Thiết kế bộ điều khiển ho máy bay không người lái uav

Lê Giang Nam.. Lê Giang Nam.

Gi i thi u v    UAV

Khái ni m v UAV

 UAV có th  u khi n t xa (b i m t     u khin ng i t i m t tr   u khi n trên m t) ho  t bay theo các l c l p trình t s n, ho c theo s     u khi n c a các h    thng máy tính phc tp

nmanned Aerial Vehicle System-           (Unmanned Aerial System- 

Các ng d ng c a UAV

 ra khái ni nghiên c u UAV Lúc y, Tesla tin r  s là m  trên chi

1919, nhà sáng ch Elmer Ambrose Sperry th nghi m thành công vi c dùng thi    t

13 b d t tàu chic ngo t ti p theo   din ra vào th p niên 1950 khi L c th nghi   ti n hành các phi v do thám t xa n bay có th   tr  n 18 km Lo i UAV này là 

c phát tri n d a trên h  ng gi a L i Công ty hàng không Ryan Ryan Firebee có nhi u phiên b n tiêu chu n có chi u dài kho ng 7 m, s i cánh 3.9 m, tr n bay 18 km, t       t kho ng 1.100 km/gi   s c hong liên t c trong 75 phút Nó có th   c

 máy bay mng là lo n t i C-130 Dòng Ryan Lightning Bug là m t bi n th c   a loi Ryan Firebee [1]

c trin khai t không quân Biên  Hòa (Vi t Nam) và U-   ti n hành do thám mi n B c Vi t Nam,    Trung Qu c, Lào và Campuchia Lúc b y gi  , loi UAV này mang nhi m v trinh  

m t p trung chi i không, ch p hình, quay  phim và c nh v m    máy bay M ti n hành t n công Ti    cuc chi n tranh c a M UAV càng ngày xu t hi n t     ng xuyên và n m gi v   trí quan tr

  n t 2010 s  ng UAV trong biên ch c a lc

 t 136 l n, t  n 6800 chi c D báo, kho   ti s ng các UAV quân s c a M   s n  ng UAV cc kh i quân s NATO là 75310 chi  

 c tri n khai kho  c u, ch t o các UAV [2]   

Nhng m u UAV n i ti  ng trên th ng quân s th gi i do có nh ng tính    

 thu t n i b  ng h u ích l n, t m bay xa và th i gian bay dài     là [3]: Euro Hawk (M ), RQ-4 Global Hawk (M ), RQ-7A Shadow 200/400/600  (M ),  Chacal-2 (Pháp), Dasault Neuron (Pháp), Eagle Eye(CIIIA), RQ-8A/MQ-8 FireScout (M ), A160 Hummingbird (M ), ElbitHermes 180/450/900/1500 (M  ), MQ-1 Predat (M), IAI Searcher II (Israel),MQ-9 Reaper (M ), Sperwer MkII (Pháp), Patroller (Pháp), Barracuda-2 c), X-47B Pegasus (M ), Aerostar (Israel), Zephyr (Anh), Avenger (M ) và Falco (Ý) 

 - t t   t , t m bay 1.100 km và trn bay 7.6 km, có th ho   ng liên t c trong 24 gi mà không c n ti   p thêm nhiên li u, mang theo các lo i tên l  t AGM-114 Hellfire và AGM-175 Griffin, tên li không AIM-92 Stinger Còn MQ- t t  p  t x 900 km/gi , tm ho  ng 1.850 km, tr n bay 15 km, có th  ho  ng su t 18  gi, tích h p 7   mang theo 14 tên lt AGM-114 Hellfire hoc 2 qu bom GBU-12 Paveway II 

-Range Strike tri   l c phát tri n UAV t    tr thành máy bay ném bom chi n 

i lái th   h m i Song song cùng v khoa h c M   u thit k nguyên mn, t  n các UAV có nh chi n thu n,

ng kích, trinh sát, AWACS, v n t i, tác chi   n t , thông tin liên l c và ti p   d u trên không 

S phát tri n UAV c a Nga có ph n ch    i Trung Qu c và M  

 qu rúp phát tri n UAV, nh n tháng 4/2009 các d án phát tri n UAV v  m   d n thit k

B Quc phòng Nga ký hng mua và l p ráp b a 12 chi c UAV Israel  BirdEye-400, I-View Mk150 và Searcher II vi tng chi phí 53 tri

2010, hng vc m r n 400 tri Các UAV Israel s l t ti nhà máy tri gian này, Nga

 UAV trinh sát và ch mth u khi n h a lc pháo binh Tipchak, phát tri n b i Trung tâm Thi  t k Luch

