Tóm tắt Luận án Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
TRẦN VĂN THOAN 
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC CỦA Ô TÔ TẢI 
NHẰM HẠN CHẾ TRƢỢT QUAY BÁNH XE CHỦ ĐỘNG 
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực 
Mã số: 9520116 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
Hà Nội - 2018 
Công trình được hoàn thành tại: 
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 
 Người hướng dẫn khoa học: 
1. PGS. TS.Hồ Hữu Hải 
2. PGS. TS. Đàm Hoàng Phúc 
Phản biện 1: PGS.TS Dương Văn Tài 
Phản biện 2: PGS.TS Trần Quang Hùng 
Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế 
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường, họp 
tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 
Vào hồi .. giờ, ngày .. tháng .. năm  
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
1 
MỞ ĐẦU 
Hầu hết các xe tải tại nước ta sử dụng động cơ diezel sử dụng bơm cao áp không có điều 
khiển điện tử và chưa được trang bị hệ thống chống trượt quay. Vì vậy, việc nghiên cứu, tìm ra giải 
pháp tác động vào quá trình điều khiển của hệ thống nhiên liệu nhằm hạn chế hiện tượng trượt quay 
bánh xe trên ô tô khi di chuyển trên đường trơn trượt là cần thiết nhằm tăng tính ổn định và khả 
năng cơ động cho xe. 
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế 
trượt quay bánh xe chủ động” là một công trình khoa học cần thiết nhằm góp phần tạo dựng cơ sở 
lý thuyết phục vụ cho việc nghiên cứu phát triển hệ thống điều khiển mức tải động cơ nhằm hạn chế 
độ trượt quay của bánh xe chủ động trên ô tô tải nhỏ sản xuất lắp ráp tại Việt Nam, góp phần hiện 
đại hóa các nhà máy ô tô và phục vụ những nghiên cứu trong đào tạo. 
Mục đích của luận án: 
Nghiên cứu phát triển hệ thống điều khiển mức tải động cơ nhằm hạn chế độ trượt quay của 
bánh xe chủ động trên ô tô tải nhỏ sản xuất lắp ráp tại Việt Nam. 
Đối tƣợng nghiên cứu: 
Đối tượng nghiên cứu của luận án được lựa chọn là ô tô tải 2,98 tấn, công thức bánh xe 4x2 
trang bị động cơ diezel. 
Phạm vi nghiên cứu: 
Nghiên cứu điều khiển thay đổi mức tải của động cơ nhằm hạn chế hiện tượng trượt quay 
bánh xe chủ động của ô tô khi hoạt động trên đường thẳng, xấu trơn trượt và đồng nhất. 
Nội dung và bố cục của luận án: 
 Nội dung nghiên cứu của luận án gồm 4 chương: chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu; 
chương 2: Mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô; chương 3: Xây dựng bộ điều khiển và 
mô phỏng hoạt động của hệ thống điều khiển; chương 4: Thiết kế chế tạo và thực nghiệm hệ thống. 
Những kết quả mới của luận án: 
- Mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô có xét đến đặc tính động cơ đốt trong sử dụng 
bơm cao áp dãy. 
- Thuật toán điều khiển và giá trị các tham số của bộ điều khiển hạn chế trượt quay bánh xe bằng 
phương pháp điều khiển công suất động cơ. 
- Các kết quả mô phỏng lý thuyết hoạt động của hệ thống hạn chế trượt quay bánh xe. 
- Mẫu bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành (chế tạo thử nghiệm lần đầu) của hệ thống hạn chế trượt 
quay bánh xe chủ động. 
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 
Trên thực tế hiện nay, các hãng ô tô trên thế giới có nhiều phương pháp để điều khiển hạn 
chế trượt quay bánh xe chủ động của ô tô nhưng tập trung chủ yếu là điều khiển công suất động cơ 
và tác động vào hệ thống phanh nhằm giúp ô tô chuyển động an toàn. Một số nghiên cứu ứng dụng 
sử dụng kết hợp hai phương pháp trên nhằm nâng cao tốc độ và hiệu quả điều khiển. Tại Việt Nam 
đã có nhiều nghiên cứu về hệ thống hạn chế trượt lết bánh xe tuy nhiên chưa có các công trình 
nghiên cứu đáng kể nào về hệ thống hạn chế trượt quay. Hệ thống điều khiển hạn chế trượt quay là 
một hệ thống phức tạp, việc nghiên cứu đòi hỏi kết hợp nhiều lĩnh vực kiến thức: cơ khí động lực, 
2 
kỹ thuật điện tử, cảm biến và cơ cấu chấp hành và kỹ thuật điều khiển, do vậy đề tài luận án có tính 
khoa học. 
 Tại Việt Nam hiện nay, các xe tải sử dụng động cơ diesel được sử dụng phổ biến. Các loại 
xe này hầu như chưa được trang bị hệ thống chống trượt quay bánh xe (Anti-Spin Regulation). 
