Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Matlab – Stateflow mô phỏng bộ ECU điều khiển điện tử hệ thống điều khiển lực kéo TCS trên xe ô tô du lịch

ạm vi giới hạn hẹp quanh giá trị 
độ trượt %)3010(0   , hiệu quả tăng tốc 
và tính ổn định của xe là tốt nhất. 
Hình2.Đặc tính trượt, thể hiện sự thayđổi hệ số bám 
x , y theo 
3. Chương trình mô phỏng 
 Ứng dụng phần mềm Matlab – State flow mô 
phỏng các khối ECU trên hệ thống TCS, từ đó 
liên kết các khối để tạo thành mộthệ thống hoàn 
chỉnh. 
3.1. Giới thiệu phần mềm Matlab – Stateflow 
[4] 
 Matlab - Stateflow là công cụ hữu hiệu để mô 
phỏng hoạt động các cơ cấu trên ô tô, bao gồm 
các quá trình động lực liên tục hoặc gián đoạn và 
các ứng xử logic phức hợp gồm: 
 - Trạng thái (State): Mô tả phương thức hệ 
thống được điều khiển bởi các sự kiện, tình trạng 
làm việc hay không làm việc của các trạng thái 
luôn thay đổi theo các điều kiện và sự kiện. Có 
hai loại trạng thái là trạng thái loại trừ (OR) và 
trạng thái ngang hàng (AND). 
- Chuyển đổi (Transitions):Hành động chuyển đổi 
từ trạng thái này sang trạng thái khác của hệ 
thống thông qua một đối tượng gọi là “chuyển 
đổi”. Đó là đối tượng đồ hoạ (đối tượng nguồn) 
nối với một đối tượng khác (đối tượng đích), 
bằng một đường cong có mũi tên. Đối tượng 
nguồn là nơi chuyển đổi bắt đầu, đối tượng đích 
là nơi chuyển đổi kết thúc. Nhãn của một chuyển 
đổi xác định chuyển đổi đó; nhãn này có thể chứa 
thông tin của một sự kiện, một điều kiện. 
 - Sự kiện (Events): Khi sự kiện bắt đầu xảy 
ra, các trạng thái của sơ đồ Stateflow được đánh 
giá. Sự truyền đi một sự kiện sẽ kích hoạt một 
chuyển đổi hoặc kích hoạt một hoạt động nào đó. 
 - Dữ liệu (Data): Là những đối tượng phi đồ 
hoạ, được dùng để lưu giữ các giá trị bằng số 
trong sơ đồ Stateflow. 
 - Điều kiện (Condition): Là một mệnh đề 
logic, có giá trị đúng hoặc sai, xác định chuyển 
đổi xảy ra nếu mệnh đề đó đúng. 
 - Hành động (Acstions): Các hành động xảy 
ra khi khởi động mô hình, đó có thể là hành động 
chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác 
hoặc là hành động của một trạng thái. Các trạng 
thái có thể có các hành động đi vào, ở trong, đi ra 
và hành động nương theo sự kiện. 
3.2.Xây dựng bộ điều khiển điện tử ECU trung 
tâm của hệ thống TCS 
*) Thông số đầu vào của mô hình mô phỏng 
khối “bộ điều khiển ECU” gồm: 
+ Sp: Hiệu giá trị độ trượt của bánh sau bên 
phải và bánh trước bên phải. 
+ St: Hiệu giá trị độ trượt của bánh sau bên 
trái và bánh trước bên trái. 
+ Taidc: Tải động cơ thực tế. 
*) Thông số đầu ra của mô hình mô phỏng 
khối “bộ điều khiển ECU” gồm: 
- dktang1: Giá trị mở van tăng áp điều khiển 
phanh bánh sau bên phải. 
- dktang2: Giá trị mở van tăng áp điều khiển 
phanh bánh sau bên trái. 
- dkgiam1: Giá trị mở van giảm áp điều 
khiển phanh bánh sau bên phải. 
- dkgiam2: Giá trị mở van giảm áp phanh 
bánh sau bên trái. 