Hình 1.1: Máy bay trinh sát pháo binh "Tipchak" Nga 1.2.2 L ch s phát tri n c a UAV     Vit Nam

Theo báo Thể thao & Văn hóa Không

Theo phân tích trên chúng ta có th   thng phát tri n m nh m c   a UAV trên th gii Tuy nhiên  c ta vi c nghiên c   t o h thng

u khi n cho UAV giá thành cao , n xu có th phc v 

19 các mc tiêu ngoài ngành quân s và nghiên c u T    t yêu c u c p thi t cho    vic ti p c  công ngh  n nhm b o  an ninh qu phát tri n c a các ngành khoa h  c  tài

 xây d ng mô hình toán h c d  a vào m t máy bay cánh b ng c   th Sau n cho máy bay m t h t      r h ng hng lc h c c a máy bay Ti  i chúng b ng   tuy n tính hóa r ra

ng thái bay cân b ng và  nh T  ây d ng thu t toán và   h thu khi n cho UAV bao g m các thành ph n: nh v ; c m bi n; truy       n d n d u; thành ph n truy  li  ng và thành ph n x lý trung tâm  Thi t k phn mu khi n và giám sát m  t Cui cùng tích h p t t c các h     thng bao g khí n t và ph n m u khi n vào UAV r i cho ch y th    

  ki m nghi m N i dung ki m nghi   a thi t  b nh v b ng v tinh GPS; c m bi n        ng quán tính IMU; b thu phát sóng 

RF và các ch bay t ng, b    ng tay

 trình bày các khái ni m, ng d   y u c a UAV T    y t ng quan v   c ng d ng và các ch c

t UAV có kh  c hi n Lu   l ch s phát  trin c a UAV   c, nhc ti n phát tri n m nh m c a nó     

 ng phát tri n c a UAV trong    và c tiêu tác gi p cti tài.

LÁI UAV 2.1 Các thông s k thu t c a UAV    

2.1.1 Thông s k thu  t ca v t li u ch t o UAV  

Các b phn cm b o các yêu c u sau:  

Ti trng (kg) 1,5-2 Ho  ng trong c p gió  0- 6

Chn máy bay mô hình skysurfer, s hi u     u edomodel, do công ty Zhejiang, Trung Qu c s n xu t Máy bay skysurfer có các thông s k      thu

c gia c thêm b ng c ng ch u  

 t li u c a các ph n trên là composit Thông    s k thu  t ca loi comp

-Phn gn cc làm b ng nh a polyurêtan (dùng trong   s n xu t ô tô)  

-c làm t v t liu cao su t ng h p:

B ng 2.4: Thông s   c cao su t ng h p  

2.1.2 Kh o sát l c tác dng lên các b phn UAV a.Ti trng tác ddin tích cánh

T i tr  quynh r t nhi u t  a máy bay và có nh 

 th t t c, t     h cánh c    t c a cánh máy bay, và có nh  

ng nghiêm tr ng nh t là s gia t i do l c quán tính ly tâm gây lên khi bay b      

Mô hình có ti trng  b L c nâng và h s l c nâng    

+ L c nâng b ng t ng tr   ng máy bay

+ H s l c nâng c a máy bay     c Lc ly tâm

L c ly tâm gây lên s    ng lên UAV khi mô hình thc hin các thao tác bay nhào l n L c ly tâm gây lên s    ng lên UAV khi mô hình th c hi n các thao tác bay nhào l   tính toán s   áp d ng công th c sau[6]:  

Máy bay UAV có t ng tr ng là 1,3kg và có bán kính n là 15 m, bay vi t 10 m/s thì h s quá t  i s là:

n vòng vn R = 15 m thì mô hình s  chu m t lc nâng là: L = 2,5.1,3 = 3.25 kg 

2.1.3 Tích hp các h thkhí lên UAV

 a các thi t b   n-n t và ch  ng c a gió  trong quá trình bay Yêu c u thân máy bay có kh   m bo g n các b   pht cách ch c ch n, các thi t b    

n-  n t c n ph i b trí sao cho g n tr   m b o cân b ng  

Vì v  m b o yêu c u v    ng h c và các yêu c c ch  t o và l p ghép hoàn thi m b o kh   t cánh và bay nh

