final graduation report

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Điều khiển mờ dao động của hệ thống treo chủ động trên ô tô
NGUYỄN DUY LUẬN 20170816
LÊ VĂN BÌNH 20170793
Chuyên ngành Cơ Điện tử
Chữ ký của GVHD
Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Bùi Hải Lê
Bộ môn: Cơ điện tử
Viện: Viện cơ khí
HÀ NỘI, 2/2023

2. ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Điều khiển mờ dao động của hệ thống treo chủ động trên ô tô
Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên

3. Lời cảm ơn
Năm năm đại học trôi qua thật nhanh, những năm tháng Bách Khoa đã cho
em biết bao trải nghiệm cũng như những bài học đầu đời. Và để đi qua chặngđường
đầy gian nan nhưng vô vàn ý nghĩa đó, em đã được sự giúp đỡ của rất nhiều thầy
cô bạn bè. Và trong lời mở đầu đồ án tốt nghiệp, em xin được gửi lời cảm ơn tới
tất cả thầy cô đã hướng dẫn em hoàn thành các học phần. Đặc biệt em xin cảm ơn
thầy PSG.TS Bùi Hải Lê đã hướng dẫn em vô cùng tận tâm để em hoàn thành tốt
nhất đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin dành lời cảm ơn cuối cùngđến lớp CĐT 03
đã đồng hành cùng em trong những năm tháng sinh viên đầy ý nghĩa!
Em xin chân thành cảm ơn!
Tóm tắt nội dung đồ án
Đồ án này đi sâu vào giải quyết vấn đề lực điều khiển trong hệ thống treo để đạt
được hiệu quả tối ưu trong quá trình vận hành của xe ô tô. Để giải quyết vấn đề
này chúng em sử dụng phương pháp điều khiển mờ, quá trình tìm ra logic mờ được
rút ra từ các quan sát thực tế, nhận thức không rõ ràng khó có thể cụ thể hoábằng
các công thức tính toán mà chỉ có thể mô tả bằng các từ ngữ.
Bộ điều khiển được thiết kế bằng công cụ simulink trong matlab, và do giới hạn
về thời gian, chi phí cũng như một số yếu tố khác, chúng em không chế tạo phần
cứng mà sử dụng mô phỏng trực tiếp trên phần mềm matlab để kiểm tra kết quả
của hệ thống.
Kết quả thu được của đồ án cơ bản đã giải quyết được vấn đề đưa ra là rút ngắn
thời gian đưa xe về trạng thái cân bằng, tạo thoải mái cho người ngồi. Hệ thống
này có tính ứng dụng thực tiến cao trong các xe ô tô cao cấp, yêu cầu trải nghiệm
người dùng tốt.
Dự án này chúng em sẽ hoàn thiện bằng việc xây dựng và mô phỏng mô hình toàn
xe, tích hợp điều khiển tối ưu để đưa ra kết quả tốt hơn. Thông qua đồ án chúng
em hiểu được quy trình thực hiện một dự án thực tế, có thêm kỹ năng xửlý các
tình huống phát sinh không mong muốn khi giải quyết đồ
Tóm tắt nội dung của đồ án tốt nghiệp trong khoảng tối đa 300 chữ. Phần tóm tắt
cần nêu được các ý: vấn đề cần thực hiện; phương pháp thực hiện; công cụ sử dụng
(phần mềm, phần cứng…); kết quả của đồ án có phù hợp với các vấn đề đã đặt ra
hay không; tính thực tế của đồ án, định hướng phát triển mở rộng của đồán (nếu
có); các kiến thức và kỹ năng mà sinh viên đã đạt được.

4. MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ......... 1
1.1 Giới thiệu về hệ thống treo ...................................................................... 1
1.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo .............. 1
1.2.1 Công dụng:................................................................................. 1
1.2.2 Phân loại..................................................................................... 1
1.2.3. Yêu cầu kỹ thuật ............................................................................. 5
1.3 Cấu tạo hệ thống treo............................................................................... 5
1.3.1. Cấu tạo bộ phận đàn hồi.............................................................. 5
1.3.2 Bộ phận giảm chấn. .......................................................................... 9
1.3.3 Bộ phận ổn định và thanh dẫn hướng. ............................................ 15
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ................ 17
2.1 Mô hình hóa và phương trình động lực học hệ thống treo trên ô tô......... 17
Phương trình động lực học đối với hệ một phần tư xe.............. 17
Loại bỏ tác động của trọng lực.................................................. 19
2.2 Giải hệ phương trình trong simulink........................................................ 19
Giới thiệu về simulink............................................................... 20
Giải hệ phương trình trong simulink......................................... 20
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN................................................... 23
3.1 Lý thuyết điều khiển mờ .......................................................................... 23
Các khái niệm trong điều khiển mờ .......................................... 23
Cấu trúc bộ điều khiển mờ........................................................ 26
3.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ trong hệ thống một phần tư xe ...................... 27
Logic mờ điều khiển hệ thống treo chủ động ........................... 27
Thiết kế bộ điều khiển mờ trong matlab ................................... 30
3.3 Biên đạng mặt đường ............................................................................... 34
Biên dạng mặt đường với biến dạng lớn................................... 34
Biên dạng mặt đường ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO .................... 36
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN MỜ HỆ THỐNG
TREO CHỦ ĐỘNG............................................................................................ 38
4.1 Kết quả mô phỏng với các thông số ban đâu ........................................... 38
4.2 So sánh với việc không có lực điều khiển và một số phương pháp điều
khiển khác ............................................................................................................ 40
4.3 Kết quả mô phỏng với mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO........ 42

5. 4.4 Kết luận và hướng phát triển.................................................................... 44
Kết luận..................................................................................... 44
Định hướng phát triển ............................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 46

6. DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 sơ đồ tổ hệ thống treo phụ thuộc ............................................................. 1
Hình 1.2 hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc ............................................ 2
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống trreo hai đòn ngang................................. 4
Hình 1.4 Hệ thống treo MacPherson...................................................................... 4
Hình 1.5 Nhíp đơn.................................................................................................. 6
Hình 1.6 Nhíp kép .................................................................................................. 7
Hình 1.7 Lò xo trụ.................................................................................................. 8
Hình 1.8 Hệ thống treo sử dụng lò xo khí nén....................................................... 9
Hình 1.9 Cấu tạo giảm chấn................................................................................. 10
Hình 1.10 Giảm chấn hai lớp vỏ .......................................................................... 10
Hình 1.11 Cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ...................................................... 12
Hình 1.12 Giảm chấn kép với hơi áp lực ............................................................. 13
Hình 1.13 Giảm chấn Vario ................................................................................. 13
Hình 2.1 Mô hình hóa mô hình một phần tư xe................................................... 17
Hình 2.2 Các lực tác dụng lên thân xe ................................................................. 18
Hình 2.3 Mô hình các lực tác dụng lên bánh xe.................................................. 18
Hình 2.4 Mô hình simulink giải hệ phương trình động lực học hệ một phần tư xe
.............................................................................................................................. 22
Hình 3.1 Tập mờ và tập rõ ................................................................................... 23
Hình 3.2 Toạ độ điểm trọng tâm .......................................................................... 26
Hình 3.3 Cấu trúc bộ điều khiển mờ .................................................................... 26
Hình 3.4 Mô hình một phần tư xe........................................................................ 28
Hình 3.5 Bộ điều khiển Fuzzy.............................................................................. 31
Hình 3.6 Các biến ngôn ngữ và các khoảng gúa trị của vận tốc thân xe ............. 31
Hình 3.7 Các biến ngôn ngữ và khoảng giá trị vận tốc tuyệt đối của hệ ............. 32
Hình 3.8 Các biến ngôn ngữ và giá trị lực điều khiển F ...................................... 32
Hình 3.9 Thiết kế luật mờ trong matlab ............................................................... 33
Hình 3.10 Giải mờ................................................................................................ 33
Hình 3.11 Biểu đồ logic mờ................................................................................. 34
Hình 3.12 Biểu diễn phương trình mặt đường trong simulink............................. 35
Hình 3.13 Kết quả mô phỏng biến đổi chiều cao mặt đường theo thời gian t ..... 36
hình 3.14 Mặt cắt biên dạng mặt đường ngẫu nhiên............................................ 36
hình 3.15 Giá trị độ nhám mặt đường phân loại theo ISO 2361 .......................... 37
hình 3.16 kết quả mô phỏng biên dạng mặt đường.............................................. 37
hình 4.1 lực điều khiển F...................................................................................... 38
hình 4.2 Biểu đồ giao động thân xe 𝑥1 ................................................................ 39

7. hình 4.3 Độ bám đường........................................................................................ 39
hình 4.4 Gia tốc thân xe 𝑥1.................................................................................. 40
hình 4.5 so sánh độ bám đường............................................................................ 40
hình 4.6 Vị trí của bánh xe................................................................................... 41
hình 4.7 So sánh dao động thân xe....................................................................... 41
hình 4.8 So sánh gia tốc thân xe........................................................................... 42
hình 4.9 So sánh dao động thân xe....................................................................... 43
hình 4.10 So sánh gia tốc thân xe......................................................................... 43
hình 4.11 so sánh độ bám đường.......................................................................... 44

8. DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Các toán tử sử dụng trong mô hình simulik.......................................... 20
Bảng 2.2 Các phép định tuyến tín hiệu ................................................................ 20
Bảng 2.3 Các khối tín hiệu đầu vào ..................................................................... 21
Bảng 2.4 Các khối tín hiệu đầu ra........................................................................ 21
Bảng 3.1 Bảng luật điểu khiển mờ hệ thống treo chủ động ................................. 29

9. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ
1.1 Giới thiệu về hệ thống treo
Hệ thống treo là bộ phận đặt phía trên cầu trước và cầu sau của xe, kết nối
vỏ khung ô tô với các cầu, nhờ đó xe có thể vận hành êm ái và ổn định. Ngoài
ra, chúng còn đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực và mô-men từ
bánh xe lên đến khung hoặc vỏ xe. Điều này giúp bánh xe đảm bảo hoạt động
đúng quy trình.
1.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo
1.2.1 Công dụng:
+Hệ thống treo là hệ thống nối đàn hồi giữa bánh xe và khung xe,tạo điều kiện
cho các bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn chế dịch chuyển
theo các phương khác.
+ Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả năng bám
của bánh xe với nền đường, nâng cao độ êm dịu.
1.2.2 Phân loại:
- Theo kết cấu hệ thống treo người ta chia ra : Hệ thống treo độc lập và hệ
thống treo phụ thuộc .
+ Hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời và giữa chúng liên hệ với
nhau bằng khớp nối , loại này được dùng trên một số xe du lịch.
+ Hệ thống treo phụ thuộc dầm cầu là một thanh liền được dùng phổ biến
trên các xe vận tải và chở hành khách.
- Phân loại theo đặc tính nối mềm:Bằng phần tử đàn hồi kim loại, bằng khí
nén, bằng thủy lực, liên hợp cơ-thuỷ khí.
a) Một số hệ thống treo thông dụng
Hệ thống treo phụ thuộc:
1- Thùng xe 2-Bộ phận đàn hồi.
3-Bộ phận giảm chấn 4-Dầm cầu.
5-Các thanh liên kết hệ thống treo
Hình 1.1 sơ đồ tổ hệ thống treo phụ thuộc
Trong hệ thống treo phụ thuộc ( hình 1.1 a) các bánh xe được liên kết với nhau
bởi một thanh dầm, các bộ phẩn giảm chấn và bộ phận đàn hồi được đặt giữa thùng
xe và thanh dầm, điều này dẫn đến khi có chuyển vị theo phương thẳng

10. 2
đứng đối với một bên bánh xe, sẽ dẫn đến sự dịch chuyển của bên bánh xe còn
lại.
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cứng.
Có 2 trường hợp: Nếu cầu xe là cầu bị động thì dầm sẽ là một thanh thép định hình.
Nếu trường hợp đó là cầu chủ động thì dầm sẽ là một thanh xỏ qua một bộ phận
truyền lực từ động cơ để dẫn động cho cầu đó
Trong hệ thống phụ thuộc có các phần tử đàn hồi là nhíp thì nó là phần tử đàn
hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng.
Vì nhíp làm bộ phận dẫn hướng nên trong hệ thống treo này không cần đến các
thanh giằng để truyền lực dọc hay lực ngang nữa.
.
Hình 1.2 hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc
1-Dầm cầu; 2-Lò xo xoắn ốc; 3-Giảm chấn; 4-Đòn dọc dưới; 5-Đòn dọc trên;
6-Thanh giằng Panhada
Đối với hệ thống treo này thì bộ phận đàn hồi là do lò xo xoắn nên phải dùng thêm
hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên. Đòn dọc dưới được kết nối với cầu,
đòn dọc trên được nối với khớp trụ. Để đảm bảo truyền lực ngang và ổn định vị trí
thùng xe so với cầu, người ta cũng phải dùng thêm “đòn panhada” mộtđầu nối với
thùng xe.
Nhược điểm:
- Có nhiều chi tiết không được đặt trên hệ thống treo hơn, nhất là ở cầu chủ
động(các chi tiết dẫn động), dẫn đến các khối lượng này không được giảm
dao động, khi chạy trên các mặt đường xấu, gây va chạm mạnh giữa phần
trên hệ thống treo và phần dưới hệ thống treo, ảnh hưởng lớn đến cảm
giác êm ái của người ngồi trên xe.

11. 3
- Cũng do dao động lớn nên khoảng cách từ mặt đường đến sàn xe phải đủ
lớn để đảm bảo cho phần gầm xe có đủ không gian tránh những va chạm
với mặt đường, điều này dẫn đến trọng tâm xe phải cao ảnh hưởng đến
cân bằng của xe
- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện
chuyển vị phụ khi xe chuyển động.
Ưu điểm:
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy
ra hiện tượng mồn lóp nhanh như hệ thống treo độc lập.
- Khi chịu lực bên ( lực ly tâm, lực gió bên, đường nghiêng ) do thiết kế 2
bánh xe liên kết cố định với nhau nên ít xảy ra hiện tượng trượt bên bánh
xe.
- Dễ dàng sửa chữa tháo lắp do công nghệ chế tạo đơn giản
- Giá thành thấp.
Hệ thống treo độc lập:
Đặc điểm của hệ thống treo này là:
- Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà lắp trên hai loại cầu rời, sự
dịch chuyển của hai bánh xe không phụ thuộc vào nhau ( nếu coi như thùng
xe đứng yên ).
- Mỗi bánh xe được liên kết bởi cách như vậy sẽ làm cho phần khối lượng
không được treo nhỏ, như vậy momen quán tính nhỏ do đó chuyển động
của xe êm dịu.
- Hệ thống treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó
dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn của xe như vậy có
thể hạ thấp được trọng tâm của xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe.
Dạng treo hai đòn ngang.
Cấu tạo của hệ thống treo hai đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, 1đòn
nagng dưới. Mỗi đòn không phải chỉ một thanh mà thường có cấu tạo hình tam
giác hoặc hình thang. Việc thiết kế này nhằm tạo chức năng dẫn hướng cho các
thanh đòn ngang.
1-Bánh xe.
2-Giảm chấn.
3-Lò xo.
4-Đòn trên.
5-Đòn dưới.

12. 4
6-Đòn đứng.
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống trreo hai đòn ngang
Các đòn trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu ngoài
được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng. Đòn đứng được nối với trục bánh
xe. Bộ phận đàn hồi được thiết kế nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới.
Đồng thời bộ phận giảm chấn cũng được thiết kế để bổ sung cho hệ thống đàn
hồi ở vị trí giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới.
Hệ thống treo MacPherson
Đặc điểm của hệ thống treo MacPherson là giảm thiểu được số điểm lắp
với thân xe so với hệ thống treo thông thường ( từ 4 điểm – 2 thanh đòn hình
tam giác nằm song song với nhau xuống còn 2 điểm của giảm chấn), phần
dẫn hướng của hệ thống chỉ còn 1 thanh dẫn hướng nằm phía dưới. Từ đó cải
thiện được tính năng lắp giáp, giúp hệ thống treo đơn giản, giá thành rẻ, và tiết
kiệm không gian của khoang động cơ đối với xe dẫn động cầu trước. Tuy nhiên
hệ thống treo MacPherson có nhược điểm là tính năng ổn định thân xe chưa
được cao.
Hình 1.4 Hệ thống treo MacPherson.

13. 5
1.2.3. Yêu cầu kỹ thuật
Để hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình thì hệ thống treo trên ô tô phải đảm bảo
thỏa mãn một số yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:
Liên kết giữa khung vỏ và bánh xe cần thiết phải là liên kết mềm vì giữa
chúng có sự dịch chuyển tương đối, nhưng mối liên kết đó cũng phải đảm bảo khả
năng truyền lực cho xe. Mối quan hệ này phải đáp ứng được các yêu cầu cụ thể
như sau:
 Hệ thống treo phải được tính toán phù hợp với điều kiện sử dụng theo các
thông số kỹ thuật của xe như xe chạy trong điều kiện đường tốt và ổn định
hay xe chạy trong môi trường phức tạp với nhiều địa hinh khác nhau.
 Bánh xe phải đảm bảo khả năng dịch chuyển linh hoạt trong một phạm vi
giới hạn.
 Quan hệ động học bánh xe cần phù hợp để đáp ứng được nhu cầu của hệ
thống treo là làm giảm dịch chuyển theo phương thẳng đứng nhưng không
tác động tiêu cực đến các yếu tố động học và động lực học của xe theo
phương dịch chuyển.
 Không tạo ra những tải trọng lớn ở các mối liên kết giữa các thành phần
giảm chấn với khung và vỏ xe, đảm bảo độ bền trong quá trình vận hành.
 Hệ thống treo phải đáp ứng được các tiêu chí về độ bền, tính ổn định trong
quá trình sử dụng, thích ứng tốt với các môi trường hoạt dộng khác nhau
theo tính năng kỹ thuật mà không gây ra các hư hỏng bất thường.
 Đảm bảo giá thành thấp, độ phức tạp của kết cấu hệ thống không được quá
lớn.
 Đáp ứng được các yêu cầu về chống rung, chống ồn từ bánh xe lên các bộ
phận thân xe, thùng xe đảm bảo tiện nghi và sự thoải mái cho người ngồi.
 Đảm bảo khả năng điều khiển, và mức độ ổn định kể cả khi xe vận hành ở
một tốc độ cao.
1.3 Cấu tạo hệ thống treo.
Hệ thống treo trên các phương tiện vận tải dù là dạng nào thì đều có cấu tạo
chung giống nhau, bao gồm 3 bộ phận chính dưới đây:
 Bộ phận đàn hồi
 Bộ phận giảm chấn
 Bộ phận ổn định và thanh dẫn hướng.
1.3.1. Cấu tạo bộ phận đàn hồi.
Phần tử đàn hồi trong hệ thống treo được chế tạo có thể từ kim loại như lò xo
nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn. Hoặc có thể từ cao su, sử dụng khí nén, thủy lực,…

14. 6
Nhíp lá
Nhíp lá được sử dụng khá rộng rãi trên những xe yêu cầu tải trọng lớn, làm việc
trong môi trường mấp mô mặt dường lớn. Nhíp được cấu tạo từ các tấm thépcó độ
dày phù hợp, ghép với nhau theo độ dài giảm dần từ trên xuống dưới. Đặc tính làm
việc của nhíp là khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng
tăng theo quy luật tuyến tính.
Ngoài nhiệm vụ làm êm dịu các chuyển động một chức năng khác của hệ
thống treo là chức năng dẫn hướng.
Có hai loại nhíp đơn và nhíp kẹp.
Nhíp đơn
Nhíp đơn bao gồm những lá nhíp có chiều dài khác nhau ghép lại, để tránh xê
dịch giữa các lá nhíp người ta dùng bu lông giữa là 4 đai nhíp để cố định những
lá nhíp.
Hình 1.5 Nhíp đơn
.
1. Đinh tán; 2. Chốt nhíp; 3. Bu lông tai nhíp; 4. Lá nhíp số 1; 5.lá nhíp số
2;
6. Sát xi; 7. Lá nhíp số 3; 8. Quang treo; 9. Bu lông quang nhíp; 10. Đệm
cầu; 11. Ụ hạn chế; 12. Bu lông treo giảm chấn; 13. Giảm chấn; 14. Quang
treo; 15. Bích che tai nhíp; 16. Đinh tán
Nhíp kép
Nhíp kép được chế tạo bằng cách ghép hai tấm nhíp có chiều dài khác
nhau lại với nhau, trong suốt quá trình hoạt động lò xo nhíp bị nén lại và
hấp thù dao động của mặt đường, lò xo nhíp có thể bị uốn cong và bị trượt
trong quá trình hoạt động.

