THUYET MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MOBILE ROBOT CĨ ÁP DỤNG THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: MAI ANH VŨ MSSV: 15146293 TRẦN MINH THỨC MSSV: 15146266 NGUYỄN VŨ KHÁNH MSSV: 15146183 Khoá: 2015 – 2019 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MOBILE ROBOT CĨ ÁP DỤNG THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: MAI ANH VŨ MSSV: 15146293 TRẦN MINH THỨC MSSV: 15146266 NGUYỄN VŨ KHÁNH MSSV: 15146183 Khoá: 2015 – 2019 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ KHÍ MÁY CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự Do – Hạnh phúc ********** BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: MSSV…………………… Họ tên sinh viên: MSSV…………………… Họ tên sinh viên: MSSV…………………… Ngành: Tên đề tài: Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS VŨ QUANG HUY NHẬN XÉT 1.Về nội dung khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không: Đánh giá loại: Điểm: .(bằng chữ)………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20 Giáo viên hướng dẫn (kí ghi rõ họ tên) KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ KHÍ MÁY CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự Do – Hạnh phúc ********** BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: MSSV…………………… Họ tên sinh viên: MSSV…………………… Họ tên sinh viên: MSSV…………………… Ngành: Tên đề tài: Họ tên giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT 1.Về nội dung khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không: Đánh giá loại: Điểm: .(bằng chữ)………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20 Giáo viên phản biện (kí ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN  Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhóm em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè xung quanh Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn TS VŨ QUANG HUY tận tính hướng dẫn, bảo nhóm suốt q trình để hồn thành đồ án Em xin cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh dạy dỗ cho chúng em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp nhóm có sở lý thuyết tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Và em xin cảm ơn thầy BÙI HÀ ĐỨC giúp đỡ nhóm em q trình lập trình code Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viê suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp Với điều kiện thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế, đồ án khơng thể tránh thiếu sót Chúng em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để nhóm có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức, phục vụ tốt cho công việc thực tế sau Nhóm em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 Đặt vấn đề tính thiết yếu đề tài: 2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài CHƯƠNG 2: NỘI DUNG Lý thuyết 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.1.1 Giới thiệu Quadcopter 1.1.2 Cấu tạo Quadcopter 1.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình tốn Quadcopter : 1.2.1 Lý thuyết điều khiển Quadcopter 1.2.2 Các bậc tự quadcopter 11 1.2.3 Các trạng thái làm việc Quadcopter 12 CHƯƠNG : THIẾT KẾ 18 Thiết kế khí 18 1.1 Tổng quan thông số kỹ thuật 18 1.2 Cơ sở tính tốn chọn động 21 2: Thiết kế điện 22 2.1 Cấu tạo mạch điện điều khiển nguồn cấp 22 2.2 Shematic liên kết nối 28 2.3 Mơ hình mạch pcb 29 Chương : BỘ ĐIỀU KHIỂN 31 Tổng quan điều khiển 31 1.1 Yêu cầu thực tế 31 1.2 Các vấn đề thực tế sai số 32 1.3 Bài toán điều khiển 35 Tổng quan khối điều khiển 40 2.1 Khối điều khiển Quadcopter 40 2.2 Khối điều khiển điều khiển 41 2.3 Từ toán