Trong khi các phương tiện này hoạt động trên các loại đường xấu ở các vùng nông thôn, miền núi 
hoặc các công trường xây dựng... các bánh xe rất dễ bị trượt quay, làm giảm khả năng cơ động của 
xe. Nội dung nghiên cứu của luận án góp phần làm cơ sở để tiến tới làm chủ công nghệ điều khiển 
hạn chế trượt quay bánh xe chủ động và áp dụng cho các xe tải sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam. Do 
vậy đề tài có ý nghĩa thực tiễn. 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 
1.1 Hiện tƣợng trƣợt quay bánh xe và cơ sở lý thuyết hạn chế hiện tƣợng trƣợt quay 
Trong quá trình chuyển động, các lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động được thể 
hiện trên hình 1.1 như sau[26]: 
Hình 1.1 Sơ đồ lực và mô men tác 
dụng lên bánh xe chủ động 
Hình 1.2 Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang 
theo độ trượt bánh xe. 
Nếu mô men của động cơ truyền đến bánh xe lớn hơn mô men bám cực đại (
x maxM M ) sẽ 
làm cho bánh xe bị trượt quay đến mức gây hại. Hệ số bám dọc, hệ số bám ngang giữa bánh xe và 
mặt đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tình trạng mặt đường, kiểu lốp, chất lượng lốp, nhiệt độ, vận 
tốc, độ trượt. Với φx và φy là hệ số bám dọc và hệ số bám ngang của bánh xe. Nhiều nghiên cứu cho 
thấy khi độ trượt nằm trong khoảng 10% - 30% thì hệ số bám theo phương dọc φx lớn và đạt giá trị 
lớn nhất [3];[7];[18];[38] trong khi đó hệ số bám ngang đang có xu hướng giảm nhưng vẫn ở giá trị 
cao. 
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc 
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống chống trượt quay. Các nghiên 
cứu hạn chế hiện tượng trượt quay tập trung vào 3 giải pháp đó là điều khiển hệ thống phanh, điều 
khiển công suất động cơ, kết hợp điều khiển công suất và phanh hợp lý:[20],[21],[22],[27],[28], 
[30],[31],[32],[33],[34],[35],[40],[41],[42],[44],[46],[49,[50],[51],[52],[53],[54],[55]. 
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 
Tại Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về hệ thống chống trượt lết bánh xe 
[2];[3];[4] tuy nhiên chưa có công trình đáng kể nào nghiên cứu hệ thống điều khiển chống trượt 
quay bánh xe ô tô. 
3 
1.3 Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 
1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 
Luận án đã lựa chọn đối tượng nghiên cứu là ô tô tải nhỏ sử dụng động cơ diezel (bơm cao áp 
dãy), công thức bánh xe 4x2. 
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 
Việc điều khiển cùng lúc hai giải pháp hết sức phức tạp, vì vậy trong khuôn khổ luận án này 
chỉ nghiên cứu một phần của giải pháp điều khiển giảm công suất (mô men) động cơ thông qua điều 
khiển tải của động cơ nhằm giảm độ trượt của các bánh xe chủ động của ô tô khi hoạt động trên 
đường xấu trơn trượt và đồng nhất. 
1.4 Mục tiêu và phƣơng pháp nghiên cứu 
1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm được mẫu đầu hệ thống điều khiển giảm công 
suất động cơ nhằm hạn chế độ trượt quay của bánh xe chủ động trên ô tô tải nhỏ sản xuất lắp ráp tại 
Việt Nam khi chạy trên đường có hệ số bám thấp. 
1.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 
- Nghiên cứu lý thuyết. 
- Nghiên cứu thực nghiệm. 
1.5 Nội dung nghiên cứu 
- Nghiên cứu hệ thống hạn chế trượt quay bánh xe chủ động của ô tô, xây dựng mô hình mô 
phỏng chuyển động thẳng của ô tô; 
- Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô tải trên đường có hệ số bám khác nhau; 
- Nghiên cứu đề xuất thuật toán điều khiển và xác định các thông số của bộ điều khiển; 
 - Mô phỏng hệ thống điều khiển, xác định vùng làm việc của bộ điều khiển; 
- Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định đặc tính cục bộ, đặc tính ngoài của bơm cao áp 
dãy, đặc tính bộ điều tốc; 
- Thiết kế chế tạo bộ điều khiển, cụm cơ cấu chấp hành của hệ thống; 
- Thực nghiệm hoạt động của hệ thống. 
CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ 
Mô hình mô phỏng gồm mô hình động cơ, mô tả hệ thống truyền lực, mô hình bánh xe và mô 
hình chuyển động theo phương dọc của xe. 
Hình 2.1 Sơ đồ mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô 
2.1 Xây dựng mô hình mô phỏng 
4 
2.1.1 Xây dựng đặc tính tốc độ động cơ diezen 
Mô men động cơ có thể tính theo công thức sau:[37] 
(n )*
max(n )
. bca
bca
b
e e
b
Q
M M
Q
 (2.1) 
2.1.1.1 Xây dựng đặc tính ngoài của bơm cao áp: 
Đặc tính ngoài của bơm 
max(n )bcab
Q thể hiện mối quan hệ giữa lượng phun nhiên liệu với các 
số vòng quay khác nhau tại mức ga 100% ở chế độ thực nghiệm ổn định được xác định ở phần thực 
nghiệm bơm cao áp. 
2.1.1.2 Xây dựng đặc tính cục bộ của bơm cao áp: 
Đặc tính cục bộ của bơm 
(n )bcab
Q được xác định bằng thực nghiệm thể hiện mối quan hệ giữa 
lượng phun nhiên liệu với vận tốc góc của bơm cao áp ở các mức ga khác nhau. 
400 600 800 1000 1200 1400 1600
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
Van toc goc bom cao ap (v/p)
lu
o
n
g
 p
h
u
n
 n
h
ie
n
 l
ie
u
 (
c
m
3
/c
h
u
tr
in
h
)
100%
Hình 2.5. Đặc tính tốc độ ngoài của bơm cao áp 
400 600 800 1000 1200 1400 1600
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
Van toc goc bom cao ap (v/p)
lu
o
n
g
 p
h
u
n
 n
h
ie
n
 l
ie
u
 (
c
m
3
/c
h
u
tr
in
h
)
0%
20%
30% 40%
50%
60%
70%
80%
90%
10%
Hình 2.6. Đặc tính tốc độ của bơm cao áp 
2.1.1.3 Xây dựng mô hình bộ điều tốc cơ khí ly tâm đa chế độ 
Đặc tính đáp ứng trễ của vị trí thanh răng theo sự thay đổi vị trí của bàn đạp ga cần thiết được 
mô tả trong mô hình bơm cao áp. Hàm truyền của bộ điều tốc có dạng: 
1 1
1
W(s)
.sa b
 (2.2) 
Từ các kết quả thực nghiệm bơm cao áp. Ứng dụng công cụ System Identification Parameters 
trong Matlab, luận án xác định được các thông số của mô hình bộ điều tốc bơm cao áp (a1=0,2; 
b1=1). 
2.1.1.4 Xây dựng đặc tính mô men của động cơ 
Trong mô hình mô phỏng, đặc tính ngoài động cơ được đưa vào ở dạng bảng giá trị tham chiếu 
lookup tables- theo mối quan hệ như sau: 
Từ các đặc tính ngoài của bơm, đặc tính cục bộ của bơm, đặc tính ngoài động cơ, áp dụng công 
thức 2.1 luận án xây dựng đặc tính mô men của động cơ được thể hiện trên Hình 2.13 
5 
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
ne (v/p)
M
e
 (
N
m
)
Hình 2.12. Đặc tính ngoài động cơ 
0
800
1600
2400
3200
4000 0
20
40
60
80
100
0
80
160
240
320
muc ga (%)
ne (v/p)
M
e 
(N
m
)
Hình 2.13. Đặc tính mô men của động cơ 
2.1.2 Mô tả hệ thống truyền lực 
Hình 2.14. Sơ đồ hệ thống truyền lực 
 Phạm vi nghiên cứu của luận án chỉ giới hạn ở hiện tượng trượt quay trong trường hợp xe đi 
thẳng trên đường đồng nhất, khi đó vi sai không làm việc nên luận án không xét đến mô hình vi sai. 
Với các giả thiết như trên, luận án đã coi cả hệ thống truyền lực như một hệ thống có một tỉ số 
truyền cố định cho trước. 
2.1.3 Mô hình mô phỏng bánh xe 
Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động: 
 Phương trình chuyển động quay của bánh xe chủ động như sau: 
.
. . s x dq sd s xfJ M FM r (2.7) 
Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động: 
 Trên bánh xe bị động, khi chuyển động có các lực và mô men tác dụng sau: 
Hình 2.16. Lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động 
Phương trình chuyển động quay bánh xe bị động có dạng như sau: 
6 
.
. . fbx t x dtt tJ F rM (2.12) 
Quan hệ giữa hệ số bám dọc tức thời theo độ trượt. 
Trong mô hình mô phỏng, hệ số bám dọc được đưa vào mô phỏng bằng cách nội suy tuyến 
tính (sử dụng lookup table) ở từng điểm trên đường đặc tính quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ 
trượt của lốp xe ô tô nghiên cứu, lực bám dọc này phụ thuộc vào độ trượt  và đã được xác định từ 
thực nghiệm [3]. 
Hình 2.17 Quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt dọc[3] 
2.1.4 Mô hình mô phỏng động lực học theo phƣơng dọc của xe 
Hình 2.18. Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động 
 Phương trình chuyển động của xe theo phương dọc được viết như sau: 
..
. 2( )xs xtm x F F (2.27) 
Tổng hợp các phương trình mô tả chuyển động của ô tô trên đường thẳng gồm: 
7 
..
. 2(F F )xs xtm x 
. ( )xt zt x tF F  
. ( )xs zs x sF F  
.
. .qd s x fs xs dJ M M F r (2.30)
.
. .bxt t ft xt dJ M F r 
. .ft bt dM G f r 
. .fs bs dM G f r 
. .
2
e tl LH
x
M i k
M 
2.2 Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô khi hệ số bám thay đổi 
2.2.1 Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô trên đƣờng có hệ số bám thấp và cao: Kết quả 
mô phỏng quá trình khởi hành ở tay số 1 của ô tô có các thông số như trong Bảng 1.1 với các điều 
kiện của phương án PA1 được thể hiện trên các hình sau: 
Phƣơng án Thông số mô phỏng Mục đích 
PA1 
φ =0,3; φ =0,8 
Pin=(40;70;100)%; 
f=0,15 
Khảo sát quan hệ các thông số chuyển động của 
xe theo mức tải tại đường có hệ số bám thấp và 
cao. 
PA2 
φ=0,25:0,05:0,55 
Pin=(10÷100)%; 
f=0,15 
Khảo sát khả năng tăng tốc của ô tô với các mức 
tải trên đường có hệ số bám thấp khác nhau. 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
V
(m
/s
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
0.5
1
a
(m
/s
2
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
0.5
1
la
m
b
d
a
(x
1
0
0
%
)
Thoi gian(s)
phi=0,3
phi=0,8
Hình 2.20. Gia tốc ô tô, vận tốc ô tô và độ trượt 
bánh xe tại mức tải 40% 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
V
(m
/s
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
0.5
1
a
(m
/s
2
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
0.5
1
la
m
b
d
a
(x
1
0
0
%
)
Thoi gian(s)
phi=0,3
phi=0,8
Hình 2.21. Gia tốc ô tô, vận tốc ô tô và độ trượt 
bánh xe tại mức tải 70% 
Từ kết quả mô phỏng có thể thấy khi tăng mức tải động cơ (số vòng quay động cơ tăng) dẫn 
đến: Trên đường có hệ số bám cao: độ trượt của bánh xe chủ động của ô tô nhỏ và không phụ thuộc 
vào mức tải động cơ. Trên đường có hệ số bám thấp: độ trượt của bánh xe ô tô lớn và tỉ lệ với mức 
tải động cơ (tổng thời gian có độ trượt lớn ( >30%) ở các mức tải 40%; 70% và 100% tăng lên lần 
lượt là 7,1s; 10,1s và 13s ) bánh xe ô tô bị trượt rất lớn. 
Các kết quả mô phỏng đã phản ánh đúng mối quan hệ động lực học từ mô men động cơ cho 
đến độ trượt của bánh xe chủ động và gia tốc của ô tô. Mô hình mô phỏng có thể ứng dụng để khảo 
8 
sát, nghiên cứu hiện tượng trượt quay cũng như hạn chế trượt quay của bánh xe chủ động trong quá 
trình chuyển động trên đường xấu. Trên các đường có hệ số bám thấp tổng thời gian bánh xe chủ 
động có độ trượt ( >30%) tăng dần theo mức tải động cơ. 
2.2.2 Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô trên các đƣờng xấu có hệ số bám thấp 
 Ở nội dung này, luận án tiếp tục tiến hành mô phỏng quá trình khởi hành của ô tô trên các 
đường có hệ số bám thấp (φ=0,25:0,05:0,55) với các mức tải Pin=(10:10:100)% nhằm khảo sát ảnh 
hưởng của mức tải động cơ Pin tới khả năng tăng tốc của ô tô. 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
1
2
V
(
m
/s
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.5
1
a
(
m
/s
2
)
Pin10%
Pin20%
Pin30%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.5
1
la
m
b
d
a
(
x
1
0
0
%
)
Thoi gian(s)
Hình 2.23. Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô và độ trượt 
bánh xe ô tô khi tăng tốc trên đường có hệ số bám 
φ = 0,45 tại mức  ... ng cơ bước 2 pha YH42BYGH47. Để điều khiển cấp nguồn cho động cơ bước 2 
pha này, luận án lựa chọn mô đun công suất TB6600-4A. 
4.1.2.2 Thiết kế, lựa chọn các bộ phận: Để lắp ráp hoàn thiện cơ cấu chấp hành, luận án đã tìm 
hiểu lựa chọn và thiết kế chế tạo các chi tiết sau: Chọn cơ cấu thanh ray-con trượt; Chọn trục vít; 
Chế tạo khớp nối; Thiết kế đồ gá lắp động cơ 
4.1.2.3 Phƣơng án lắp đặt: Trong quá trình thực hiện, luận án đã tiến hành thử nghiệm lắp đặt cơ 
cấu nằm bên thân xe (ở phía dưới người lái xe). 
4.1.3 Bộ điều khiển: Hệ thống điều khiển hạn chế trượt quay thiết kế cho xe nghiên cứu sử dụng 4 
cảm biến để đo vận tốc góc của 4 bánh xe, là cơ sở để điều khiển mô men của động cơ (thông qua 
18 
mức độ dịch chuyển của thanh răng trong bơm cao áp) nhằm phù hợp với tình trạng trượt quay của 
bánh xe, từ đó giúp giảm độ trượt của bánh xe và sự ổn định của ô tô. Ngoài ra bộ điều khiển cần có 
thêm thông tin về trạng thái đạp ga của người lái thông qua cảm biến vị trí bàn đạp ga để xác định 
khả năng điều khiển của hệ thống. 
Hình 4.15 Cấu trúc bộ điều khiển điện tử của hệ thống 
Mạch in khi thiết kế và mạch in hoàn thiện lắp trên xe được thể hiện như trên Hình 4.17. 
Hình 4.17. Mạch in sau khi thiết kế và mạch in hoàn thiện 
4.2 Thực nghiệm hệ thống 
Sau khi đã chế tạo thử nghiệm cơ cấu chấp hành và bộ điều khiển. Luận án tiến hành các 
nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống trên đối tượng nghiên cứu. 
4.2.1 Mục đích và phƣơng pháp thực nghiệm 
a) Mục đích: Luận án thực nghiệm hoạt động của cơ cấu chấp hành và hoạt động của hệ thống đã 
thiết kế và lắp đặt trên xe nhằm đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống đã chế tạo thử nghiệm. 
b)Phƣơng pháp thực nghiệm: Thực nghiệm tại chỗ và khi chuyển động trong phòng thí nghiệm 
cũng như trên đường thực và tiến hành đo mức tải động cơ, mức điều khiển ga của người lái, vận 
tốc góc của các bánh xe ô tô trong trường hợp không có và có hệ thống điều khiển. 
4.2.2 Đối tƣợng thực nghiệm 
 Đối tượng của thí nghiệm là ô tô tải nhỏ sử dụng động cơ diezel (bơm cao áp dãy), công 
thức bánh xe 4x2 ở tay số 2 (chế độ không tải). Các thông số của xe thí nghiệm được thể hiện trong 
Bảng 1. 
4.2.3 Thiết bị thử nghiệm 
Để thực hiện quá trình thử nghiệm cần sử dụng thiết bị đo và các cảm biến đo mức ga của 
người lái, mức dịch chuyển cần bơm cao áp. 
 Các yêu cầu của thiết bị đo: 
19 
- Đồng bộ thời gian các tín hiệu được đưa về từ cảm biến; 
- Lưu trữ dữ liệu đo trên thẻ nhớ hoặc kết nối trực tiếp đến máy tính; 
- Hiển thị được trạng thái đang đo và ngừng đo. 
Hình 4.21. Bộ xử lý dữ liệu và giao diện hiển thị 
Hình 4.28. Giao diện phần mềm xử lý số liệu 
Các cổng vào: Gồm có 3 cổng vào: Giắc nguồn, giắc đo tín hiệu vận tốc góc bánh xe, giắc đo mức 
đạp ga của người lái quy về cơ cấu chấp hành và vị trí cần ga bơm cao áp. 
Các cổng ra: Các cổng này có chức năng truyền các dữ liệu đo từ các cảm biến về bộ lưu trữ và xử 
lý dữ liệu trên thẻ nhớ và trên máy tính. 
b) Phần mềm xử lý số liệu: Phần mềm có khả năng nhận dữ liệu từ thiết bị đo vận tốc góc của 4 
bánh xe độc lập, mức ga người điều khiển quy về cơ cấu chấp hành, mức dịch chuyển cần bơm cao 
áp, hiển thị đồ thị theo thời gian thực và lưu dưới dạng file.txt. 
4.2.4 Trình tự và kết quả thực nghiệm 
a. Thực nghiệm kiểm tra hoạt động của cơ cấu chấp hành 
Bảng 1: Thực nghiệm kiểm tra hoạt động của cơ cấu chấp hành 
Mục đích Nội dung thực nghiệm Nhận xét 
Đánh giá khả năng hoạt động 
của cơ cấu chấp hành 
Khi không điều khiển Hoạt động của cơ cấu 
chấp hành Khi có điều khiển 
Mức dịch chuyển cần bơm cao áp khi không điều khiển 
Mức dịch chuyển cần bơm cao áp khi có điều khiển 
Hình 4.29. Mức ga khi không điều khiển 
Độ dịch chuyển của bàn đạp ga quy về vị trí lắp CCCH trùng khớp với mức dịch chuyển cần 
bơm cao áp về quy luật tăng-giảm và giá trị mức ga. Như vậy, việc lắp đặt cơ cấu chấp hành không 
làm ảnh hưởng đến khả năng điều khiển của người lái ô tô. 
Khi có điều khiển: Đạp bàn đạp ga ở mức 100% sau đó điều khiển cơ cấu chấp hành, theo dõi sự 
thay đổi mức dịch chuyển cần bơm cao áp và độ dịch chuyển của bàn đạp ga quy về CCCH khi 
không có và khi có điều khiển cho kết quả như trên hình sau: 
20 
a. Độ dịch chuyển của bàn đạp ga quy về 
vị trí lắp CCCH 
b. Mức dịch chuyển cần bơm cao áp tương ứng 
với tín hiệu điều khiển gửi đến CCCH 
Hình 4.30. Mức ga khi có điều khiển 
Khi có bộ điều khiển mức dịch chuyển cần bơm cao áp động cơ tăng và giảm theo mức ga 
của người lái trừ đi mức ga điều khiển. 
b.Thực nghiệm hoạt động của hệ thống điều khiển 
Hình 4.31. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 
Bảng 4.6: Thực nghiệm hoạt động của hệ thống điều khiển 
Nội dung thí nghiệm Mục đích thí nghiệm Thông số đo 
TN1: Khởi hành trên nền xưởng công 
nghiệp, bôi mỡ ( =0,11;  =0,018) Đánh giá hiệu quả điều 
khiển của hệ thống 
Vận tốc góc các bánh xe, 
mức ga người lái và mức 
tải động cơ 
TN2: Trên nền bê tông phẳng - bùn 
sét ( =0,22;  =0,024) 
Kết quả thí nghiệm TN1: 
+ Khi không có điều khiển hệ thống: Kết quả đo vận tốc góc các bánh xe và độ trượt của các bánh 
xe chủ động trong trường hợp này được thể hiện trên các đồ thị Hình 4.37 và Hình 4.39 
21 
Hình 4.33 Vận tốc góc các bánh xe khi không 
 điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 
Hình 4.34. Độ trượt bánh xe chủ động khi không 
điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 
Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3 (rad/s) là 5,5s. Sau 5s (ở giây thứ 1146), độ 
trượt thực tế sai khác với độ trượt mong muốn ( =30%) là 46% và vẫn chưa xác lập. 
+ Khi có điều khiển hệ thống: Kết quả đo vận tốc góc các bánh xe và độ trượt của các bánh xe chủ 
động trong trường hợp này được thể hiện trên các đồ thị sau: 
Hình 4.35. Vận tốc góc các bánh xe khi có điều 
khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 
Hình 4.37. Độ trượt khi có điều khiển trên nền 
xưởng công nghiệp bôi mỡ 
Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3 (rad/s) là 4,9s, điều đó cho thấy xe đã tăng tốc 
nhanh hơn so với khi không có điều khiển. Khi bộ điều khiển hoạt động, sau 5s tác động độ trượt 
bánh xe chủ động đã xác lập quanh giá trị 50% (tức là sai lệch so với độ trượt mong muốn là 20%. 
22 
Bảng 4.7: Tổng hợp các kết quả thí nghiệm TN1 
 Trị số 
Điều khiển 
Sai lệch giữa độ trƣợt thực tế 
so với độ trƣợt mong muốn 
(λ>30%) sau 5 giây 
Thời gian các bánh xe bị động 
đạt vận tốc 2 rad/s(s) 
Không điều khiển 46% 5,5 
Có điều khiển 20% 4,9 
Mức độ cải thiện (%) 56,5% 10,9% 
Kết quả thí nghiệm TN2: 
+ Khi không có điều khiển hệ thống 
Hình 4.38. Vận tốc góc các bánh xe khi không có 
điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 
1046 1047 1048 1049 1050 1051 1052 1053 1054 1055
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
thoi gian (s)
l
a
m
b
d
a
(
x
1
0
0
%
)
lambda thuc te
lambda mong uoc
Hình 4.40. Độ trượt khi không có điều khiển trên 
đường bê tông cứng có bùn sét 
Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3 (rad/s) là 4,1s. Tổng thời gian có độ trượt lớn 
( >30%) là 6,8s. 
+ Khi có điều khiển hệ thống: Kết quả đo vận tốc góc các bánh xe và mức tải động cơ trong trường 
hợp này được thể hiện trên các đồ thị sau: 
Hình 4.41. Vận tốc góc các bánh xe khi có điều 
khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 
91 92 93 94 95 96 97 98 99
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
thoi gian (s)
la
m
b
d
a
(
x
1
0
0
%
)
lambda thuc te
lambda mong uoc
Hình 4.43. Độ trượt khi có điều khiển trên đường bê 
tông cứng có bùn sét 
Thời gian các bánh xe bị động đạt vận tốc 3(rad/s) là 2,4s, điều đó cho thấy xe đã tăng tốc 
nhanh hơn so với khi không có điều khiển. Tổng thời gian có độ trượt lớn ( >30%) là 3,6s. 