15. 7
Hình 1.6 Nhíp kép
1. Sát xi; 2. Giá đỡ nhíp bên trái; 3. Bu lông; 4. Nhíp chính lắp ghép; 5.
Giá đỡ nhíp phụ; 6. Quang nhíp chính; 7. Lá nhíp chính của nhíp phụ;
8. Lá nhíp thứ hai của nhíp chính; 9. Lá nhíp phụ thứ 5; 10. Lá nhíp phụ
thứ 6; 11. Bu lông quang nhíp; 12. Vỏ cầu; 13. Bán trục; 14. Đệm vênh;
15. Tấm đệm nhíp; 16. Bu lông quang nhíp; 17. Quang nhípphụ;
18. Đinh tán; 19. Giá đỡ nhíp chính bên phải; 20. Đinh tán; 21. Tai
nhíp; 22. Bạc chốt nhíp; 23. Chốt nhíp; 24. Vú mỡ; 25. Bu lông giữcác
nhíp phụ; 26. Bu lông giữ các nhíp chính; 27. Bạc của bu lông quang
nhíp; 28. Vít.
Để tăng cứng người ta có thể bố trí nhíp theo các cách khác nhau:
 Dùng nhíp phụ.
 Dùng vấu tì ở giữa đầu nhíp với chỗ bắt quang nhíp.
 Bố trí nghiêng móc treo nhíp.
 Bố trí một lá nhíp liên kết để chịu lực dọc còn các nhíp khác
được bố trí tự do.
Nhíp lá có những ưu điểm đó là đọ cứng lớn, có thể làm thay nhiệm vụ cho cả
giảm chấn và thanh dẫn hướng, đặc tính đàn hồi của nhíp lá là tuyến tính, đường
đặc tính ít thay đổi dưới tác dụng của trọng lực.
Tuy nhiên nhíp lá có 1 số nhược điểm đó là kích thước cồng kềnh, tốn kim loại,
độ cứng lơn nên không tạo được độ êm dịu cao.
Lò xo trụ
Lò xo trụ có đường kính vòng ngoài không đổi nên biến dạng của nó sẽ thay
đổi tỉ lệ thuận với các đại lượng tác dụng.

16. 8
Lò xo trụ được sử dụng rộng rãi trên ô to con và xe tải hạng nhẹ. Độ cứng của
lò xo trụ được quyết định bới chất liệu, đường kính và chiều dài của dây kim loại
chế tạo lò xo. Đường kính dây thép càng lớn thì độ cứng lò xo càng cao ngược lại
chiều dài dây càng lớn thì độ cứng lò xo càng thấp, tính đàn hồi của lò xo càng
cao.
Hình 1.7 Lò xo trụ
Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, có tuổi thọ cao hơn nhíp lá do không có ma sát khi
làm việc, ít phải bảo dưỡng sửa chữa.
Đường đặc tính đàn hồi là phi tuyến.
Nhược điểm:
- Do lò xo không có nội ma sát nên khi hoạt động các dao động đàn hồi rất lâu
để bị dập tắt, nên hệ thống lò xo luôn đi kèm với hệ thống giảm chấn đểdập
tắt dao động.
- Hệ thống treo lò xo có kết cấu phức tạp hơn. Bao gồm lò xo với chức năng
đàn hồi, hệ thống giảm chấn với chức năng dập tắt dao động, hệ thống đòn
dùng để dẫn hướng cho bánh xe đồng thời truyền lực kéo cho má phanh.
Thanh xoắn
Thanh xoắn là một thanh thép lò xo có dạng thẳng hoặc chữ L. Thanh xoắn là
một một thanh dài, một đầu được gắn thẳng với khung xe, một đầu được liên kết
với bộ phận di chuyển của hệ thống treo. Thanh xoắn phải được định vị theo
phương ngang, trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống treo thanh xoắn sẽ bị
xoắn lại nhờ độ cứng chống xoắn của thép từ đó tạo ra khả năng đàn hồi cho xe.
Lò xo khí
Lò xo khí được sử dụng rộng rãi trên xe khách , xe tải hạng nhẹ cũng như hạng
nặng. Lò xo khí nén là một xy lanh chứa khí nén bằng cao su, piston được gắn lên
thanh ngang phía dưới và chuyển dịch lên xuống cùng với thanh ngang đó. Chính
khí nén trong xi lanh cao su đã tạo ra khả năng đàn hồi của lò xo. Nếu tải trong của
xe thay đôit một van điều chỉnh lượng khí trong xi lanh được mở để cung cấp hoặc
xả bớt khí trong xi lanh

17. 9
Hình 1.8 Hệ thống treo sử dụng lò xo khí nén
Ưu điểm:
+ Có khả năng tự điều chỉnh độ cứng của lò xo nhờ việc điều chỉnh lượng khí
nén trong xi lanh.
+Không có ma sát trong phần tử đàn hồi, kích thước và khối lượng phần tử
đàn hồi nhỏ, việc truyền rung động và tiếng ồn từ bánh xe lên thân xe là nhỏ.
+Đặc tính thay đổi đảm bảo tần số dao động riêng không đổi trong toàn bộ
khoảng thay đổi của tải trọng ô tô.
+Đảm bảo chiều cao của thân xe với mặt đường không thay đổi, không phụ
thuộc vào thay đổi tải trọng.
+Độ nghiêng ngang và dọc thân xe không thay đổi ngay cả khi xếp tải không
đều.
Nhược điểm:
+Không có khả năng tự dẫn hướng do độ cứng ngang là nhỏ
+hệ thống điều khiển phức tạp, cần phải có hệ thống cung cấp khí nén, khống
để dầu mỡ văng vào túi cao su của lò xo khí nén.
1.3.2 Bộ phận giảm chấn.
Nếu như một hệ thống treo chỉ có lò xo thì khi chịu tác động của mặt đường
xe sẽ dao động lên xuống một thời gian trước khi bị dập tắt. Khi tác động hệ thống
treo cần một bộ phận làm triệt tiêu năng lượng được tích trữ trong lò xomột
cách nhanh nhất. Giảm chấn là một bộ phận dùng để triệt tiêu năng lượngtích
trữ này từ đó ta có thể kiểm soát được dao động của thân xe.
a) Chức năng của giảm chấn:
Giảm chấn được thiết kế trên ô tô với mục đích sau:
- Giảm dần các dao động truyền từ bánh xe lên khung và vỏ xe trong quá trình
xe vận hành trong các điều kiện mặt đường không bằng phẳng. Điều này
giúp làm tăng độ bền của bộ phận đàn hồi đồng thời làm tăng sự thoải mái
cho người sử dụng phương tiện

18. 10
- Triệt tiêu các dao động của phần khối lượng không được treo, điều này
giúp quá trình tiếp xúc của bánh xe với mặt đường trở nên nhẹ nhàng hơn.
- Nâng cao khả năng truyền động của ô tô bởi dao động ảnh hưởng rất lớn đến
khả năng tăng tốc cũng như các tính năng an toàn của xe.
Hệ thống giảm chấn hoạt động nhờ việc biến đổi cơ năng thành nhiệt năng trong
quá trình chuyển động thông qua ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu.
Loại giảm chấn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là loại ống thuỷ lực, có
tác động hai chiều ở cấu trúc 2 lớp
b) Cấu tạo giảm chấn
Giảm chấn có chức năng dập tắt những giao động của xe sinh ra trong suốt quá
trình chuyển động của xe. Cấu tạo của giảm chấn gồm những thành phần chính:
Xy lanh
Piston(1)
Van một chiều (2)
Dầu giảm chấn
Những lỗ tiết lưu (3)
Hình 1.9 Cấu tạo giảm chấn
c) Phân loại giảm chấn
Tùy theo cấu tạo, nguyên lý hoạt động và môi chất làm việc của giảm chấn
ta có thể phân loại giảm chấn gồm 1 số loại chính sau:
 Giảm chấn hai lớp vỏ.
 Giảm chấn một lớp vỏ
 Giảm chấn hơi ấp lực loại ống kép.
 Giảm chấn với lò xo hơi.
 Giảm chấn thủy lực.
 Giảm chấn Vario.
1 – Khoang vỏ trong;
2 – Phớt làm kín;
3 – Bạc dẫn hướng;
4 – Vỏ chắn bụi;
5 – Cần piston;
6 – piston;
7 – Van cố định;
8 – Vỏ ngoài;
Hình 1.10 Giảm chấn hai lớp vỏ