- dkv1: Điều khiển mở van xilanh phanh 
chính. 
- dkv2: Điều khiển mở van bình tích năng. 
- Giataidc: Điều khiển tăng, giảm mômen 
động cơ. 
Hình 3 thể hiện sơ đồ mô phỏng khối ECU 
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology |43
52 Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology 
trung tâm với các tín hiệu đầu vào và tín hiệu 
điều khiển đầu ra. 
*) Mô hình mô phỏng các trạng thái hoạt động 
của ECU trung tâm. 
Hình 4 mô tả các trạng thái hoạt động của 
ECU trung tâm gồm 2 quá trình điều khiển chính: 
Quá trình phanh bình thường và quá trình khi 
bánh xe xẩy ra hiện tượng trượt quay. 
a) Quá trình điều khiển van 
Hệ thống gồm 2 trạng thái làm việc: 
- Trạng thái trượt quay: Biến điều khiển mở 
van bình tích năng được đặt bằng 1 (dkv1=1), 
biến điều khiển mở van xi lanh phanh chính được 
đặt bằng 0(dkv2=0). 
- Trạng thái bình thường: Biến điều khiển 
mở xilanh phanh chính được đặt bằng giá trị 1 
(dkv1=1), biến điều khiển mở bình tích năng 
được đặt bằng 0 (dkv2=0). Việc chuyển đổi trạng 
thái xác định như sau: 
Hình 4.Sơ đồ điều khiển ECU trung t m 
- Chuyển đổi mặc định trạng thái phanh bình 
thường: biến điều khiển trượt được mặc định ở vị 
trí phanh bình thường. 
 - Chuyển đổi từ ba trạng thái (trượt quay) về 
trạng thái phanh bình thường: hiệu giá trị độ trượt 
lớn nhất S của bánh xe chủ động phải nhỏ hơn giá 
trị định trước (K1). 
 - Chuyển đổi từ trạng thái bình thường về 
trạng thái trượt quay: Giá trị độ trượt bánh xe lớn 
hơn giá trị định trước (K2) 
b) Quá trình điều khiển động cơ của ECU trung 
t m 
Gồm 2 trạng thái làm việc: Trạng thái làm 
việc khi có hiện tượng trượt quay và trạng thái 
Hình 3.Sơ đồ mô phỏng ECU trung tâm 
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology44|
 ISSN 2354-0575 
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology 53 
phanh bình thường (hình 5). 
Hình 5.Sơ đồ điều khiển mô men động cơ 
- Trạng thái trượt quay: Biến điều khiển 
giảm mô men động cơ được đặt bằng -3 
(GiaTaidc = -3) 
- Trạng thái tăng mômen: Biến điều khiển 
giảm mô men động cơ được đặt bằng 3 (GiaTaidc 
=3) 
- Trạng thái bình thường: Biến điều khiển 
giảm mô men động cơ được đặt bằng 0 (GiaTaidc 
=0) 
Điều kiện chuyển đổi như sau: 
- Chuyển đổi mặc định trạng thái giảm mô 
men: biến điều khiển trượt được mặc định ở vị trí 
giảm mômen. 
- Chuyển đổi từ 2 trạng thái (trượt quay) về 
trạng thái phanh bình thường: hiệu giá trị độ trượt 
lớn nhất S của bánh xe chủ động so với bánh 
trước ở hai phía trái phải nhỏ hơn giá trị định 
trước (K1) 
- Chuyển đổi từ trạng thái tăng mômen về 
trạng thái giảm mô men giá trị độ trượt của bánh 
xe lớn hơn giá trị định trước (K2) và tải động cơ 
phải nhỏ hơn tải động cơ yêu cầu 
([Taidc<Taiyc]); 
- Chuyển đổi từ trạng thái giảm mô men về 
trạng thái tăng mô men: giá trị độ trượt bánh xe 
lớn hơn giá trị định trước (K3). 
c) Quá trình điều khiển van ABS của ECU 
trung t m [5] 
Hoạt động theo yêu cầu của các điều kiện 
làm việc của hệ thống gồm 4 trạng thái làm việc 
thể hiện trong hình 6. 
