nối động cơ với cần dẫn của bánh răng hành tinh Khoá 1 được sử dụng để khoá hoặc nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện đến sườn xe, trong khi Khoá 2 có nhiệm vụ khoá hoặc nhả cần dẫn đến sườn xe Qua việc điều khiển ly hợp, khóa, động cơ, motor/máy phát điện và motor kéo, nhiều chế độ hoạt động có thể được triển khai.
Hì̀nh 2.9 Sơ đồ của hệ thống truyền động
Chế độ khớ́p nối tốc độ:
Chỉ có động cơ hoạt động khi ly hợp làm việc ở chế độ hợp, kết nối động cơ với cần dẫn Điều này dẫn đến việc khóa bánh răng mặt trời vào sườn xe, khiến motor hoặc máy phát điện không hoạt động.
21 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 2.10 Sơ đồ dòng năng lượng ở chế́ độ tốc độ khi chỉ có động cơ hoạt động
Chỉ có motor/máy phát điện hoạt động khi động cơ tắt, bộ ly hợp có thể hoạt động hoặc không Khóa 1 nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện từ sườn xe, trong khi khóa 2 khóa cần dẫn vào sườn xe Xe sẽ được vận hành hoàn toàn bởi motor/máy phát điện trong chế độ này.
Hình 2.11 minh họa sơ đồ dòng năng lượng trong chế độ chỉ có động cơ hoặc máy phát hoạt động Khi động cơ và máy phát cùng hoạt động, khóa 1 sẽ được kích hoạt để đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả.
2 đều mở Xe được vận hành bởi motor/máy phát điện và động cơ.
Hì̀nh 2.12 Dòng năng lượng có thể có khi khóa 1 và̀ 2 đều mở
Chế độ khớ́p nối momen:
22 download by : skknchat@gmail.com
Khi motor kéo được nạp năng lượng, mô men xoắn sẽ được bổ sung vào mô men xoắn đầu ra của bánh răng bao, tạo thành chế độ khớp nối mô men Khi motor kéo hoạt động ở chế độ motor hoặc phát điện, sẽ tạo ra các chế độ hoạt động cơ bản Động cơ độc lập kết hợp với motor kéo hoạt động tương tự như chế độ song song.
Động cơ độc lập kết hợp với motor máy phát điện hoạt động theo chế độ truyền năng lượng, tương tự như chế độ nguồn công suất cực đại, cho phép sạc từ động cơ trong hệ thống truyền động Hybrid.
Hì̀nh 2.14 Chế́ độ động cơ độc lập kế́t hợp với máy phát điện
Khớp nối tốc độ kết hợp với motor kéo sử dụng đồng thời chức năng của khớp nối tốc độ và mô men Sơ đồ năng lượng trong chế độ này có thể tham khảo từ Hình 2-12, với Hình 2-12 a phù hợp cho xe hoạt động ở tốc độ cao và Hình 2-12 b cho xe ở tốc độ thấp Chế độ kết hợp này cho phép động cơ vận hành ở tốc độ thấp hơn mức trung bình, giúp tránh tình trạng tốc độ quá thấp và nâng cao hiệu quả hoạt động Motor/máy phát điện sẽ hấp thụ một phần năng lượng từ động cơ.
23 download by : skknchat@gmail.com
Motor/máy phát điện kết hợp vớ́i motor kéo: chế độ này động cơ được thay bằng motor/máy phát điện.
Hì̀nh 2.15 Dòng năng lượng khi kế́t hợp motor/máy phát với motor kéo
Khớp nối tốc độ là thành phần quan trọng trong hệ thống động cơ và máy phát điện, cho phép chúng hoạt động đồng bộ Trong khi động cơ vận hành ở chế độ khớp nối tốc độ, motor lại hoạt động trong chế độ phát điện, tạo ra điện năng hiệu quả Sự kết hợp này đảm bảo hiệu suất tối ưu cho cả hai thiết bị.
Phanh tái sinh là công nghệ cho phép xe thu hồi năng lượng khi phanh Khi xe đang phanh, động cơ có thể hoạt động như một máy phát điện, tạo ra mô men phanh và nạp lại một phần năng lượng vào hệ thống PPS Trong quá trình này, động cơ sẽ được ngắt để tối ưu hóa hiệu suất.
