(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ

(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VŨ VĂN TIẾN ĐIỀU KHIỂN PID ỨNG DỤNG CHO ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BAY LOẠI BỐN ĐỘNG CƠ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 852 02 16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS PGS.TS Lê Bá Dũng Thái Nguyên - 2020 ii LỜI CAM ĐOAN Tên là: Vũ Văn Tiến Sinh ngày:11 tháng 07năm 1987 Học viên lớp CĐK17A – KTĐK&TĐH,Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Ngun Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu nêu luận văn trung thực Những kết luận luận văn chưa công bố công trình Mọi thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Thái Nguyên, tháng 11 năm 2020 Tác giả luận văn Vũ Văn Tiến iii LỜI CẢM ƠN Tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Bá Dũng- người hướng dẫn , giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tôi xin trân thành cảm ơn ác thầy cô giáo Khoa công nghệ tự động hóa trường đại học cơng nghệ thơng tin truyền thơng thái ngun đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văm Tơi xin chân thành cảm ơn Phịng Đào Tạo, phòng ban, Khoa sau đại học, Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường đại học công nghệ thông tin truyền thông thái nguyên tạo điều kiện thuận lợi mặt để tơi hồn thành khóa học Thái Ngun, tháng 11 năm 2020 Tác giả luận văn Vũ Văn Tiến iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - PID: điều chỉnh tỷ lệ vi tích phân - PIC: Máy tính khả trình thơng minh - DOF: Bậc tự - LQR: Điều khiển toàn phương - UAV: Phương tiện bay khơng người lái v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Breguet - Richet Gyroplane 0.1 Hình Dạng Quadrotor Hình Chiếc Quattrocopter Hình Chiếc X4 flyer Mark II 0.1 Hình Hệ tọa độ với Quadrotor 12 Hình Mơ hình động lực học Quadrotor……………………………… 23 Hình 2 Mơ hình điều khiển độ cao 23 Hình Mơ hình điều khiển độ cao tư 24 Hình Mơ Hình điều khiển vị trí 26 Hình Sơ đồ điều khiển PID 27 Hình Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị Kp (Ki Kd số) 28 Hình Đồ thị PV theo thời gian, tương ứng với giá trị K i 30 Hình Đồ thị PV theo thời gian, với giá trị Kd (Kp and Ki khơng đổi) 31 Hình Sơ đồ khối hệ kín có điều khiển PID…………….…43 Hình Mơ hình ổn định hệ động 44 Hình 3 Thiết bị bay nghiêng với trục x thẳng trục y ngang sau 47 Hình Sơ đồ mơ Matlab-Simulink cho thiết bị bay theo z thẳng đứng trục y ngang 48 Hình Đáp ứng góc cuộn 49 Hình Đáp ứng trục y 49 Hình áp ứng trục Z 50 Hình 8.Thiết bị bay thay đổi theo truc y thẳng trục x ngang 51 Hình Sơ đồ mô Matlap – Simulink cho thiết bị bay theo Z thẳng đứng trục X ngang 52 Hình 10 Đáp ứng góc 𝜽 53 Hình 3.11 Đáp ứng trục x 53 vi Hình 12 Đáp ứng trục Z 54 Hình 13 Sơ đồ mô Matlab- simulink cho thiết bị bay theo z thẳng đứng 55 Hình 3.14 Đáp ứng trục Z 56 vii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH VẼ v MỤC LỤC vii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA QUADROTOR 1.1 Giới thiệu khái quát QUADROTOR 1.1.1 Lịch sử hình thành phát triển QUADROTOR 1.1.2 Một số ưu điểm nhược điểm QUADROTOR 10 1.2 Tính chất động