sang phần mềm 41 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 42 Tài liệu tham khảo : 43 DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1:Bức ảnh drone trang Hình 2: Ảnh chụp hồ sen Drone trang Hình 3: Drone thực công việc shipper trang Hình 4: Drone hỗ trợ phóng viên lúc làm việc trang Hình 5: Khảo sát cơng trình xây dựng, dàn khoan dầu khí trang Hình 6: Vận chuyển hàng hoá, thuốc men, đồ cứu trợ trang Hình 7: Quadcopter trang Hình : Cấu tạo Quadcopter trang Hình : Tổng quan vấn đề trang 10 Hình 10: Trạng thái bay Quadcopter trang 10 Hình 11 : Các bậc tự quadcopter trang 11 Hình 12: Chuyển động quadcopter trang 12 Hình 13: Trạng thái lơ lửng trang 12 Hình 14: Trạng thái bay lên/xuống trang 13 Hình 15: Trạng thái nghiêng trái/phải trang 14 Hình 16: Trạng thái lật trước/sau trang 15 Hình 17: Trạng thái xoay qua trái/phải trang 16 Hình 18: Khung quadcopter trang 18 Hình 19: esc điều chỉnh tốc độ động 30A trang 19 Hình 20: động brushless (mẫu XXD 2212-2200kv) trang 19 Hình 21: cánh quạt( thuận, nghịch) 10x06 trang 20 Hình 22: Hình ảnh thực tế quadcopter trang 21 Hình 23: Tổng quan số đồ khối điều khiển trang 22 Hình 24: Mạch điều khiển trang 22 Hình 25: Cảm biến gyro MPU6050 trang 23 Hình 26: Cảm biến độ cao HC - SR04 trang 23 Hình 27: Cảm biến áp suất(optional) trang 24 Hình 28: Vi điều khiển stm32 trang 25 Hình 29: Bộ thu phát tín hiệu RF trang 26 Hình 30: Pin Li – Po trang 27 Hình 31: Shematic liên kết nối trang 28 Hình 32: Mạch trước mạch sau pcb trang 29 Hình 33: Mạch pcb thực tế trang 30 Hình 34: Thuật tốn điều khiển trang 38 Hình 35 : Sơ đồ khối điều khiển trang 40 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 1:Bức ảnh drone Phương tiện bay khơng người lái hay máy bay không người lái, viết tắt tiếng Anh UAV (Unmanned aerial vehicle) tên gọi chung cho loại máy bay mà khơng có người lái buồng lái, hoạt động tự lập thường điều khiển từ xa từ trung tâm hay máy điều khiển Theo phát triển cơng nghệ có dạng UAV: - Máy bay theo nghĩa truyền thống trang bị hệ thống điều khiển lái tự động, gọi UAS , xuất từ năm 1950 phục vụ việc thám trinh sát chiến trường Loại tổ hợp máy bay có khả tự động hóa hoạt động máy bay cao, khơng địi hỏi trang thiết bị hàng không đặc chủng - Phương tiện bay kiểu mới, chế tạo đa dạng, có kích thước cơng suất động nhỏ đến trung bình, gọi drone Trang - Các drone có lắp camera để quan sát, Việt Nam thường gọi "flycam" Để thuận tiện điều khiển thao tác drone có nhiều cánh quạt, thường Ứng dụng UAV drone tăng lên mạnh mẽ, từ mục đích quân nghiên cứu khoa học, điện ảnh - truyền hình, nơng nghiệp, thương mại, vận chuyển, giải trí Đặt vấn đề tính thiết yếu đề tài: Hiện ngành kỹ thuật điều khiển tự động hóa phát triển người tạo loại máy móc thiết bị đại việc sản xuất từ tay chân người ngày cơng việc sản xuất, chế tạo chuyển sang tự động Đặc biệt vài thập kỉ qua, máy bay không người lái quy mô nhỏ sử dụng cho nhiều ứng dụng Nhu cầu máy bay có khả động khả bay lượn lớn dẫn đến gia tăng việc nghiên cứu Máy bay điều khiển từ xa Drone có lẽ khơng cịn xa lạ với giới công nghệ - Tính thiết yếu với sống :  Chụp ảnh, quay phim giải trí từ cao Hình 2: Ảnh chụp hồ sen Drone Trang ... TS VŨ QUANG HUY SVTH: MAI ANH VŨ MSSV: 15146293 TRẦN MINH THỨC MSSV: 15146266 NGUYỄN VŨ KHÁNH MSSV: 15146183 Khoá: 2015 – 2019 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT... Đánh giá loại: Điểm: .(bằng chữ)………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20 Giáo viên hướng dẫn (kí ghi rõ họ tên) KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN