Page 98 - Tạp chí Giao Thông Vận Tải - Số Tết Âm Lịch

SỐ 1+2 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

độ xe từ 0 đến 50 km/h. Bộ điều khiển dự báo PI trên cơ sở 2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA XE ĐIỆN
mô hình mờ T-S cho điều khiển tốc độ của EV, có tính toán 2.1. Cấu trúc của hệ thống điều khiển tốc độ xe điện
tới bất định tham số của xe [4], cho thấy xe bám được độ Hệ thống điều khiển tốc độ của xe điện bao gồm mô
độ đặt điều khiển, tuy nhiên thuật toán phức tạp. Việc sử hình toán học của xe điện và bộ điều khiển tốc độ như
dụng logic mờ để thiết kế bộ điều khiển sử dụng phanh Hình 2.1. Trong đó: r(t) - Tốc độ đặt điều khiển; y(t) - Tốc độ
hãm tái sinh để nâng cao hiệu suất của xe được đề cập đầu ra của xe; u(t) - Điện áp điều khiển cấp cho động cơ
trong [5]. Cấu trúc bộ điều khiển mờ [5] có 3 đầu vào là tốc điện; e(t) - Sai lệch tốc độ.
độ của xe, trạng thái sạc của pin (state of charge - SOC) và
lực phanh của xe, đầu ra là hệ số tỷ lệ giữa lực phanh hãm
tái sinh trên tổng lực phanh của xe.
Bộ điều khiển phi tuyến để điều khiển tốc độ cho EV
sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo Chebyshev (CNN) với chức
năng ước lượng các thành phần phi tuyến chưa biết để Hình 2.1: Cấu trúc của hệ thống điều khiển tốc độ xe điện
tính toán giá trị điều khiển theo luật backstepping và giá 2.2. Mô hình toán học của xe điện
tính toán bộ điều khiển CNN thích nghi tối ưu [6]. Mặc dù Động lực học của hệ thống xe điện bao gồm hai phần
[6] đã nâng cao được chất lượng điều khiển tốc độ của xe chủ yếu đó là động lực học của xe và động lực học của hệ
và điện áp điều khiển phù hợp với dải điện áp cho phép thống động cơ điện. Mô hình hệ thống xe điện [1, 3, 13],
của động cơ DC, tuy nhiên thuật toán điều khiển phức tạp. Hình 2.2 là sơ đồ khối của hệ thống xe điện. Các lực tác
Thiết kế bộ điều khiển bền vững tốc độ của EV với động động lên xe đang chạy như Hình 2.3.
cơ truyền động là động cơ PMSM được đề cập trong [7,
8]. Bộ điều khiển được thiết kế dựa trên chuẩn H∞ kết
hợp với bất đẳng thức ma trận tuyến tính (LMI) cho cả bộ
điều khiển dòng điện và bộ điều khiển điện áp cho động
cơ PMSM [7]. Trong khi đó [8] sử dụng chuẩn H∞ để thiết
kế bộ điều khiển giảm bậc cho điều khiển tốc độ và điều
khiển mô-men xoắn của động cơ PMSM. Kết quả cho thấy Hình 2.2: Hệ thống xe điện [1, 3, 13]
bộ điều khiển [8] cho đáp ứng điều khiển tốt hơn phương
án sử dụng bộ PID.
Các công trình gần đây cũng quan tâm đến nâng cao
chất lượng điều khiển tốc độ của xe điện và xe lai điện.
Trong [11] đã đưa ra bộ điều khiển tốc độ bền vững được
thiết kế dựa trên logic mờ, đem lại chất lượng điều khiển
tốc độ xe là tốt mặc dù tham số của xe thay đổi, tuy nhiên Hình 2.3: Lực tác động khi xe đang chạy [1, 3, 13]
bộ điều khiển lại thiết kế trực tiếp cho điều khiển tốc độ Hệ thống động cơ điện được kết nối với hệ thống xe
của xe lai điện. Trong [12] đưa ra bộ điều khiển tốc độ của thông qua bộ truyền động hộp số. Trong xe điện thực tế,
xe có tính tác động nhanh dựa trên logic mờ để áp dụng người lái xe cung cấp tín hiệu điều khiển thông qua bàn
cho xe lai điện, mặc dù chất lượng điều khiển được nâng đạp ga/phanh dưới dạng tăng/giảm tốc độ tới bộ điều
cao, tuy nhiên cấu trúc bộ điều khiển là phức tạp. Công khiển của hệ thống đẩy. Động cơ điện được sử dụng trong
trình [13] đã đưa ra bộ điều khiển R-PID để điều khiển ổn hệ thống xe điện là động cơ điện một chiều, động cơ này
định tốc độ của xe điện đã tính toán tới các tham số của xe kết nối với hệ thống xe thông qua bộ truyền động, bao
thay đổi và độ dốc của mặt đường. Bộ điều khiển là PID do gồm hệ thống bánh răng. Theo đó, tốc độ của động cơ DC
vậy có tính đơn giản và đã điều khiển được tốc độ xe điện, được điều khiển để điều khiển tốc độ xe điện thực tế.
tuy nhiên chất lượng chưa được cao. * Động lực học của xe:
Bài báo này đưa ra thiết kế bộ điều khiển phi tuyến Các yếu tố chính ảnh hưởng đến động lực học của
NR-PID cho điều khiển tốc độ của xe điện, đảm bảo ổn xe là tình trạng đường, lực cản khí động học, độ dốc của
định bền vững khi tham số xe thay đổi và chịu ảnh hưởng đường, tăng tốc… Sau khi tính toán đến các yếu tố này,
của độ dốc mặt đường. Đầu tiên là đưa mô hình xe điện phi động lực học của xe được viết như sau [1, 3, 13].
tuyến về mô hình xe điện xấp xỉ tuyến tính với các bất định (1)
tham số, tiếp theo sử dụng phương pháp phân miền D để
tìm miền ổn định bền vững, thiết kế được bộ điều khiển Trong đó: µ - Hệ số lực cản lăn; m - Khối lượng của xe
rr
R-PID. Sau đó, thiết kế thêm một thành phần phi tuyến để điện; g - Gia tốc trọng trường; p - Tỷ trọng của không khí;
kết hợp với bộ R-PID. Bộ NR-PID là sự kết hợp giữa R-PID A - Diện tích mặt trước của xe; C - Hệ số lực cản; v - Tốc độ
d
và thành phần phi tuyến, do đó nó vẫn đảm bảo được của xe; j - Góc dốc (độ dốc) của đường mà xe di chuyển.
tính đơn giản và dễ thực hiện. Cuối cùng là thực hiện mô Giá trị m trong (1) là một hằng số rất nghiêm ngặt, nó bao
phỏng đánh giá chất lượng điều khiển của bộ NR-PID mà gồm khối lượng xe M và khối lượng hành khách ΔM, nghĩa
bài báo đề xuất. Các kết quả mô phỏng được đánh giá so là m = M + ΔM. Do đó, m thay đổi theo thời gian và không
sánh với các kết quả của công trình [13]. phải là hằng số.

97