lực học củaQUADROTOR 11 1.2.1 Các hệ tọa độ 11 1.2.2 Động lực học cánh quạt 12 1.2.3 Phân tích động lực học quadrotor 13 1.2.4 Ma trận chuyển đổi 16 1.2.5 Tính chất phi tuyến động học QUADROTOR 18 1.3 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: CÁC THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUADROTOR 21 2.1 Các thuật toán điều khiển choQUADROTOR 21 2.1.1 Mơ hình điều khiển cho QUADROTOR 22 2.1.2 Điều khiển độ cao 23 2.1.3 Bộ điều khiển độ cao tư 24 2.1.4 Điều khiển vị trí 25 2.2 Lý thuyết điều khiển PID 27 2.2.1.Khâu tỉ lệ 28 viii 2.2.2 Drop (độ trượt) 29 2.2.3.Khâu tích phân 30 2.2.4 Khâu vi phân 31 2.2.5 Các hạn chế điều khiển PID 32 2.2.6 Các cải tiến điều khiển PID 34 2.3 Kết luận chương 40 CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO THIẾT BỊ BAY LOẠI ĐỘNG CƠ 41 3.1 Bài toán điều khiển thiết bị bay 41 3.2 Mơ hình động học Bộ điều khiển PID cho thiết bị bay loại động 42 3.3 Thiết kế PID cho điều khiển thiết bị bay loại đông 43 3.4 Mô 45 3.4.1 Dữ liệu Quadrotor 45 3.4.2 Mơ vị trí QUADROTOR 45 3.5 Kết luận chương 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 LỜI MỞ ĐẦU Ngày mơ hình máy bay, tơ, tầu ngầm dạng mini khơng phục vụ việc giải trí vui chơi mà cịn xuất nhiều lĩnh vực qn hay khoa học vũ trụ người áp dụng chúng, tính ưu việt có khả hoạt động tự động điều khiển từ xa, có khả hoạt động nơi mà người khó tiếp cận Ngồi cịn ứng dụng rộng rãi số lĩnh vực quan sát núi lửa, kiểm tra môi trường, gieo trồng, phun thuốc trừ sâu nơng nghiệp Chính có nhiều ứng dụng em chọn số đề tài điều khiển máy bay Là đề tài đòi hỏi kiến thức tổng hợp nhiều lĩnh vực khí, động lực học, mạch điều khiển, giao tiếp máy tính, truyền nhận tín hiệu, lập trình,… Sau hai năm học tập trường đại học công nghệ thông tin truyền thông , đào tạo tiếp thu kiến thức đại tiên tiến lĩnh vực tự động hóa Với mong muốn ứng dụng vào thực tế cao nên em muốn nghiên cứu tìm hiểu thành tựu khoa học để có nhiều hội hiểu biết thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học Vì lý em chọn đề tài nghiên cứu “Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ.” Nội dung luận văn ứng dụng phương pháp điều khiển PID cho thiết bị bay loại bốn động trình bày chương sau: Chương 1: Tính chất động học động lực QUADROTOR Chương Các thuật toán điều khiển QUADROTOR Chương 3: Bộ điều khiển PID cho thiết bị bay loại động Với thời gian kiến thức có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong góp ý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, tháng năm 2020 Tác giả luận văn Vũ Văn Tiến ... chọn đề tài nghiên cứu ? ?Điều khiển PID ứng dụng cho điều khiển thiết bị bay loại bốn động cơ. ” Nội dung luận văn ứng dụng phương pháp điều khiển PID cho thiết bị bay loại bốn động trình bày chương... 41 3.1 Bài toán điều khiển thiết bị bay 41 3.2 Mô hình động học Bộ điều khiển PID cho thiết bị bay loại động 42 3.3 Thiết kế PID cho điều khiển thiết bị bay loại đông 43 3.4 Mô... cho quadrotor ứng dụng số lý thuyết điều khiển phổ biến: Bộ điều khiển PID, điều khiển toàn phương tuyến tính LQR, điều khiển mờ Fuzzy logic, ứng dụng điều khiển bền vững, điều khiển phản hồi