Hì̀nh 2.16 Dòng năng lượng sạc lại khi ở chế́ độ phanh tái sinh
24 download by : skknchat@gmail.com
MÔ HÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN
MÔ HÌNH XE HYBRID TRÊN SIMULINK
Để nghiên cứu và điều khiển xe hybrid, trước tiên cần thiết kế một mô hình hệ thống mô phỏng cho loại xe này Mô hình xe hybrid sẽ được phát triển tùy theo mục đích và yêu cầu về độ chính xác, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc tính toán.
Trong bài viết này, nhóm chúng tôi sẽ nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển cho xe sử dụng mô hình hybrid “Two Mode Hybrid Transmission” Dựa trên sơ đồ thiết kế trong Matlab 2021, mô hình mô phỏng thể hiện cấu trúc cơ bản của một chiếc hybrid có khả năng hoạt động ở hai chế độ: phân chia công suất và tay số cố định Hệ thống hộp số bao gồm 3 bộ bánh răng hành tinh và 4 khớp ly hợp, trong đó công đoạn phân chia công suất đóng vai trò chuyển tiếp giữa các tay số và hỗ trợ gia tốc lớn cho xe Các tay số cố định được sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả trong hành trình lái Khi xe cần chế độ phân chia công suất, chỉ có một khớp ly hợp được ép vào, trong khi nếu cả hai khớp ly hợp cùng hoạt động, xe sẽ chuyển sang chế độ tay số cố định.
Trong quá trình điều khiển mô phỏng, bộ điều khiển sử dụng yêu cầu về tốc độ, tình trạng pin và các thông số thiết kế của động cơ để điều chỉnh sự chuyển tiếp giữa các chế độ chạy khác nhau.
25 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.1 Sơ đồ mô hì̀nh mô phỏng trên Simulink 3.1.1 Khối Transmission (Bộ truyền lực, hộp số):
Hệ thống truyền lực và hộp số được mô phỏng trong sơ đồ với đầu vào kết nối với các khối motor/máy phát A, B và động cơ đốt trong, trong khi đầu ra được kết nối với khối thân xe Các khối chức năng trong sơ đồ được lấy từ thư viện “Simscape Driveline”, bao gồm quán tính, bộ bánh răng hành tinh, ly hợp và cảm biến RPM Bộ bánh răng hành tinh 1 có tỷ số truyền R1 = 2, bộ bánh răng hành tinh 2 có tỷ số truyền R2 = 1.7, và bộ bánh răng hành tinh 3 có tỷ số truyền giữa bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Hì̀nh 3.3 Sơ đồ mô phỏng khối thân xe
Các khối chức năng trong sơ đồ khối thân xe được lấy từ thư viện “Simscape Driveline”, trong đó khối “Final Drive Ratio” đại diện cho một cặp bánh răng với tỷ số truyền cho hai bánh xe chủ động cầu sau và bán kính bánh xe là 0.3 m Trọng lượng xe được giả định là 2000 kg với vận tốc ban đầu V0 = 0 (m/s) Tín hiệu tốc độ mô phỏng đầu ra sẽ được gửi về bộ điều khiển, tạo thành hệ thống điều khiển vòng kín thông qua các đường tín hiệu từ hai khối Goto và From.
27 download by : skknchat@gmail.com
3.1.3 Khối động cơ đốt trong:
Hì̀nh 3.4 Sơ đồ mô phỏng động cơ đốt trong
Khối động cơ đốt trong bao gồm động cơ, khối giảm chấn và khối cảm biến chuyển động quay Đầu ra F từ trục khuỷu, T là tín hiệu từ bướm ga, P là công suất và FC là nhiên liệu tiêu thụ Cảm biến tốc độ quay của trục khuỷu gửi tín hiệu đến bộ điều khiển bướm ga, thiết kế để nhận các tín hiệu như tốc độ quay mong muốn, tốc độ thực tế, chế độ động cơ và độ mở bướm ga yêu cầu Qua đó, bộ điều khiển có thể chuyển chế độ từ tốc độ sang momen dựa trên tín hiệu đầu T, với tốc độ quay ban đầu của động cơ là rpm0 = 1000 vòng/phút.
3.1.4 Khối motor/máy phát điện:
28 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.5 Sơ đồ mô phỏng motor/máy phát A
Motor/máy phát A được mô phỏng từ thư viện “Simscape Driveline” dưới dạng motor đồng bộ nam châm vĩnh cửu, với đầu vào là điện áp từ pin qua bộ chuyển đổi DC-DC và đầu ra là cơ năng ở trục (đầu R) Bộ điều khiển motor (Motor Control) nhận tín hiệu đầu vào từ cảm biến để đo tốc độ quay trục motor, xác định momen yêu cầu, chế độ hoạt động và tốc độ quay mong muốn của motor A Qua đó, bộ điều khiển có khả năng điều chỉnh chế độ hoạt động của motor theo yêu cầu về tốc độ và momen thông qua tín hiệu đầu ra là momen mong muốn của motor A.
29 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.6 Sơ đồ mô phỏng motor/máy phát B
MGB có thiết kế tương tự như MGA, với các thông số và bộ điều khiển giống nhau Sự khác biệt nằm ở việc MGB kết nối với hộp số thông qua bộ bánh răng hành tinh 3, với bánh răng mặt trời liên kết qua khớp ly hợp số 4 đến cần trục (C) của hai bộ bánh răng hành tinh 1 và 2, trong khi MGA kết nối động cơ vào bánh răng mặt trời và bánh răng bao của bộ bánh răng hành tinh 1.
30 download by : skknchat@gmail.com
3.1.5 Khối bộ chuyển đổi DC-DC:
Hì̀nh 3.7 Sơ đồ mô phỏng bộ DC-DC converter
Bộ chuyển đổi DC-DC, hoạt động như một bộ biến áp, được mô phỏng trong Simulink thông qua khối “Ideal Transformer” trong thư viện “Simscape Electrical” Đầu ra của bộ chuyển đổi này liên kết với hai motor MGA và MGB, trong khi đầu vào kết nối với pin Tỷ số biến áp trong mô hình được thiết lập là 1.
31 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.8 Sơ đồ mô phỏng khối pin
Khối pin được mô phỏng từ các khối chưc năng khác trong thư viện
Simscape Electrical bao gồm một bộ pin (Battery Table-Based) với điện áp không tải tối đa lên tới 350 V Hệ thống này được trang bị cảm biến điện áp và cảm biến cường độ dòng điện, cho phép thông qua bộ tính toán để xác định công suất, công suất tổn hao và lượng điện sạc theo thời gian.
Nhằm cải thiện việc tính toán tình trạng sạc của pin (SOC), nhóm chúng tôi đã chuyển đổi thiết kế khối pin từ nguồn cấp điện đơn giản sang bộ pin Battery (Table-Based, Instrumented) Thiết kế mới cho phép tùy chỉnh điện lượng phóng ra (12 Ah) và bổ sung cổng đầu ra để hỗ trợ việc xác định SOC hiệu quả hơn.
32 download by : skknchat@gmail.com
BỘ ĐIỀU KHIỂN
Mô hình hybrid sẽ được điều khiển bởi bộ điều khiển, với tín hiệu đầu vào là các yêu cầu về tốc độ và gia tốc được thiết lập trong khoảng thời gian mô phỏng 95 giây Việc kết hợp quá trình chạy mô phỏng mong muốn với tín hiệu tốc độ thực tế từ mô hình hybrid giúp bộ điều khiển PI điều chỉnh sai số ổn định một cách tối ưu Sử dụng tín hiệu tốc độ làm đầu vào để điều khiển giúp quản lý các tín hiệu điện áp ở pin, tốc độ quay của các trục motor A, B và trục khuỷu động cơ trở nên dễ dàng hơn.
Hì̀nh 3.9 Sơ đồ khối Controller
Tín hiệu tốc độ sau khi điều chỉnh từ bộ điều khiển PI được chuyển đổi thành tốc độ quay của trục truyền động chính ở các bánh xe, giúp dễ dàng điều chỉnh tín hiệu chế độ hoạt động mong muốn Các phương pháp thực hiện chế độ mong muốn trong mô hình hybrid được quản lý thông qua các khối điều khiển “Shift state” và “Strategy” Từ khối “Strategy”, tín hiệu điều khiển sẽ được gửi đến các mô hình cơ cấu chấp hành như “Engine”, “MGA”, “MGB” và hộp số.
Quy trình hoạt động của mô hình hybrid này dựa trên việc chuyển đổi xen kẽ giữa chế độ các tay số cố định và các chế độ phân chia công suất Tín hiệu đại diện cho các tay số được ký hiệu là “G”, với giá trị tương ứng.
G = 1 và G = 2 sẽ tương ứng với tay số 1 và tay số 2 Do đó, chúng ta cần thiết lập các bước chuyển bằng chế độ phân chia công suất tại các giá trị thập phân như G = 1.5, G = 2.5, và các giá trị khác.
Sau khi nhận được tín hiệu điều khiển các chế độ mô phỏng, bước tiếp theo là thiết lập các phương án và chiến lược hoạt động để đáp ứng các điều kiện phù hợp với xe trong từng chế độ.
Hì̀nh 3.10 Sơ đồ thiế́t lập chiế́n lược hoạt động ở chế́ độ phân chia công suấ́t
Từ hình 3.10, có́ thể thấy được thông số thiết lập ở chiến lược hoạt động ở một chế độ phân chia công suất Ở thiết lập này ta có́:
CL1 (khớ́p ly hợp 1) (= 200): khớ́p ly hợp được ép lại.
CL2, CL3, CL4 (= 0): các khớ́p này không được ép lại.
34 download by : skknchat@gmail.com
MGA, MGB mode (= 1): motor đang ở chế độ điều khiển tốc độ.
Engine mode (= 0): động cơ đang ở chế độ điều khiển momen.
Ref MGA rpm (= 0): tốc độ quay yêu cầu của motor A bằng 0.
Ref MGB rpm: có́ đầu vào được lấy từ tốc độ quay mong muốn từ bộ điều khiển sau khi đã qua hộp truyền động và trục truyền động.
Ref engine rpm (= rpm0 = 1000 rpm).
Ref MGB, MGA torque: momen sinh ra yêu cầu ở các trục của motor
Ref engine throttle (= 0.11): độ mở bướ́m ga yêu cầu.
Để tối ưu hóa hiệu suất, cần thiết lập các chiến lược lái phù hợp với chế độ chạy đã chỉ định, chú ý đến việc điều chỉnh độ ép chặt ở các khớp ly hợp sao cho tương thích với chế độ phân chia công suất và chế độ tay số cố định.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm chúng em đã thử nghiệm việc tích hợp thông số tín hiệu SOC vào bộ thiết lập chế độ nhằm đánh giá khả năng hoạt động của mô hình xe hybrid Mục tiêu là kiểm tra hiệu suất với các loại pin có dung lượng khác nhau và trên các chu trình lái yêu cầu tốc độ tối đa khác nhau Dưới đây là một số kết quả từ quá trình mô phỏng.
Với dung lượng pin 9 kWh trên các xe đời cũ, nhóm em sẽ sử dụng dữ liệu từ hai chu trình lái NYCC (tốc độ tối đa khoảng 45 km/h) và Artemis Motorway (150 km/h) để mô phỏng khả năng của xe trên các cung đường khác nhau.
35 download by : skknchat@gmail.com
Hình 3.11 NYCC-18kWh cho thấy đường màu hồng biểu diễn vận tốc xe mong muốn trong chu trình NYCC (km/h) và đường màu đen biểu diễn vận tốc xe mô phỏng được (km/h) Sự trùng khớp gần như hoàn hảo giữa hai đường này chứng tỏ rằng mô hình đã đáp ứng chính xác vận tốc mong muốn, cho thấy bộ điều khiển hoạt động hiệu quả.
Hì̀nh 3.12 NYCC-18kWh-SOC
Khi xe chạy ở tốc độ thấp, động cơ xăng đóng vai trò chủ yếu trong việc di chuyển, do đó các mô-tơ không cần hoạt động với công suất lớn, dẫn đến lượng pin hầu như không thay đổi.