23 
Bảng 4.8: Tổng hợp các kết quả thí nghiệm TN2. 
 Trị số 
Điều khiển 
Tổng thời gian có độ trƣợt 
(λ>30%) (s) 
Thời gian các bánh xe bị 
động đạt vận tốc 2 rad/s (s) 
Không điều khiển 6,8 4,1 
Có điều khiển 3,6 2,4 
Mức độ cải thiện (%) 47,1% 41,5% 
 Từ các kết quả của TN1 và TN2 cho thấy khi có tác động của bộ điều khiển đã thực hiện: 
- Giảm được độ trượt của bánh xe chủ động và giảm tổng thời gian có độ trượt lớn. 
- Giảm được thời gian bánh xe bị động (tương ứng với vận tốc xe) tăng tốc từ 0 đến 2 rad/s. 
Độ trượt của bánh xe chủ động giảm và thời gian tăng tốc nhanh hơn sẽ làm tăng khả năng 
khởi hành của ô tô trên các loại đường xấu và trơn trượt. Điều này cho thấy hiệu quả của bộ điều 
khiển. 
4.4 Kết luận chƣơng 4 
Trong chương này, luận án đã tiến hành lắp đặt các cảm biến vận tốc góc bánh xe; thiết kế, 
chế tạo và lắp đặt cụm cơ cấu chấp hành điều khiển mức tải động cơ. 
 Thực hiện thiết kế, chế tạo bộ điều khiển điện tử nhằm hạn chế hiện tượng trượt quay của 
bánh xe chủ động. Luận án đã sử dụng thiết bị đo để phục vụ đo các thông số thực nghiệm phù hợp 
với điều kiện thực tế của luận án. 
Qua quá trình thực nghiệm, luận án tiến hành lắp đặt bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành đã 
chế tạo lên xe. Luận án thực hiện đo hành trình dịch chuyển của dây ga và vận tốc góc các bánh xe 
khi không có điều khiển và có điều khiển nhằm đánh giá hoạt động của cơ cấu chấp hành cũng như 
của cả hệ thống. Các kết quả thực nghiệm đã cho thấy hệ thống chống trượt quay bánh xe chủ động 
mà luận án nghiên cứu chế tạo có khả năng giảm tổng thời gian có độ trượt lớn  >30% của bánh 
xe chủ động và giảm được thời gian bánh xe bị động (tương ứng với vận tốc xe) tăng tốc lên 2rad/s. 
Kết quả thực nghiệm cụ thể trên 2 loại đường nền công nghiệp bôi mỡ và nền bê tông cứng – bùn 
sét cho thấy bộ điều khiển có khả năng giảm được (47,1÷ 56,5)% tổng thời gian có độ trượt lớn 
 >30% của bánh xe chủ động và giảm được thời gian bánh xe bị động (tương ứng với vận tốc xe) 
tăng tốc lên 2 rad/s từ (17,6÷ 46,7)%. 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Điều khiển hạn chế trượt quay cho ô tô là cần thiết nhằm tăng khả năng di chuyển của xe 
trên các đường xấu, trơn trượt. Trên thế giới, hệ thống này đã được lắp đặt nhiều cho các phương 
tiện đi lại và vận chuyển hàng hóa, đặc biệt những phương tiện làm việc trong điều kiện khắc nghiệt 
có hệ số bám giữa lốp và mặt đường rất thấp như vùng băng tuyết, đường bùn lầy, đường đá cấp 
phối... Hệ thống này góp phần nâng cao tính năng an toàn, khả năng chuyển động và phát huy lực 
kéo tại các bánh xe chủ động của ô tô góp phần tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính 
kinh tế, giảm cường độ làm việc cho người lái, giảm lượng nhiên liệu và giảm lượng khí thải độc 
hại, độ an toàn cho người sử dụng. Việc nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển và tiến hành lắp ráp, thử 
nghiệm thực tế nhằm hướng tới chế tạo hệ thống có khả năng hạn chế hiện tượng trượt quay bánh 
xe và lắp trên các ô tô tải đang lưu hành, góp phần hiện đại hóa các nhà máy ô tô và phục vụ những 
nghiên cứu trong đào tạo tại Việt Nam. 
24 
Hệ thống hạn chế trượt quay rất phức tạp, để nghiên cứu hoàn chỉnh hệ thống đòi hỏi nhiều 
nghiên cứu của các nhà khoa học với kinh phí và thời gian lớn. Với điều kiện nghiên cứu của mình, 
luận án mới tiến hành đề xuất hệ thống điều khiển hạn chế hiện tượng trượt quay thông qua một 
phần giải pháp điều khiển công suất động cơ. 
Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể kể đến như sau: 
1. Nghiên cứu đề xuất được hệ thống hạn chế hiện tượng trượt quay của bánh xe chủ động 
bằng cách điều chỉnh mức tải động cơ, xây dựng mô hình mô phỏng chuyển động thẳng 
của ô tô với các giả thiết đơn giản hóa mô hình. Luận án đã tiến hành thực nghiệm bơm 
cao áp nhằm xây dựng đặc tính cục bộ và đặc tính ngoài của bơm cao áp. Các đặc tính 
này là thông số đầu vào để xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ sử dụng trên đối tượng 
nghiên cứu cụ thể. 
2. Luận án đã đề xuất được hệ thống điều khiển, lựa chọn thuật toán điều khiển PID và xác 
định các tham số của bộ điều khiển thích hợp. Giá trị các tham số của bộ điều khiển PID 
của ô tô nghiên cứu đã được trình bày ở chương 3. Luận án đã tiến hành mô phỏng hệ 
thống điều khiển giảm công suất động cơ khi ô tô đi trên đường trơn trượt nhằm hạn chế 
hiện tượng trượt quay bánh xe chủ động, các kết quả mô phỏng cho phép nhận xét hiệu 
quả điều khiển của hệ thống. 
3. Luận án đã tiến hành chế tạo thử nghiệm mẫu cơ cấu chấp hành và bộ điều khiển ban 
đầu. Trong quá trình thực nghiệm, luận án tiến hành thực nghiệm trên 2 loại đường cụ 
thể: nền công nghiệp bôi mỡ và nền bê tông cứng – bùn sét. Luận án chưa có điều kiện 
tiến hành nhiều thực nghiệm ở các điều kiện chuyển động khác nhau, tuy nhiên các kết 
quả thu được từ thực nghiệm cụ thể đã cho thấy bộ điều khiển đã làm việc, làm giảm 
được tổng thời gian bánh xe chủ động có độ trượt lớn  >30% của bánh xe chủ động và 
giảm thời gian tăng tốc của ô tô từ đó nâng cao khả năng tăng tốc của ô tô. Các giá trị 
hiệu quả của bộ điều khiển khi thực nghiệm cụ thể trên 2 loại đường nền công nghiệp 
bôi mỡ và nền bê tông cứng – bùn sét đã được trình bày trong kết luận chương 4. 
Các kết quả bước đầu này của luận án cho thấy chúng ta có thể nghiên cứu để làm chủ 
công nghệ hạn chế trượt quay bánh xe, các mẫu cơ cấu chấp hành và bộ điều khiển mà 
luận án đã thiết kế chế tạo cũng có thể sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo nhằm làm 
chủ công nghệ hạn chế trượt quay bánh xe ô tô. 
4. Mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô do luận án thực hiện tuy còn đơn giản 
nhưng có thể tham khảo và sử dụng cho các nghiên cứu, phát triển tiếp theo về hệ thống 
hạn chế trượt quay bánh xe chủ động của ô tô. 
Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo: 
1. Tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hệ thống hạn chế trượt quay bánh xe chủ động bằng 
phương pháp điều khiển công suất động cơ với nhiều điều kiện làm việc khác của ô tô. 
Thực nghiệm hiệu chỉnh tìm ra các tham số của bộ điều khiển phù hợp với nhiều loại 
đường khác nhau; 
2. Nghiên cứu tích hợp với mô đun điều khiển mô men phanh làm cơ sở tiến tới hoàn thiện 
các hệ thống TCS; ESP; 
3. Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của hệ thống điều khiển đồng thời nghiên cứu áp dụng 
trên các mẫu xe tải khác nhau. 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA LUẬN ÁN 
[1] Trần Văn Thoan, Hồ Hữu Hải, Đàm Hoàng Phúc, Dương Ngọc Khánh (2017) Mô hình 
mô phỏng chuyển động của ô tô tải trên đường thẳng có hệ số bám khác nhau. Tạp chí Giao 
thông vận tải số tháng 7/2017, trang 79-81. 
[2] Trần Văn Thoan, Hồ Hữu Hải, Đàm Hoàng Phúc, Dương Ngọc Khánh (2017) Khảo 
sát đặc tính tăng tốc của ô tô tải trên đường có hệ số bám thấp. Tạp chí Cơ khí Việt Nam số 
9/2017, trang 57-62. 
[3] Trần Văn Thoan, Hồ Hữu Hải, Đàm Hoàng Phúc, Dương Ngọc Khánh (2018) Nghiên 
cứu khả năng điều khiển hệ thống động lực xe tải nhằm tăng khả năng cơ động của xe trên 
các loại đường trơn trượt khác nhau. Tạp chí Giao thông vận tải số tháng 3/2018, trang 77-
79. 
[4] Trần Văn Thoan, Hồ Hữu Hải, Đàm Hoàng Phúc, Dương Ngọc Khánh (2018) Thực 
nghiệm đánh giá hiệu quả hệ thống điều khiển công suất động cơ nhằm chống trượt quay 
bánh xe trên các loại đường trơn trượt khác nhau. Tạp chí Giao thông vận tải số tháng 
9/2018, trang 102-105.