- Trạng thái phanh bình thường: Biến điều 
khiển tăng áp đặt bằng 1 (dktang = 1), biến điều 
khiển giảm áp đặt bằng 0 (dkgiam = 0), trạng thái 
bơm hồi dầu đặt không làm việc (Bom ON = 0). 
- Trạng thái tăng áp: Biến điều khiển tăng áp 
được đặt bằng 1 (dktang = 1), biến điều khiển 
giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam = 0). 
Hình 6. Sơ đồ mô phỏng ECU van ABS 
- Trạng thái giữ áp: Biến điều khiển tăng áp 
được đặt bằng 0 (dktang = 0), biến điều khiển 
giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam = 0), trạng thái 
bơm hồi dầu được đặt làm việc (Bom ON = 1). 
- Trạng thái giảm áp: Biến điều khiển tăng 
áp được đặt bằng 0 (dktang = 0), biến điều khiển 
giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam = 0), trạng thái 
bơm hồi dầu được đặt làm việc (Bom ON = 1). 
Điều kiện của các chuyển đổi từ trạng thái 
này sang trạng thái khác được xác định như sau: 
- Chuyển đổi mặc định trạng thái phanh bình 
thường: khi ô tô chạy trên đường thì độ trượt của 
các bánh xe sẽ được chuyển đổi mặc định vào 
trạng thái phanh bình thường. 
- Chuyển đổi từ ba trạng thái (tăng áp, giữ 
áp, giảm áp) về trạng thái phanh bình thường: khi 
giá trị độ trượt của bánh xe phải nhỏ hơn giá trị 
trượt định trước, ở đây ta đặt S≤ Tr1. 
- Chuyển đổi từ trạng thái tăng áp về trạng 
thái giữ áp: giá trị độ trượt của bánh xe nhỏ hơn 
giá trị định trước (S<Tr2). 
- Chuyển đổi từ trạng thái giữ áp về trạng 
thái tăng áp: Giá trị độ trượt của bánh xe lớn hơn 
giá trị định trước (S>Tr3). 
- Chuyển đổi từ trạng thái giữ áp về trạng 
thái giảm áp: Giá trị độ trượt bánh xe nhỏ hơn giá 
trị định trước (S< Tr4). 
- Chuyển đổi từ trạng thái giảm áp về trạng 
thái giữ áp: Giá trị độ trượt của bánh xe lớn hơn 
giá trị định trước (S>Tr5). 
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology |45
 ISSN 2354-0575 
54 Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology 
*) Mô hình mô phỏng ECU động cơ: 
Để điểu khiển mô men sinh ra của động cơ 
thì chỉ cần điều chỉnh tải động cơ. Bằng cách dịch 
chuyển thanh răng bơm cao áp về phía tăng nhiên 
liệu hoặc vị trí giảm nhiên liệu, ứng với mỗi vị trí 
của thanh răng ta được một đường đặc tính mô 
men. Khi có hiện tượng trượt quay của các bánh 
xe chủ động, cảm biến tốc độ vòng quay trục 
khuỷu và cảm biến vị trí bàn đạp ga sẽ đưa tín 
hiệu tới ECU trung tâm ở đây các dữ liệu sẽ được 
phân tích, ECU trung tâm sẽ đưa tín hiệu điều 
khiển tới ECU động cơ. ECU động cơ sẽ điều 
khiển để giảm, giữ hay tăng mô men động cơ cho 
phù hợp với tín hiệu đưa tới. Để thử nghiệm mô 
hình mô phỏng, chúng tôi đã sử dụng số liệu hệ 
thống phanh và kết quả thí nghiệm trong đề tài 
thạc sỹ của tác giả Lại Năng Vũ [3]. 
Bảng 1. Bảng thông số thực nghiệm mô men 
ứng với các chế độ tải khác nhau 
Hình 7. MAP đặc tính động cơ 
Hình 7 thể hiện MAP đặc tínhđộng cơ được 
thiết lập dựa trên khối Lookup Table trong phần 
mềm Matlab - Simulink với dự liệu thực nghiệm 
được lấy từ bảng 1.*) Các bước tiến hành mô 
phỏng thực hiện qua các phương án khảo sát sau: 
Phương án 1: Tăng tốc từ 50% tải lên mức 
tải 100% cho đến khi đạt được vận tốc cho trước, 
khi hệ số bám của các bánh xe chủ động là như 
nhau. 
Phương án 2: Tăng tốc từ một chế độ ổn định 
lên mức tải 100% cho đến khi đạt được vận tốc 
cho trước, khi hệ số bám của bánh xe chủ động 
bên trái và bên phải khác nhau. 
4. Kết quả và thảo luận 
+ Kết quả ô tô đang chạy 50% tải sau đó 
tăng tốc từ từ lên 70% tải, 
hkmv /20,7.0max . 
Giai đoạn 1: Trong khoảng 0.5 s do ô tô 
chạy ở mức 50 % tải bánh xe chủ động chưa bị 
trượt, độ trượt bánh xe không thay đổi, hệ thống 
chưa hoạt động, mô men phanh bằng 0. 
Hình 8. Biểu diễn độ trượt của bánh xe chủ động chạy 
50% tải sau đó tăng tốc từ từ lên 70% tải,
hkmv /20,7.0max . 
Hình 9. Biểu diễn tải động cơ khi chạy 50% tải sau đó 
tăng tốc từ từ lên 70% tải,
hkmv /20,7.0max . 
Giai đoạn 2: Do tải động cơ tăng đều, từ 
mức 50% tải lên 70 %, độ trượt các bánh xe chủ 
động tăng dần theo đường tuyến tính khoảng 0.3 s 
độ trượt vượt ngưỡng điều khiển, tải động cơ 
0 1 2 3 4
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Thoi gian [s]
D
o 
tru
ot
Bannh ben phai
Banh ben trai
0 1 2 3 4
0
10
20
30
40
50
60
70
Thoi gian [s]
Ta
i d
on
g 
co
 [%
]
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology46|
 ISSN 2354-0575 
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology 55 
giảm xuống, mô men phanh tăng nhanh. 
Hình 10. Biểu diễn Mô men phanh của bánh xe chủ 
động cơ khi chạy50% tải sau đó tăng tốc từ từlên 70% 
tải, hkmv /20,7.0max 
Giai đoạn 3: Sau 1 s độ trượt bánh xe dần ổn 
định và nằm trong vùng cho phép, khi độ trượt 
giảm quá yêu cầu, tải động cơ, mô men phanh lại 
tăng giảm giúp độ trượt ổn định. 
Giai đoạn 4: Bánh xe chủ động không bị 
trượt nữa, độ trượt giảm dần về 0, tải động cơ 
tăng lên đạt tải yêu cầu, mô men phanh về 0 trong 
2.5 s. 
Hình 11. Biểu diễn độ trượt của bánh xeô tô khi tăng 
ngay từ đầu đạt 100% tải hệ số bám hai bên khác nhau 
hkmv /20,4.0,9.0 2max1max 
+ Kết quả mô phỏng với việc ô tô tăng tốc 
đột ngột ngay từ đầu đạt 100% tải nhưng hệ số 
bám hai bên khác nhau. Tác giả chọn hệ số bám 
của bánh xe với mặt đường có sự chênh lệch lớn, 
một bên 0.9 và một bên 0.4 với mục đích xác định 
khả năngcó thể điều khiển của ECU trong trường 
hợp xe mất ổn định có khả năng bị xoay ngang. 
hkmv /20,4.0,9.0 2max1max 
Giai đoạn 1: Do hệ số bám hai bên xe khác 
nhau nên bánh có hệ số bám thấp có độ trượt lớn, 
bánh có hệ số bám cao không bị trượt, giai đoạn 
này tải động cơ giảm mạnh còn 37% tải, mô men 
phanh truyền tới bánh xe bị trượt đạt giá trị lớn 
nhất, bánh không bị trượt mô men phanh có giá trị 
bằng 0, độ trượt bánh xe giảm nhưng vẫn nằm 
ngoài vùng điều khiển. 
Hình 12. Biểu diễn mô men động cơ khiô tô tăng tốc 
ngay từ đầu đạt 100% tải hệ số bám hai bên khác nhau 
hkmv /20,4.0,9.0 2max1max 
Giai đoạn 2:Do sự giảm tải và mô men 
phanh lớn nên độ trượt của bánh xe luôn nằm 
trong vùng điều khiển. 
Giai đoạn 3:Bánh xe không còn trượt nữa, 
tải động cơ tăng trở về giá trị tải yêu cầu, mô men 
phanh dần trở về giá trị 0. 
Hình 13. Biểu diễn mô men phanh động bánh xe chủ 
động khiô tô tăng tốc đột ngột từ đầu đạt 100% tải hệ 
số bám hai bên
hkmv /20,4.0,9.0 2max1max 
5. Kết luận 
 Qua việc mô phỏng bộ ECU điện tử trung 
tâm của hệ thống điều khiển lực kéo TCS ở các 
chế độ tải khác nhau ta nhận thấy rằng: 
- Đã nghiên cứu, đánh giá được quá trình 
0 1 2 3 4
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
Thoi gian [s]
M
p 
[N
.m
]
Banh sau ben phai
Banh sau ben trai
0 1 2 3 4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Thoi gian [s]
D
o 
tru
ot
Banh chu dong ben phai
Banh chu dong ben trai
0 1 2 3 4
0
20
40
60
80
100
Thoi gian [s]
Ta
i [
%
]
0 1 2 3 4
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
Thoi gian [s]
M
p 
[N
.m
]
Banh chu dong co he so bam 0.4
Banh chu dong co he so bam 0.9
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology |47
 ISSN 2354-0575 
56 Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology 
điều khiển của ECU trên hệ thống TCS. 
- Đã thể hiện được mối quan hệ giữa các 
thông số như độ trượt, tải động cơ, mô men phanh 
thay đổi theo thời gian. 
- Đã mô tả được quá trình làm việc của ECU 
trên hệ thống TCS, cũng như phân tích và đánh 
giá mức độ ảnh hưởng của các thông sốđộ trượt, 
tải động cơ, mô men phanh đến hiệu quả tăng tốc 
củaxe ô tô. 
- Quá trình chạy mô hình mô phỏng bằng 
phần mềm Matlab – Stateflow cho kết quả phù 
hợp với đường đặc tính lý thuyết của hệ thống 
TCS.
 Tài liệu tham khảo 
[1]. Thống kê của Cục Cảnh sát giao thông đường bộ - đường sắt (C67), 2014. 
[2]. Lại Năng Vũ, Tổng hợp bộ điều khiển điện tử và mô phỏng hệ thống phanh có ABS trên ô tô du 
lịch-Luận văn thạc sỹ, 2008. 
[3]. Toyota Service training, ABS & Hệ thống điều khiển lực kéo - công ty Toyota Việt Nam, 1998. 
[4]. Đồng Minh Tuấn – Khảo sát, ứng dụng logic mờ trong chẩn đoán hư hỏng hệ thống phanh chính 
dựa trên xe cơ sở xe Kia 2700II, đề tài khoa học cấp trường, mã số: UTEHY.L.2019.14. 
[5]. Matlab & Simulink –Nguyễn Phùng Quang, 2000. 
RESEARCHANDAPPLICATIONOF MATLAB - STATEFLOW SOFTWARE FOR SIMULATING 
THE ECU ELECTRONIC OF TRACTION CONTROLSYSTEM ONCARTRAVEL 
Abstract: 
 This paper presents the main results of the study process of the ECU control center on traction 
control system (TCS). Perform simulation controller by software Matlab - stateflow, thereby clarifying 
the physical processes occurring in the control of the ECU. Initial results showed that, with some 
working mode of the system (TCS), the engine torque parameter, brake pressure, the slip was ECU 
controller matches the actual curve system. 
Keywords: ECU control center, traction control system (TCS).