36 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.13 NYCC-18kWh-Tốc độ quay các trục động cơ
Hì̀nh 3.14 NYCC-9kWh-Sơ đồ chế́ độ chạy
37 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.15 NYCC-9kWh-Nhiên liệu đốt tiêu hao
Hì̀nh 3.16 NYCC-9kWh-Công suấ́t độc cơ đốt trong và̀ motor điện
Với dung lượng pin chỉ 9kWh, xe không đủ khả năng đáp ứng các chu trình lái yêu cầu tốc độ cao và thời gian dài hơn.
38 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.17 Artemis motorway-9kWh
Hì̀nh 3.18 Artemis motorway-9kWh-SOC
Vớ́i dung lượng pin 18.1 kWh:
Với dung lượng pin lớn hơn, mô hình có khả năng hoàn thành toàn bộ chu kỳ của Drive cycle Artemis motorway và tiếp tục thực hiện chu kỳ tiếp theo.
39 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.19 Artemis motorway-18kWh
Hì̀nh 3.20 Artemis motorway-18kWh-SOC
Hì̀nh 3.21 Tốc độ quay của các motor và̀ động cơ đốt trong
40 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.22 Chế́ độ chạy
Hì̀nh 3.23 Nhiên liệu đốt tiêu thụ
41 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh 3.24 Công suấ́t động cơ đốt trong và̀ động cơ điện
42 download by : skknchat@gmail.com
[1] Sanjai Massey, MODELING, SIMULATION AND CONTROL OF
HYBRID ELECTRIC VEHICLE DRIVE WHILE MINIMIZING ENERGY INPUT REQUIREMENTS USING OPTIMIZED GEAR RATIOS, Michigan Technological University.
[2]https://www.mathworks.com/help/physmod/sdl/ug/two-mode-hybrid- transmission.html
[3]https://www.youtube.com/watch?v=lAfeCqhal3o&t'8s [4]https:// www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/72323-hev- example-files-for-hybrid-electric-vehicles-video-series?s_eid=PSM_15028
[5] Boukehili Adel, Zhang You-tong, Sun Shuai, Parallel HEV Hybrid
Controller Modeling for Power Management.
43 download by : skknchat@gmail.com
ASSIGNMENT
Sự khác biệt giữa bộ điều khiển mở và bộ điều khiển vòng kín:
Có́ hai lớ́p hệ thống điều khiển phổ biến, các hệ thống điều khiển vòng hở, và các hệ thống điều khiển vòng kín.
Trong hệ thống điều khiển vòng hở, bộ điều khiển hoạt động độc lập với đầu ra của quá trình Một ví dụ điển hình là nồi hơi trong hệ thống sưởi ấm trung tâm, nơi mà việc điều chỉnh nhiệt lượng được thực hiện dựa trên bộ định thời mà không phụ thuộc vào nhiệt độ thực tế của tòa nhà Hành động điều khiển ở đây là bật hoặc tắt lò hơi, trong khi đầu ra của quá trình là nhiệt độ trong tòa nhà.
Trong hệ thống điều khiển vòng kín, hành động của bộ điều khiển được xác định bởi sự so sánh giữa giá trị đầu ra mong muốn và giá trị đầu ra thực tế Đối với nồi hơi, bộ điều khiển nhiệt sẽ theo dõi nhiệt độ trong tòa nhà và phản hồi tín hiệu để duy trì nhiệt độ ổn định theo yêu cầu của bộ điều khiển.
Bộ điều khiển vòng kín là một hệ thống có vòng lặp phản hồi, cho phép bộ điều khiển thực hiện hành động điều khiển nhằm đạt được đầu ra tương tự như "đầu vào tham khảo" hay "điểm đặt" Do đó, bộ điều khiển này còn được gọi là bộ điều khiển phản hồi.
Ưu điểm và nhược điểm của bộ điều khiển vòng mở và vòng kín: Bộ điều khiển vòng hở:
Bộ điều khiển vòng hở là lựa chọn phổ biến cho các quy trình đơn giản nhờ vào tính đơn giản và chi phí thấp Điều này đặc biệt hữu ích trong các hệ thống mà phản hồi không phải là yêu cầu bắt buộc.
Nhược điểm của hệ thống vòng hở là nó không sử dụng hồi tiếp để xác định xem đầu ra có đạt được mục đích mong muốn từ đầu vào hay không Điều này có nghĩa là hệ thống không giám sát đầu ra của quá trình mà nó điều khiển Do đó, hệ thống vòng hở không thể được áp dụng trong máy học và không thể hiệu chỉnh bất kỳ sai số nào có thể xảy ra Hơn nữa, nó cũng không có khả năng bù nhiễu trong hệ thống.
Bộ điều khiển vòng kín: Ưu điểm:
Các hệ thống này rất chính xác và ít lỗi hơn.
Các lỗi có́ thể được sửa chữa thông qua tín hiệu phản hồi.
Nó́ hỗ trợ tự động hó́a tốt hơn.
Chúng không bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
Việc thiết kế hệ thống này rất phức tạp.
Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống rất đắt.
Bảo trì thường tốn công và cần thiết.
Hệ thống điều khiển dao động đôi khi do tín hiệu phản hồi.
Cần nhiều thời gian và công sức trong thiết kế và thử nghiệm hệ thống.
Vài ví dụ về bộ điều khiển vòng mở và vòng kín trên ô tô:
Bộ điều khiển vòng mở:
45 download by : skknchat@gmail.com
Hình a 1 Sơ đồ hệ^ thố́ng điề̀u khiể̉n tú́i khí
Bộ điều khiển vòng kín:
Hình a 2 Sơ đồ hệ^ thố́ng đièu khiể̉n và̀ nhớ ghế điệ^n
46 download by : skknchat@gmail.com
Hình a 3 Hệ^ thố́ng cân bằng điệ^n tử ESP
ASSIGNMENT 52 xviiX
2.1 Bà̀i 1 Đầu vào: f(t), bv(t) Đầu ra: v(t)
Biến đổi Laplace từ (1) ta có́:
Từ (2) ta có́ hàm truyền:H(s) = 1/(ms+b)
Các giá trị đầu: m = 1000kg; F = 1000N; b = 50Ns/m => v max = 71,51km/h Khi m = 1000kg; F = 3000N; b = 50Ns/m => v max = 214,5km/h
Khi m = 2000kg; F = 1000N; b = 100Ns/m => v max = 35,76km/h
47 download by : skknchat@gmail.com
Hì̀nh a Vẽ đồ thị trên Simulink
Hì̀nh b Đồ thị v (km/h)
Qua đồ thị ta thấy khi F = 3000N thì v tăng tốc nhanh nhất , thấp nhấp là trường hợp m = 2000kg, b = 100Ns/m.
2.2.1 Đầu ra là quãng đường
48 download by : skknchat@gmail.com f (t )−kx (t )−bv (t)=ma(t )
Biến đổi Laplace ta được:
Trường hợ^p 1: thay đổ̉i thông số́ đầu và̀o
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Lực tác động F lần lượt là 1, 2, 3, 4 (N)
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
49 download by : skknchat@gmail.com
50 download by : skknchat@gmail.com
Lực tác động càng lớ́n thì biên độ dao động lớ́n nhất càng lớ́n nhưng thời gian đạt dao động lớ́n nhất là như nhau.
Trường hợ^p 2: Thay đổ̉i khố́i lượ^ng vậ^t thể̉
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể lần lượt là 1, 2, 3, 4 (kg)
51 download by : skknchat@gmail.com
Khối lượng của vật m càng lớn thì thời gian cần thiết để đạt được biên độ dao động lớn nhất sẽ lâu hơn, đồng thời biên độ dao động tối đa cũng sẽ lớn hơn.
Trường hợ^p 3: Thay đổ̉i hệ^ số́ giả̉m chấn
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
+ Hệ số giảm chấn b lần lượt là 1,2, 3, 4 52 download by : skknchat@gmail.com
Hệ số giảm chấn b càng nhỏ thì biên độ dao động tối đa càng lớ́n.
Trường hợ^p 4: Thay đổ̉i độ^ cứng lò xo
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
53 download by : skknchat@gmail.com
Độ cứng của lò xo được xác định lần lượt là 1, 2, 3, 4 (N/m) Khi độ cứng k giảm, biên độ dao động tối đa sẽ tăng lên, đồng thời thời gian để đạt được biên độ dao động tối đa cũng kéo dài hơn.
54 download by : skknchat@gmail.com
2.2.2 Đầu ra là vận tốc
Tacó ∑ F=ma f (t )−kx (t )−bv (t)=ma(t )
Biến đổi Laplace ta được:
Trường hợ^p 1: Thay đổ̉i thông số́ đầu và̀o
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Lực tác động: lần lượt là 1, 2, 3, 4 (N)
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
55 download by : skknchat@gmail.com
56 download by : skknchat@gmail.com
Lực tác động F càng lớ́n thì vận tốc tối đa càng lớ́n nhưng thời gian đạt vận tốc tối đa là như nhau.
Trường hợ^p 2: Thay đổ̉i khố́i lượ^ng vậ^t thể̉
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể lần lượt là 1, 2, 3, 4 (kg)
57 download by : skknchat@gmail.com
Khối lượng của vật m càng lớ́n thì vận tốc tối đa càng nhỏ và thời gian đạt vận tốc tối đa càng lâu
Trường hợ^p 3: Thay đổ̉i hệ^ số́ giả̉m chấn
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
+ Hệ số giảm chấn b lần lượt là 1, 2, 3, 4 58 download by : skknchat@gmail.com
Hệ số giảm chấn b càng nhỏ thì vận tốc tối đa của vật càng lớ́n và thời gian đạt vận tốc tối đa càng lâu
Trường hợ^p 4: Thay đổ̉i độ^ cứng lò xo
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Lực tác động F=1 (N) 59 download by : skknchat@gmail.com
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
+ Độ cứng lò xo k lần lượt là 1, 2, 3, 4 (N/m)
60 download by : skknchat@gmail.com Độ cứng k càng lớ́n thì vận tốc tối đa càng nhỏ và thời gian đạt vận tốc tối đã càng nhanh
2.2.3 Đầu ra là gia tốc
Tacó ∑ F=ma f (t )−kx (t )−bv (t)=ma(t )
Biến đổi Laplace ta được:
61 download by : skknchat@gmail.com
Trường hợ^p 1: Thay đổ̉i thông số́ đầu và̀o
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Lực tác động F lần lượt là 1, 2, 3, 4 (N)
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
62 download by : skknchat@gmail.com
Lực tác động F càng lớ́n thì gia tốc tối đa càng lớ́n nhưng thời gian đạt gia tốc tối đa là như nhau
Trường hợ^p 2: Thay đổ̉i khố́i lượ^ng vậ^t thể̉
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể lần lượt là 1, 2, 3, 4 (kg)
63 download by : skknchat@gmail.com
Khối lượng của vật m càng nhỏ thì gia tốc tối đa của vật càng lớ́n đồng thời thời gian đạt gia tốc tối đa càng nhanh
Trường hợ^p 3: Thay đổ̉i hệ^ số́ giả̉m chấn
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
+ Hệ số giảm chấn b lần lượt là 1, 2, 3, 4
65 download by : skknchat@gmail.com
Hệ số giảm chấn b càng nhỏ thì gia tốc tối đa càng lớ́n và thời gian đạt gia tốc tối đa càng lâu
Trường hợ^p 4: Thay đổ̉i độ^ cứng lò xo
Chọ ̣n các tham số bao gồm:
+ Khối lượng vật thể: m = 1 (kg)
66 download by : skknchat@gmail.com
+ Độ cứng lò xo k lần lượt là 1, 2, 3, 4 (N/m)
67 download by : skknchat@gmail.com Độ cứng k càng lớ́n thì gia tốc tối đa càng lớ́n và thời gian đạt gia tốc tối đa càng nhanh
Dựa vào biểu thức hàm truyền ở Assignment 2, ta có́: m=1 kg; k=1 N.m; b=3 Ns/m:
68 download by : skknchat@gmail.com m=1 kg; k=1 N.m; b=0.2 Ns/m:
69 download by : skknchat@gmail.com m=1 kg; k=1 N.m; b=-3 Ns/m:
70 download by : skknchat@gmail.com m=1 kg; k=1 N.m; b= -0.2 Ns/m:
71 download by : skknchat@gmail.com