19. 11
Giảm chấn hai lớp vỏ.
+ Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời năm 1938, đây là loại giảm chấn quen thuộc và
được sử dụng phổ biến cho tới nay.
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xi lanh, chia không gian thành hai
buồng A và B ở duôi của van thủy lực có một van bù. Bao ngoài vỏ trong là một
lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng thể tích chất lỏng và liên hệ
với B qua các cụm van 1 chiều (III, IV).
Buồng C được gọi là buồng chất lỏng, trong C chỉ điền đầy 1 nửa bên trong là
chất lỏng, không gian còn lại chứa không khí có áp suất bằng áp suất khí quyển.
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các van (II)
và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.
+ Cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ.
+ Nguyên lý làm việc:
Ở hành trình nén bánh xe tiến lại gần khung xe, lúc đó ta có thể tích buồng B
giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sang
khoang C ép không khí ở buồng lại.
Ở hành trình trả lại bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng áp do áp
suất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra đẩy chất
lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B.
Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng thì bao giờ cũng có
các van lưu thông thường xuyên. Cấu trúc của nó tùy thuộc vào kết cấu cụ thể. Van
trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xy lanh trong cụm van bù có kết cấu
mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo lên lực cản giảm chấn tương
ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ.
Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo lên lực ma sát làm cho giảm
chấn nóng lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ 8 và truyền vào không khí đểcân
bằng năng lượng.
+ Ưu điểm: Có độ bền cao, giá thành hạ, làm việc tin cậy ở cả hai hành trình,
trọng lượng nhẹ.
+ Nhược điểm: Khi làm việc ở tần số cao xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào
chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn.
Giảm chấn loại ống kép
Đây là loại giảm chấn được dùng phổ biến trong các xe con. Giảm chấn bao gồm
một ống bên trong chứa đầy dầu cùng với một piston chuyển động bên trongvà
một ống bao bên ngoài. Giữa hai ống hình thành một không gian nhỏ để cân bằng
lượng dầu do piston tác động từ trong buồng dầu. Trên thân piston và nền của
khoang chứa dầu có những van tiết lưu. Bên ngoài là một ống bảo vệ chung ngăn
dầu chảy ra ngoài

20. 12
.
Hình 1.11 Cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ
1 – Van một chiều;
2 – Cần piston;
3 – Cụm làm kín;
4 – Xy lanh;
5 – Buồng chứa dầu;
6 – Piston;
7 – Van một chiều;
8 – Khoang chứa khí;
Trong giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu mà thay thế chức năng của nó
là buồng 8 chứa khí nén có P=1/3 KG/cm2
đây là sự khác nhau giữa giảm chấn
một lớp vỏ và hai lớp vỏ.
Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo thành sự chênh áp, dẫn đến mở van 1,
chất lỏng chảy lên phía trên của piston. Khi piston đi lên mở van chất lỏng chảy
xuống phía dưới piston, áp suất của piston sẽ thay đổi không lớn và dao động xung
quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu nhờ vậy mà tránh được
hiện tượng tạo bọt khí, là một hiện tượng không an toàn cho sự làm việccủa
giảm chấn. Trong quá trình làm việc piston ngăn cách 4 di chuyển để tạo nên sự
cân bằng giữa chất lỏng và chất khí đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy
hiểm.
Giảm chấn này có độ nhạy cao kể cả khi piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được
hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi.
So sánh giữa hai loại giả chấn:
So với giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có các ưu điểm sau:
Ưu điểm:

21. 13
Hình 1.13 Giảm chấn Vario
+ Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của piston có thể làm lớn hơn mà
sựu biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.
+ Điều kiện tỏa nhiệt tốt hơn.
+ Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào.
Nhược điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ là:
+ Làm việc kém tin cậy, có thể bị bó kẹp trong hành trình nén hoặc trả mạnh.
+ Có tính công nghệ thấp, bao kín không tốt.
+ Tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng cao.
Giảm chấn kép với hơi áp lực
Hình 1.12 Giảm chấn kép với hơi áp lực
+ Nguyên lý làm việc:
Loại này là sự kết hợp của hai loại trên về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt
động. Tuy nhiên loại giảm chấn này có một đặc điểm đó là khi ở trạng thái đứng
yên của xe thì khoang dưới của giảm chấn không chứa đầy dầu mà 1/3 thể tích của
nó chứa khí nén ở áp suất 6-7 bar. Do kết hợp ưu điểm của hai loại trên nên loại
giảm chấn này có khả năng dập tắt dao động rất tốt. Loại này được dùng thích hợp
với những xe hoạt động ở địa hình xấu, rung xóc ở tần số cao, mạnh và đột ngột.
Yêu cầu chế tạo loại giảm chấn này rất cao về chính xác, đòi hỏi việc kiểm tra
bảo dưỡng thường xuyên gắt gao vì vậy loại này ít được sử dụng rộng rãi.
Giảm chấn Vario

22. 14
Giảm chấn Vario có kết cấu tương tự như laoij giảm chấn hai ống. Loại giảm
chấn Vario có một đặc điểm nổi bật đó là có khả năng thích nghi được với điều
kiện đường có rung xóc thay đổi.
Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của piston nằm ở vùng trên của ống dầu ( trên hình
vẽ ), ở đó được thiết kế như khe nhỏ để tạo điều kiện cho dầu di chuyển xuống
vùng dưới một cách dễ dàng hơn vì áp lực lên piston nhỏ từ đó hiệu ứng giảm chấn
cũng giảm nhỏ.
Khi xe có tải trọng lớn, vị trí cân bằng của piston sẽ bị đẩy xuống thấp hơn, do
dưới này không có những khe nhỏ nên dầu từ ngăn trên chảy xuống dưới sẽ khó
khăn hơn vì vậy dầu sẽ chảy qua van tiết lưu trên piston từ đó áp lực tác dụng lên
thân piston sẽ lớn làm tăng khả năng dập tắt dao động của giảm chấn, phần dầu dư
do áp lực cao cũng dược dẫn qua van dưới đáy để vào khoang bù dầu như đối với
trường hợp giảm chấn ống kẹp.
Giảm chấn hơi
Hình 1.18 giảm chấn hơi.
Đây là sự kết hợp về cấu tạo và hoạt động của lò xo khí nén và bộ giảm
chấn kép với hơi áp lực.
Ở phần dưới của giảm chấn là một bộ giảm chấn kép với hơi áp lực thông
thường, ở phần trên là một ống kín với hơi áp lực điều khiển được tạo ra sự chủ
động trong việc thay đổi khoảng làn việc cũng như hiệu quả tốt nhất cho cả bộ
giảm xóc.
Hệ thống này làm việc khi động cơ đã nổ, còn khi máy tắt giảm chấn không
hoạt động vì vậy cần chú ý khi sử dụng bộ giảm chấn này nếu xe đỗ ở chỗ có gờ
cao thì xe dễ bị chạm gầm gây hư hỏng.

23. 15
Giảm chấn khí – thủy lực
Hình 1.19 Giảm chấn khí – thủy lực
Là sự tổng hợp của lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng với lò xo khí thủy lực.
Trong hrrj thống này, piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó đồng thời là
trục của bộ giảm chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi một
màng cao su đặc biệt ( màu xanh trong hình vẽ). Phần tích trữ khí cùng với không
gian mặt trên ( theo quy ước trên dưới khi giảm chấn thẳng đứng ) của piston được
nối với nhau bởi một đường ống thủy lực. Khi giảm chấn và lò xo bị đè xuống, dầu
bị ép chạy theo ống đó ( ống màu xanh ) chạy sang buồng khí nén, khi xe bị nén
mạnh, tăng áp suất, làm tăng thêm sức đàn hồi củ lò xo khí, lò xo này cùng với lò
xo kim loại tác động trực tiếp lên khung xe, tạo sức đàn hồi tổng hợp thay đổi được
theo tải trọng. Không những thế, trên đường ống dẫn dầu và khí về để ép túi khí,
người ta còn bố trí thêm van điều khiển chủ động thay đổicủa dầu và khí nén lên
túi khí, đưa đến việc thay đổi độ cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống giảm chấn.
Cũng nhờ cơ chế hồi tiếp như vậy mà khoảng cách giữa trục bánh xe và khung xe
gần như được giữ nguyên khi thay đổi tải trọng. Khi xe nặng, dầu ép mạnh làm túi
khí đội lên mạnh hơn. Khi xe nhẹ, áp lực dầu giảm, túi khí mềm đi, giảm bớt tác
động lên khung xe.
1.3.3 Bộ phận ổn định và thanh dẫn hướng.
Trên các loại xe con hiện nay thanh ổn định hầu như đều có. Trong trường hợp
xe chạy trên làn đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực
ly tâm phản lực thẳng dứng của hai bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho
tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh
xe với mặt đường. thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực
thẳng đứng lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu nhiều sangbên
cầu chịu ít tải hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một phần chữ U

24. 16
được nối vào phần không được treo, còn đầu kia được nối vào phần thân (vỏ) xe,
các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su.
Hình 1.20 Thanh ổn định ngang
Thanh ổn định ngang dùng để liên kết giữa các bánh xe trên cùng một cầu, nó
được bố trí trên mặt phẳng ngang thân xe nhằm tăng khả năng ổn định ngang của
xe. Khi xe quay vòng nó nghiêng ra ngoài do lực ly tâm. Thanh ổn định điều khiển
việc này bằng lực xoắn của lò xo và giữu cho lốp bám xuống mặt đường. Thanh
ổn định cũng hoạt động khi lốp xe ở một bên chạy qua những bề mặt có độ coa
khác nhau. Khi xe bị nghiêng và lốp xe bị chìm xuống một phía, thanh ổn định bị
xoắn lại và có tác dụng như một lò xo nâng lốp xe cùng toàn thân xe ởbên bị
chìm xuống lên phía trên. Tất nhiên trong trường hợp các lốp xe ở hai bên đều bị
chìm xuống như nhau thì thanh ổn định sẽ không làm việc.

25. 17
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ
2.1 Mô hình hóa và phương trình động lực học hệ thống treo trên ô tô
Nếu chuyển động của bốn bánh xe được giả định là tách rời và động lực học
của xe chỉ xem xét theo phương thẳng đứng, thì mẫu một phần tư xe là một mô
hình thích hợp để khảo sát được các đặc tính động học của hệ thống cả xe khi
hoạt động. hệ thống một phần tư xe bao gồm: khối lượng phần trên hệ thống treo(
một phần tư khối lượng xe, bao gồm cả hành khách và trọng tải của xe), khối lượng
phần dưới hệ thống treo( bao gồm mâm xe, lốp xe, hệ thống phanh, hệ thống treo).
Hai phần khối lượng này được nối với nhau bởi hệ thống treo. Lốp xe trong mô
hình này được thể hiện bằng mô hình lò xo và giảm chấn song song, điều này giúp
mô phỏng chính xác độ đàn hồi, mức độ giảm dao động khi trong quá trình lốp xe
tiếp xúc với mặt đường
Mô hình một phần tư xe được mô tả trong hình 2.1. trong đó x1 và x2 lần lượt
là độ dịch chuyển của lốp xe và đồ dịch chuyển của thân xe so với mặt đất, với F
là lực điều khiển chủ động. b1, b2 lần lượt là hệ số giảm chấn của hệ giảm chấn và
lốp xe. K1, k2 là độ cứng của lò xo giảm xóc và độ cứng của lốp xe. Wlà độ cao
của biến dạng mặt đường so với mặt đường tiêu chuẩn.
Hình 2.1 Mô hình hóa mô hình một phần tư xe
Phương trình động lực học đối với hệ một phần tư xe
Trong phần này chúng em sử dụng phương pháp tác vật phân tích động lực
học đối với 2 phần thân xe và lốp xe từ đó rút ra hệ phương trình động lực học của
cả hệ theo phương trình định luật 2 Newton
Phần thân xe

26. 18
Hình 2.2 Các lực tác dụng lên thân xe
Các lực tác dụng lên thân xe bao gồm: lực đàn hồi, lực giảm chấn, lực điều
khiển và trọng lực. Ta có phương trình định luật 2 Newton như sau:
𝑀1𝑥1 = −𝑘1(𝑥1 − 𝑥2) − 𝑏1(𝑥1 − 𝑥2) + 𝐹 − 𝑀1𝑔
Phần bánh xe
Hình 2.3 Mô hình các lực tác dụng lên bánh xe

27. 19
Các lực tác dụng lên bánh xe gồm: lực đàn hồi của lò xo, lực đàn hồi của lốp xe,
lực giảm chấn, lực giảm chấn lốp xe, trọng lực, lực điều khiển F. Ta có phương
trình vi phân như sau:
𝑀2𝑥2=𝑘1(𝑥1 − 𝑥2) + 𝑏1(𝑥1 − 𝑥2) + 𝑘2(𝑤 − 𝑥2) + 𝑏2(𝑤 − 𝑥2) − 𝐹 − 𝑀2𝑔
Ta có hệ phương trình vi phân của hệ một phần tư xe:
𝑀1𝑥1 = −𝑘1(𝑥1 − 𝑥2) − 𝑏1(𝑥1 − 𝑥2) + 𝐹 − 𝑀1𝑔
𝑀2𝑥2=𝑘1(𝑥1 − 𝑥2) + 𝑏1(𝑥1 − 𝑥2) + 𝑘2(𝑤 − 𝑥2) + 𝑏2(𝑤 − 𝑥2) − 𝐹 − 𝑀2𝑔
Loại bỏ tác động của trọng lực
Trong phần này chúng em sẽ chứng minh trọng lực chỉ ảnh hưởng đến điểm
cân bằng của hệ thống mà không ảnh hưởng đến các yếu tố động học của hệ thống
như vận tốc, gia tốc. Từ đó loại bỏ trọng lực để đơn giản hóa quá trình giải hệ
phương trình chuyển động của hệ thống
Ta luôn có, 1 điểm trong hệ mà tại điểm đó hệ cân bằng, lực điều khiển bằng
không, vận tốc của thân xe cũng như bánh xe bằng không, cũng như lựcđiều
khiển F cũng không cần tác động. gọi vị trí của điểm cân bằng có
𝑥1 = 𝑥𝑒1
𝑥2 = 𝑥𝑒2
Ta có các đạo hàm riêng của x tại đó bằng 0, cũng như lực điều khiển F bằng
0 thay vào phương trình động lực học của hệ ta có:
−𝑘1(𝑥𝑒1 − 𝑥𝑒2) − 𝑀1𝑔 = 0
𝑘1(𝑥𝑒1 − 𝑥𝑒2) + 𝑘2(−𝑥𝑒2) − 𝑀2𝑔 = 0
Giải hệ phương trình ta có:
𝑥𝑒1 =
𝑥𝑒2 =
−𝑔(𝑀1 + 𝑀2)
−
𝑘2
−𝑔(𝑀1 + 𝑀2)
𝑘
𝑀1𝑔
𝑘1
2
Ta biểu diễn độ thay đổi độ cao của bánh xe và thân xe so với mặt đường
bằng thay đổi độ cao z, khi đó ta có:
𝑥1 = 𝑥𝑒1 + 𝑧1 vả 𝑥1 = 𝑧1 , 𝑥1 = 𝑧1
𝑥2 = 𝑥𝑒2 + 𝑧2 vả 𝑥2 = 𝑧2 , 𝑥2 = 𝑧2
Khi thay các giá trị này vào phương trình động lực học ban đầu ta được
phương trình
𝑀1𝑧1 = −𝑘1(𝑧1 − 𝑧2) − 𝑏1(𝑧1 − 𝑧2) + 𝐹
𝑀2𝑧2 = 𝑘1(𝑧1 − 𝑧2) + 𝑏1(𝑧1 − 𝑧2) + 𝑘2(𝑤 − 𝑧2) + 𝑏2(𝑤 − 𝑧2) − 𝐹
Phương trình này hoàn toàn giống phương trình trên nhưng chỉ thay đổi về
biến số. vì vậy chúng ta có thể loại bỏ trọng lực để đơn giản các phương trình động
lực học mà không ảnh hưởng đến kết quả điều khiển
2.2 Giải hệ phương trình trong simulink

28. 20
Giới thiệu về simulink
Simulink được phát triển bởi MathWorks, là một môi trường lập trình đồ họa
để lập mô hình, mô phỏng và phân tích các hệ thống động đa miền. Giao diện
chính của nó là một công cụ sơ đồ khối đồ họa và một tập hợp các thư viện khối
tùy chỉnh. Nó cung cấp tích hợp chặt chẽ với phần còn lại của môi trường
MATLAB và có thể điều khiển MATLAB hoặc được dũ liệu từ nó. Simulink được
sử dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu số cho môphỏng
đa miền và thiết kế dựa trên mô hình.
Trong phần này, chúng em sẽ sử dụng simulink để giải hệ phương trình với
các thông số đầu vào ban đầu x1 và x2 bằng 0, thông số mặt đường được thêm vào
theo thời gian thực và hệ sẽ trả ra các giá trị x1, x2, cũng như vận tốc và gia tốc lần
lượt là các đạo hàm cấp 1 và cấp 2 của chúng
Giải hệ phương trình trong simulink
Khối Mô tả
Khối Produce thực hiện phép nhân hoặc phép chia các
đầu vào của nó
Khối Add thực hiện các phép toán cộng trừ các đầu vào
của nó
Khối Gain nhân đầu vào với một giá trị không đổi. giá
trị đầu vào có thể vô hướng, vecto hoặc một ma trận
Khối Sum thực hiện phép cộng hoặc phép trừ trên các
đầu vào của nó. Khối này có thể thêm hoặc bớt các đầu
vào vô hướng, vectơ hoặc ma trận.
Bảng 2.1 Các toán tử sử dụng trong mô hình simulik
Khối Mô tả
Khối Demux trích xuất các thành phần của tín hiệu
đầu vào và xuất các thành phần dưới dạng tín hiệu
riêng biệt. Khối chấp nhận tín hiệu vector hoặc tín
hiệu bus.
Khối Mux kết hợp các đầu vào của nó thành một đầu
ra duy nhất. Đầu vào có thể là tín hiệu vô hướng, véc
tơ hoặc ma trận. Tùy thuộc vào đầu vào của nó, đầu
ra của khối Mux là một vector hoặc một tín hiệu
tổng hợp, tức là một tín hiệu chứa cả phần tử ma trận
và vector
Bảng 2.2 Các phép định tuyến tín hiệu

29. 21
Khối Mô tả
Inport blocks là các liên kết từ bên ngoài hệ thống vào
hệ thống.
Khối Constant tạo ra một giá trị hằng số thực hoặc
phức. Khối tạo ra đầu ra vô hướng, vectơ hoặc ma trận,
tùy thuộc vào kích thước của tham số Giá trị không đổi.
Khối Step cung cấp một bước giữa hai cấp độ có thể
xác định tại một thời điểm cụ thể. Nếu thời gian mô
phỏng nhỏ hơn giá trị tham số Step time, đầu ra của
khối là giá trị tham số giá trị ban đầu. Đối với thời gian
mô phỏng lớn hơn hoặc bằng Step time,
đầu ra là giá trị tham số Giá trị cuối cùng.
Khối Clock xuất ra thời gian mô phỏng hiện tại ở mỗi
bước mô phỏng. Khối này hữu ích cho các khối khác
cần thời gian mô phỏng.
Bảng 2.3 Các khối tín hiệu đầu vào
Khối Mô tả
Khối Switch chuyển qua đầu vào đầu tiên (trên cùng)
hoặc đầu vào thứ ba (dưới cùng) dựa trên giá trị của
đầu vào thứ hai (giữa). Các đầu vào thứ nhất và thứ ba
được gọi là đầu vào dữ liệu. Đầu vào thứ hai được gọi
là đầu vào điều khiển.
Khối Scope đầu vào của nó liên quan đến thời gian mô
phỏng.Khối Scope có thể có nhiều trục (mỗi trục một
cổng); tất cả các trục có một phạm vi thời gian chung
với các trục y độc lập.
Bảng 2.4 Các khối tín hiệu đầu ra
Sử dụng các khối trên mô tả 2 phương trình động học, ta thu được mô
hình trong Simulink như sau. Các giá trị đầu ra bao gồm các giá trị liên quan đến
𝑥1 và 𝑥2, các đạo hàm riêng của nó, phụ thuộc vào các giá trị đầu vào cho trước
bao gồm biên dạng mặt đường, độ cứng của treo, độ cứng lốp xe, hệ số giảm chấn
của giảm chấn và của lốp, khối lượng đầu vào của thân xe cũng như bánh xe.

30. 22
Hình 2.4 Mô hình simulink giải hệ phương trình động lực học hệ một phần tư xe
Trong phần này, chúng em sử dụng các khối để biễu diễn các phương
trình từ đó thu được giá trị các biến cần xác định dựa trên các biến đầu vào. Ở
đây các biến đầu vào bao gồm: độ cứng giảm chấn, giảm chấn lốp xe, độ cứng lò
xo, độ cứng lốp xe, khối lượng bánh xe, khối lượng thân xe, biên dạng mặt
đường, lực điều khiển F. Đầu ra ở đây là các giá trị x1, x2 và các đạo hàm của
chúng

31. 23
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
3.1 Lý thuyết điều khiển mờ
Logic mờ (tiếng Anh: Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để
thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo logic vị từ cổ
điển. Logic mờ có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý
các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức tạp (Klir 1997).
Các khái niệm trong điều khiển mờ
a) Tập mờ
Tập mờ A là một tập hợp mà mỗi phần tử cơ bản x ∈ A của nó được gán thêm
một giá trị µ𝐴: A→ [0,1] đánh giá độ phụ thuộc của phần tử đó vào tập đã cho. Khi
đó hàm µ𝐴(𝑥) sẽ được gọi là hàm liên thuộc. Nếu độ phụ thuộc bằng 0 thì phần tử
cơ bản x sẽ hoàn toàn không thuộc tập đã cho, ngược lại với độ phụ thuộc bằng 1,
phần tử cơ bản sẽ thuộc tập hợp với xác suất 100%.
Hình 3.1 Tập mờ và tập rõ
b) Biến ngôn ngữ, giá trị của biến ngôn ngữ
Một biến ngôn ngữ thường gồm 4 thông số: X,N,U,M. Với:
• X: Tên gọi của biến ngôn ngữ,
• N: Tập các giá trị ngôn ngữ,
• U: Không gian nền mà trên biến ngôn ngữ X nhận các giá trị rõ,
• M: chỉ ra sự phân bố của N trên U.
Ví dụ: Biến ngôn ngữ “Tốc độ xe” có tập giá trị ngôn ngữ là: rất chậm, chậm, trung
bình, nhanh và rất nhanh; không gian nền của biến là tập các số thực dương.
Vậy biến tốc độ xe có hai miền giá trị khác nhau:
- Miền các giá trị ngôn ngữ:
N={ rất chậm, chậm, trung bình, nhanh, rất nhanh}
- Miền giá trị vật lý:

32. 24
[𝜇 , 𝜇 , 𝜇 , . . . , 𝜇 ]
 {
V {x R,x  0}
Mỗi giá trị ngôn ngữ (mỗi phần tư của tập N) có một tập nền là miền giá trị vật
lý. Từ một giá trị thực của biến ngôn ngữ ta có được một vectơ  gồm các độ
phụ thuộc của x:
X  t

𝑟ấ𝑡 𝑐ℎậ𝑚 𝑐ℎậ𝑚 𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ 𝑟ấ𝑡 𝑛ℎ𝑎𝑛ℎ
Véc tơ
0
(50)  0,5
0,5
0
0
c) Các phép toán trên tập mờ
Cho X,Y là hai tập mờ trên không gian nền B, có các hàm thuộc tương ứng là
x , y , khi đó:
- Phép hợp của hai tập mờ: X Y
+Theo luật Max
+Theo luật Sum
+Tổng trực tiếp
XY (b)  Max{X (b),Y (b)}
X Y (b)  Min{1,X (b)  Y (b)}
X Y (b)  X (b)  Y (b)  X (b).Y (b)
- Phép giao hai tập mờ: X Y
+Theo luật Min
+Theo luật Lukasiewicz
X Y (b)  Min{X (b),Y (b)}
XY (b)  Max{0,X (b) Y (b)-1}
+Theo luật Prod XY (b)  X (b).Y (b)
- Phép bù tập mờ: X c (b)  1 X (b)
d) Luật hợp thành mờ
Luật hợp thành là tên chung gọi mô hình R biểu diễn một hay nhiều hàm thuộc,
cho một hay nhiều mệnh đề hợp thành, nói cách khác luật hợp thành được hiểu là
một tập hợp của nhiều mệnh đề hợp thành. Một luật hợp thành chỉ có một mệnh đề

33. 25
hợp thành được gọi là luật hợp thành đơn. Ngược lại nếu nó có nhiều hơn một
mệnh đề hợp thành, ta sẽ gọi nó là luật hợp thành kép. Phần lớn các hệ mờ trong
thực tế đều có mô hình là luật hợp thành kép.

34. 26
A B
i, j
Thuật toán xây dựng luật hợp thành có nhiều mệnh đề hợp thành
R1 : Nếu
  A1 thì   B1 hoặc
R2 : Nếu
  A2 thì   B2 hoặc
Rp
: Nếu
  Ap thì   Bp
hoặc
Trong đó, các giá trị mờ
Y.
Ai có cùng tập cơ sở X và các
Bi có cùng tập cơ sở
Gọi các hàm liên thuộc của Ai và Bi lần lượt là
Ai
(x) và Bi
(y)
Bước 1: rời rạc X tại n điểm (x1, x2 ,..., xn )' và Y tại(y1, y2 ,..., yn )' .
Bước 2: xác định các vecto
 và 
i i với
i 1... p :
A  (A (x1 ),..., A (xn ))
i i i
B  (B (y1 ),..., B (yn ))
i i i
Bước 3: xác định mô hình ma trận
Rk cho mệnh đề thứ k:
R   '
 (rk
),i, j 1...n
k Ak Bk i, j
trong đó, phép toán là phép toán min hoặc tích tùy thuộc và luật Max-Min
hay Max-Prod
Bước 4: xác định luật hợp thành
R  max(rk
),k 1...p
e) Giải mờ
Từ giá trị rõ x0 ở đầu vào, sai khi qua khối luật hợp thành ta có tập mờ đầu ra
B'
. Bài toán đặt ra cần xác định giá trị rõ y từ tập mờ dầu ra.
0
Giải mờ là quá trình xác định một giá trị rõ y0 nào đó có thể chấp nhận được
từ hàm liên thuộc  ' (y) của tập mờ B'
.

35. 27
B
B
Có hai phương pháp giải mờ:
1) Cực đại
2) Trọng tâm
Phương pháp cực đại
Bước 1: Xác định miền chứa giá trị rõ y0 (miền G)
G là miền mà tại đó hàm liên thuộc  ' (y) đạt giá trị cực đại, tức:

36. 28
B
B
G  {y Y |  ' ( y)  H}
Bước 2: Xác định y0 có thể chấp nhận được từ G
Gọi y1 và y2 là hai giá trị rõ ứng với cận bên trái và bên phải của miền
G , ví dụ luật R gồm R1 và R2:
Khí đó có 3 cách chọn y0 :
y0 {
𝑦1+𝑦2
2
𝑦1
𝑦2
Phương pháp trọng tâm
Giải mờ theo phương pháp trọng tâm sẽ cho y’ là hoành độ của điểm trọng
tâm được bảo bởi trục hoành và đường  ' ( y) , như hình:
Hình 3.2 Toạ độ điểm trọng tâm
y'

S
y  B' (y)dy
S
B' (y)dy
, S là miền xác định của tập mờ B'
Cấu trúc bộ điều khiển mờ

37. 29
Hình 3.3 Cấu trúc bộ điều khiển mờ
Khối mờ hóa: chuyển mỗi giá trị rõ của biến ngôn ngữ đầu vào thành véctơ .

38. 30
Thiết bị hợp thành: là sự triển khai luật hợp thành R được xây dựng trên cơ sở
luật điều khiển.
Khối giải mờ: chuyển tập mờ đầu ra thành giá trị rõ ứng với đầu vào để điều
khiển đối tượng
Giao diện vào: tổng hợp và chuyển đổi tính hiệu vào (ADC), ngoài ra có thể
thêm các khâu phụ trợ để thực hiện bài toán động
Giao diện ra: chuyển đổi tín hiệu ra để điều khiển đối tượng
3.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ trong hệ thống một phần tư xe
Logic mờ điều khiển hệ thống treo chủ động
Trong thiết kế hệ thống treo chủ động, hệ thống điện thủy lực thường được
chọn làm cơ cấu truyền động để tạo ra lực cô lập các rung động truyền đến hành
khách. Điều này là do chúng mạnh hơn và ít cồng kềnh hơn so với các thiết bị
truyền động khác. Tuy nhiên, nhược điểm chính của hệ thống điện thủy lực là hành
vi phi tuyến tính cao của chúng, gây khó khăn hơn cho việc thiết kế luật điều khiển
lý tưởng. Cách tiếp cận cổ điển và thường được sử dụng trong điều khiển hệ thống
servo điện-thủy lực dựa trên sự tuyến tính hóa cục bộ của độnglực học phi tuyến
của hệ thống. Cách tiếp cận như vậy yêu cầu các bộ điều khiển bảo thủ hy sinh
hiệu suất để đạt được sự mạnh mẽ.
Đồ án này sử dụng bộ điều khiển mở để giải quyết vấn đề đó, việc thiết kế
các luật điều khiển dựa trên kinh nghiệm và quá trình học tập của người thực hiện
để cho ra luật điều khiển mang lại hiệu quả tối ư.
Mục tiêu điều khiển của hệ thống là đưa vị trí thân xe về vị trí 0 nhanh nhất
có thể, hạn chế các dao động của thân xe và bánh xe, đảm bảo độ bám đường giúp
cho người ngồi trong xe có cảm giác thoải mái nhất khi xe di chuyển qua các điều
kiện đường xấu như: ổ gà, vết nứt, gờ giảm tốc,..., cũng như để xe có thểhoạt động
hiệu quả hơn.
Để đạt được mục tiêu này, trong đồ án chúng em thiết kế một bộ điều khiển
mở với 2 đầu vào: vận tốc tuyệt đối của cả hệ là (𝑥1 − 𝑥2), vận tốc dọc thân xe là
𝑥1. Và một đầu ra là lực điều khiển F. với các thông số đầu vào cho trước bao gồm
khối lượng thân xe, khối lượng bánh xe, độ cứng lò xo, độ cứng lốp xe, hệsố
giảm chấn, hệ số giảm chấn lốp xe, biên dạng mặt đường.

39. 31
Hình 3.4 Mô hình một phần tư xe
Gán mỗi thông số với năm mức về độ lớn bao gồm: dương rất lớn (PV),
dương lớn (PB), dương vừa (PM), dương nhỏ (PS), không (ZE), âm nhỏ (NS),
âm vừa(NM), âm lớn (NB), âm rất lớn (NV). Trong đó miền không gian giá trị của
vận tốc thân xe là [-1;1], miền không gian giá trị của vận tốc tuyệt đối của hệ [-
4;4]. Miền giá trị của lực điều khiển [-4000;4000].
Nhìn vào sơ đồ, chúng ta có thể đưa ra các nhận xét về luật điều khiển như
sau: Chúng ta có vận tốc của cả hệ là (𝑥1 − 𝑥2), vận tốc dọc thân xe là 𝑥1. Chúng
ta xác định xu hướng dịch chuyển của 2 thành phần này, đồng thời điều chỉnh lực
F sao cho xu hướng chuyển động của thân xe về gần với xu hướng chuyển động
của cả hệ nhất, điều này sẽ làm cho thân xe và bánh xe là một khối thống nhất và
hành khách có cảm giác thoải mái nhất.
Từ đó chúng ta có thể xây dựng bảng logic mờ như sau:
𝑥1 − 𝑥2 𝑥1 F 𝑥1 − 𝑥2 𝑥1 F
PM PM ZE NS ZE ZE
PS PM NS NM ZE NS
ZE PM NM PM NS PM
NS PM NM PS NS PM
NM PM NB ZE NS PS
PM PS ZE NS NS PS
PS PS NS NM NS ZE
ZE PS NS PM NM PB
NS PS NM PS NM PM
NM PS NM ZE NM PM

40. 32
PM ZE PS NS NM PS
PS ZE ZE NM NM ZE
ZE ZE ZE
Bảng 3.1 Bảng luật điểu khiển mờ hệ thống treo chủ động
Luật mờ trong bảng 3.1 được mô tả và giải thích cụ thể như sau:
Luật 1: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑀 và 𝑥1 = 𝑃𝑀 thì F= ZE: khi này cả hệ và thân xe đều có
xu hướng đi lên với mức độ vừa phải nên không cần lực điều khiển
Luật 2: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑆 và 𝑥1 = 𝑃𝑀 thì F= NS: khi này hệ có xu hướng đi lên
với vận tốc nhỏ trong khi thân xe đi lên với vận tốc vừa, cần lực âm nhỏ để kéo
thân xe về gần hơn vị trí 0
Luật 3: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑍𝐸 và 𝑥1 = 𝑃𝑀 thì F= NM: khi này hệ đang đứng yên trong
khi thân xe có xu hướng đi lên vừa thì cần lực âm vừa để kéo thân xe về vị trí cân
bằng
Luật 4: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑆 và 𝑥1 = 𝑃𝑀 thì F= NM: khi này hệ đi xuống với tốc độ
nhỏ trong khi thân xe có xu hướng đi lên vừa thì cần lực âm vừa để kéo thân xe về
vị trí cân bằng
Luật 5: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑀 và 𝑥1 = 𝑃𝑀 thì F= NB: khi này hệ đi xuống với tốc độ
vừa trong khi thân xe có xu hướng đi lên vừa thì cần lực âm lớn để kéo thânxe
về vị trí cân bằng
Luật 6: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑀 và 𝑥1 = 𝑃𝑆 thì F= ZE: khi này hệ đi lên với tốc độ vừa
trong khi thân xe có xu hướng đi lên nhỏ thì không cần lực để kéo thân xe về vị
trí cân bằng
Luật 7: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑆 và 𝑥1 = 𝑃𝑆 thì F= NS: khi này hệ đi lên với tốc độ nhỏ
trong khi thân xe có xu hướng đi lên với tốc độ nhỏ thì cần lực âm nhỏ đểkéo
thân xe về vị trí cân bằng
Luật 8: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑍𝐸 và 𝑥1 = 𝑃𝑆 thì F= NS: khi này hệ đi ngang trong khi thân
xe có xu hướng đi lên với tốc độ nhỏ thì cần lực âm nhỏ để kéo thân xe về vịtrí cân
bằng
Luật 9: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑆 và 𝑥1 = 𝑃𝑆 thì F= NM: khi này hệ đi xuống với tốc độ
nhỏ trong khi thân xe có xu hướng đi lên với tốc độ nhỏ thì cần lực âm vừa để kéo
thân xe về vị trí cân bằng
Luật 10: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑀 và 𝑥1 = 𝑃𝑆 thì F= NM: khi này hệ đi xuống với tốc độ
vừa trong khi thân xe có xu hướng đi lên với tốc độ nhỏ thì cần lực âm vừa để kéo
thân xe về vị trí cân bằng
Luật 11: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑀 và 𝑥1 = 𝑍𝐸 thì F= PS: khi này hệ đi lên với tốc độ vừa
trong khi thân xe có xu hướng đi nganh thì cần lực dương nhỏ để kéo thân xevề vị
trí cân bằng
Luật 12: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑆 và 𝑥1 = 𝑍𝐸 thì F= ZE: khi này hệ đi lên với tốc độ nhỏ
trong khi thân xe có xu hướng đi ngang vừa thì không cần lực điều khiển.

41. 33
Luật 13: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑍𝐸 và 𝑥1 = 𝑍𝐸 thì F= ZE: khi này cả thân xe và hệ đều đi
ngang không cần lực điều khiển
Luật 14: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑆 và 𝑥1 = 𝑍𝐸 thì F= ZE: khi này hệ đi xuống tốc độ nhỏ
trong khi thân xe đi ngang, không cần lực điều khiển
Luật 15: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑀 và 𝑥1 = 𝑍𝐸 thì F= NS: khi này hệ đi xuống tốc độ vừa
trong khi thân xe không có xu hướng di chuyển, cần tác dụng lực theo hướngxuống
với lực nhỏ để thân xe có cùng xe hướng với hệ
Luật 16: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑀 và 𝑥1 = 𝑁𝑆 thì F= PM: khi này hệ lên vừa nhưng thân
xe lại đi xuống với tốc độ nhỏ, cần lực đi lên với giá trị vừa để thân xe có xuhướng
cùng với hệ
Luật 17: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑆 và 𝑥1 = 𝑁𝑆 thì F= PM: khi này hệ lên nhỏ nhưng thân
xe lại đi xuống với tốc độ nhỏ, cần lực đi lên với giá trị vừa để thân xe có xuhướng
cùng với hệ
Luật 18: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑍𝐸 và 𝑥1 = 𝑁𝑆 thì F= PS: khi này hệ không di chuyển trong
khi thân xe có xu hướng đi xuống nhỏ thì cần lực âm nhỏ để kéo thân xe vềvị trí
cân bằng
Luật 19: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑆 và 𝑥1 = 𝑁𝑆 thì F= PS: khi này hệ đi xuống với tốc độ
nhỏ trong khi thân xe có xu hướng đi xuống nhỏ thì cần lực dương nhỏ để kéothân
xe về vị trí cân bằng
Luật 20: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑀 và 𝑥1 = 𝑁𝑆 thì F= ZE: khi này hệ đi xuống với tốc
độ lớn trong khi thân xe có xu hướng đi xuống nhỏ không cần lực điều khiển
Luật 21: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑀 và 𝑥1 = 𝑁𝑀 thì F= PB: hệ đi lên vừa, thân xe đi
xuống vừa, cần lực dương lớn để về vị trí cân bằng
Luật 22: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑃𝑆 và 𝑥1 = 𝑁𝑀 thì F= PM: hệ đi lên với vận tốc nhỏ,
thân xe đi xuống với tốc độ vừa cần lực điều khiển dương vừa
Luật 23: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑍𝐸 và 𝑥1 = 𝑁𝑀 thì F= PM: hệ không có vận tốc, thân
xe đi xuống tốc độ vừa, cần lực dương vừa để cân bằng
Luật 24: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑆 và 𝑥1 = 𝑁𝑀 thì F= PS: hệ đi xuống tốc độ nhỏ, thân
xe đi xuống tốc độ vừa. cần lực điều khiển dương nhỏ để cân bằng
Luật 25: Nếu 𝑥1 − 𝑥2 = 𝑁𝑀 và 𝑥1 = 𝑁𝑀 thì F= ZE: cả thân xe và hệ đều có xu
hướng đi xuống với tốc độ trung bình không cần lực điều khiển
Thiết kế bộ điều khiển mờ trong matlab
Trong giao diện matlab ta thiết kế một bộ điều khiển với 2 đầu vào và một
đầu ra, với 5 biến ngôn ngữ cho mỗi giá trị đầu vào và 7 biến ngôn ngữ cho giá
trị đầu ra là lực điều khiển F

42. 34
Hình 3.5 Bộ điều khiển Fuzzy
Hình 3.6 Các biến ngôn ngữ và các khoảng gúa trị của vận tốc thân xe

43. 35
Hình 3.7 Các biến ngôn ngữ và khoảng giá trị vận tốc tuyệt đối của hệ
Hình 3.8 Các biến ngôn ngữ và giá trị lực điều khiển F
Sau đó chúng em thiết kế các luật điều khiển như đã trình bày trong phần
3.2.1.

44. 36
Hình 3.9 Thiết kế luật mờ trong matlab
Giải mờ
Hình 3.10 Giải mờ
Từ đó ta thu được biểu đồ logic mờ như sau

45. 37
Hình 3.11 Biểu đồ logic mờ
3.3 Biên đạng mặt đường
Biên dạng mặt đường là một yếu tố đầu vào quyết định đến lực điều khiển
của hệ thống treo từ đó quyết định hiệu suất hoạt động của hệ thống. Có nhiều
các để phân loại các nhiễu đầu vào do thay đổi độ cao mặt đường, phỏ biến nhất
có thể phân loại thành sốc và rung [1]. Sốc là những sự kiện rời rạc có thời gian
tương đối ngăn và cường độ cao, ví dụ: Gây ra bởi một vết lồi hoặc ổ gà xuất
hiện trên một mặt đường bằng phẳng. Mặt khác rung lắm được đặc trưng bởi các
kích thích kéo dài và nhất quán được cảm nhận trên những con đường có chất
lượng không tốt. một hệ thống treo được thiết kế tốt phải hoạt động tốt ở trong cả
2 trường hợp sốc và rung.
Biên dạng mặt đường với biến dạng lớn
Tham khảo một số nghiên cứu trên thế giới ta có phương trình biến dạng mặt
đường có thể mô tả với phương trình sau: [1]
𝐴 (1 − cos (
2𝜋𝑣
𝑡)) với 𝑡 ≤ t ≤
𝑡 +
𝐿
𝑤(𝑡) = {2 𝐿
0 𝑣ớ𝑖 𝑡 < 𝑡0
0
ℎ𝑜ặ𝑐 𝑡 > 𝑡0
0 𝑣
+
𝐿
𝑣
Ví dụ trừng hợp có 2 biến dạng trong 1 đoạn đường, xe chạy với tốc độ
12.5m/s (45km/h) qua 1 biến dạng có biên độ A=0.11m, chiều dài 1m khoảng
thời gian to=0.08. Đi qua biến dạng 2 ở thời điểm to=3s với biến dạng 2 có biên
dộ 0.055m và độ dài 1m ta có phương trình mặt đường sẽ trở thành

46. 38
0,11
2
(1 − cos(25𝜋𝑡)) với 0.75 ≤ t ≤ 0.83
0.055
2
(1 − cos(25𝜋𝑡)) với 3 ≤ t ≤ 3.08
𝗅 0 𝑐á𝑐 𝑡𝑟ườ𝑛𝑔 ℎợ𝑝 𝑐ò𝑛 𝑙ạ𝑖
Biểu diễn phương trình mặt đường trong simulink
Hình 3.12 Biểu diễn phương trình mặt đường trong simulink
Chạy chương trình thu được kết quả mô phỏng độ cao w của mặt đường
theo thời gian t

47. 39
Hình 3.13 Kết quả mô phỏng biến đổi chiều cao mặt đường theo thời gian t
Biên dạng mặt đường ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO
Mặt cắt dọc của mặt cắt đường được thể hiện trong hình 3.14 , trong đó q là
chiều cao của đường so với mặt phẳng chuẩn dọc theo chiều dài đường I.
hình 3.14 Mặt cắt biên dạng mặt đường ngẫu nhiên
Đã có nhiều công trình nghiên cứu cho ra kết quả về việc mô phỏng mặt
đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO. Tham khảo [2] ta có công suất mật độ phổ
mặt đường theo tần số thời gian được biểu thị bằng:
𝐺𝑞(𝑓) = 𝐺
𝑞 (𝑛0
)𝑣(
𝑛0
)𝑤
𝑓
Và vận tốc trên đường phổ công suất theo tần số thời gian là:

48. 40
𝐺𝑞 ( 𝑓) = 4𝜋2𝐺𝑞(𝑛0)𝑣𝑛0
2
Theo phân tích ở trên, vận tốc dịch chuyển trên đường PSD theo tần số thời
gian 𝐺𝑞(𝑓) và vận tốc PSD theo tần số thời gian 𝐺𝑞 ( 𝑓) đều tỷ lệ thuận với hệ số
gồ ghề của đường 𝐺𝑞(𝑛0)và vận tốc xe 𝑣. Khi 𝑣 là một giá trị cố định, 𝐺𝑞 ( 𝑓) có
thể được xem như một đầu vào nhiễu trắng.
hình 3.15 Giá trị độ nhám mặt đường phân loại theo ISO 2361
Mô phỏng bằng simulink với xe đi vận tốc 12.5 m/s và mặt đường chất lượng
C ta được kết quả như sau:
hình 3.16 kết quả mô phỏng biên dạng mặt đường

49. 41
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN MỜ HỆ THỐNG
TREO CHỦ ĐỘNG
4.1 Kết quả mô phỏng với các thông số ban đâu
Tiến hành mô phỏng với biên dạng mặt đường ở ví dụ phần 3.3.1 với
phương trình mặt đường như sau:
0,11
(1 − cos(25𝜋𝑡)) với 0.75 ≤ t ≤ 0.83
2
0.055
2
(1 − cos(25𝜋𝑡)) với 3 ≤ t ≤ 3.08
𝗅 0 𝑐á𝑐 𝑡𝑟ườ𝑛𝑔 ℎợ𝑝 𝑐ò𝑛 𝑙ạ𝑖
Các thông số đầu vào cơ bản tham khảo bài bào [2] như sau:
Các thông số Ký hiệu Giá trị
Khối lượng thân xe M1 700(kg)
Khối lượng bánh xe M2 80(kg)
Hệ số đàn hồi lò xo K1 18000(N/m)
Hệ số đàn hồi lốp xe K2 20000(M/m)
Hệ số giảm chấn b1 1000(N.m/s)
Độ lún lốp xe b2 10(N.m/s)
Tiến hành mô phỏng ta thu được các kết quả như sau:
hình 4.1 lực điều khiển F

50. 42
hình 4.2 Biểu đồ giao động thân xe 𝑥1
hình 4.3 Độ bám đường

51. 43
hình 4.4 Gia tốc thân xe 𝑥1
4.2 So sánh với việc không có lực điều khiển và một số phương pháp điều
khiển khác
Để đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển mờ dao động của hệ thống treo chủ
động trên ô tô chúng ta so sánh kết quả mô phỏng của bộ điều khiển với hệ thống
treo bị động không có lực điều khiển trong điều kiện và các thông số tương tự.
hình 4.5 so sánh độ bám đường

52. 44
hình 4.6 Vị trí của bánh xe
hình 4.7 So sánh dao động thân xe

53. 45
hình 4.8 So sánh gia tốc thân xe
Thông qua kết quả mô phỏng ta dễ dàng nhận thấy hệ thống treo chủ động
điều khiển hệ thống treo về điểm cân bằng hiệu quả hơn rõ rệt hệ thống treo không
có lực điều khiển chủ động cụ thể như sau:
 Về dao động thân xe: Đây là thông số cho biết sự êm ái của người ngồi
trong xe. Từ biển đồ trong hình 4.7 ta thấy hệ thống treo chủ động chỉ mất
5 giây để dập tắt hoàn toàn dao động trải qua 2 biến dạng mặt đường sốc xe
chỉ thay đôi hướng chuyển động 5 lần. trong khi hệ thống treo khôngcó
điều khiển chủ động mất hơn 20 giây để cơ bản dập tắt dao động và trảiqua
24 lần đổi hướng chuyển động để xe cơ bản về vị trí cân bằng.
 Về gia tốc thân xe: đây là thông sẽ gây ra cảm giác tiêu cực cho người
ngồi trên xe do gia tốc chậm pha hơn vận tốc. từ biểu đồ ta thấy gia tốc
của hệ thống treo chủ động được điều khiển nhanh hơn rõ rệt so với hệ
thống treo không có điều khiển chủ động
 Về độ bám đường: đây là thông số ảnh hưởng đến quá trình vận hành của
xe, tính bám đường quyết định khả năng tăng tốc, khả năng phanh. Ta nhận
thấy độ bám đường khi đối mặt với thay đổi biên dạng mặt đườngđột
ngột là như nhau, xong quá trình bám đường sau va đó của hệ thống treo
chủ động là nhanh hơn rõ rệt.
4.3 Kết quả mô phỏng với mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO
Mô phỏng hoạt động của hệ thống treo chủ động đã thiết kế với mặt đường
cấp C đã xây dựng ở phần 3.3.2 với tốc độ 12.5 m/s (45 km/h) và so sánh với hệ
thống treo không có lực điều khiển chủ động ta được các kết quả như sau:

54. 46
hình 4.9 So sánh dao động thân xe
hình 4.10 So sánh gia tốc thân xe

55. 47
hình 4.11 so sánh độ bám đường
Nhận xét kết quả mô phỏng khi xe chạy trên mặt đường tiêu chuẩn ISO chất
lượng C:
 Do có lực điều khiển chủ động nên dao động thân xe có biên độ nhỏ hơn
rõ dệt với xe không được trang bị bộ điều khiển chủ động
 Các chỉ tiêu như gia tốc thân xe, độ bám đường có cải thiện nhưng hiệu quả
là chưa thực sự rõ rệt, lý do là bởi các thông số về độ cao mặt đường thay
đổi liên tục, điều này ảnh hưởng lớn đến gia tốc khi việc điều chỉnh chưa
mang lại hiệu quả thì hướng của vận tốc, gia tốc đã thay đổi
4.4 Kết luận và hướng phát triển
Kết luận
Trong đồ án này chúng em đã đạt được những điều sau:
 Mô hình hóa và viết phương trình của hệ thống treo mô hình một phần tư
xe
 Giải phương trình động lực học của hệ bằng công cụ Simulink
 Thiết kế bộ điều khiển mờ điều khiển chủ động dao động của hệ thống
treo
 Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng mà bộ điều khiển đạt được
Những thiếu sót trong đồ án:
 Do thời gian hạn hẹp nên chưa tối ưu hóa được bộ điều khiển
 Chưa xây dựng và mô phỏng được mô hình xe hoàn chỉnh
 Chưa có mô hình phần cứng để kiểm tra kết quả mô phỏng
Định hướng phát triển
Trong tương lai nếu có cơ hội nhóm sẽ phát triển và hoàn thành những thiếu
sót của đồ án như:

56. 48
 Tối ưu hóa các luật điều khiển, đưa thêm các yếu tố về gia tốc để điều
khiển nhanh và chính xác hơn
 Xây dựng mô hình hoàn chỉnh bao gồm 4 bánh
 Phát triển mô hình phần cứng, kiểm nghiệm chất lượng bộ điều khiển
trong thực tế

57. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] C. M. M. M. T.J. Gordon, A comparison of adaptive LQG and nonlinear
controllers, 1991.
[2] W. S. •. H. G. •, Advanced Control for Vehicle Active Suspension Systems,
Adelaide, SA, Australia, 2020.
[3] Bhanu Chander V, Modelling and Analysis of Quarter Car Vehicle
Suspension System using Fuzzy Logic, SV University (2009).
[4] M. M. M. Salem, and Ayman A. Aly, Fuzzy control of a quarter-car suspension
system, International Journal of computer applications, Vol:3,No:5, (2009).
[5] Alireza Rezaee, Mazyar Pajohesh, Suspension System Control with Fuzzy
Logic, Journal of Communications Technology, Electronics and Computer
Science, Issue 6 (2016)

58. 50

59. 51