Hình 2.2 Thân máy bay : + Cánh máy bay

Cánh máy bay là m t b   phn c a máy bay ch u áp su t tr c ti p c a dòng      

y trên hai b m t cánh Cánh máy bay c  m b  b n, c ng v ng   c n thi ng th truyng t i cánh  tà, vì v y cánh máy bay có lõi làm b ng m t thanh cacbon và m t s       gia c bên ngoài giúp máy bay ch c áp su t tác d ng lên trong quá trình bay   Hai cánh tà gn  hai máy bay có tác d u khi n máy bay l c d c trong    chuyng bay vòng hon vòng

Hình 2.3: Cánh máy bay (Bên trái) + 

 ph n giúp máy bay cân b u ch nh 

 cao trong su t quá trình bay Hai cánh tà   

25 tác du ch cao c a máy bay, chúng s   u khi n b i hai servo gn  c truyng b ng thanh truy n  

Càng và bánh xe giúp máy bay di chuy n trên m t trong quá trình máy bay ch  c t cánh và tit khi h cánh Càng và bánh xe giúp thân máy bay  tránh ti p xúc tr c ti p v i m    m b o an toàn cho máy bay và các thi t b bên trong 

Máy bay có cánh tà    cao giúp máy bay th c hi n các chuy    u khi n b ng các   servo thông qua các thanh truy n b u khâu b n l Các thanh truy  c

26 làm b  m b    c m b o h s truy    ng l n, có nhi m v    truy n chuy ng quay cu khi n 

  m b   v n t c   c t cánh và thc tri v n t c 2200 vòng/phút, cánh   qut 6x4 có tác d ng t o l  y cho máy bay, t o thành lu ng khí có v n t c giúp     máy bay hot lên b ph

t nghiêng v i m t ph ng ngang thân máy bay m t góc kho ng 2-3     0   

c g t ch t b ng các bulong g n trên giá, cánh qu     c l ng cht chm bt không b r i ra trong quá trình ho  ng Các b  phn c a máy  c làm b ng x  gim trng máy bay, tránh kh   p khi x y ra tai n n  

2.2 Khng h c  ng lc hc cho UAV

2.2.1 Xây d ng h t    kho sát UAV

Hình 2.8 góc RPY trên máy bay

L, M, N là lt là các momen lc dc, chúc ngóc, lc ngang

P, Q, R là các v n t c góc l  c dc, chúc ngóc, l c ngang 

  , , là góc l c d c, chúc ngóc và l c ngang   

Các vecto v n t nh d a trên Hình 2.8 

Trong nghiên c u v ng h   ng s d ng các h t    sau:

- H tệ ọa độ ặt đấ m t (№rth-East-Down)

Trc O0y vuông góc vi O0ng t B c sang Nam  

Trc O0x vuông góc v i hai tr c còn l  i to thành h t  thu n 

- H tệ ọa độ liên k t (Body axes): ế

Gt ti trng tâm máy bay

Trc xb t trùng v i trc dc ca máy bay

Trc yb vuông góc v i m t ph   i x ng cng theo chi u cánh  phi

Trc zb vuông góc v i Ox và thu c m t ph    i x ng c a máy bay, có chi  u

H t  liên kt gn li n v i máy bay vì th mà có tên là h t     liên k t 

- H tệ ọa độ cân b ng (Stability axes)ằ

Trc xs là hình chi u c a vecto v n t c c a máy bay lên m t ph      i x ng c a máy bay

Góc gi a vecto v n t c máy bay và tr   c xs

Trc ys trùng vi trc yb c a h t   liên k t 

Trc zs trùng n m trong m t ph  i xng ca máy bay

- H tệ ọa độ ố t c độ (Wind axes):

G c O trùng v i tâm kh i máy bay   

Trc xw trùng v  i không (v n t c chuy  i gi a máy  bay và dòng khí xung quanh máy bay N u không có gió, t   i không b ng t c

 hành trình t  máy bay so vi m  t)

Trc yw vuông góc vi trc xw và zw t o thành h t   thu n 

Trc zw n m trong m t ph   i x ng c a máy bay 

H t   t thhin s  nh ng c a l n chuyng c a máy  bay vì th h t   này thu n ti n cho vi c gi   ng

Các t c t  c ch ra trên Hình 2.9  c xác

Hiu ng hc c phân loi da vào [7]:

 n t c c a âm thanh trong không khí nhi   20 0 C trên m t bi n  

Bng 2.5: B ng phân lo i các m  c t máy bay

Ma tr n quay h t    t  i vi h  t cân bng

u tiên, h t  liên k t quay theo chi u âm m t góc    c z H  t   m c t c quay m t góc b ng góc t  c y mi c a nó và k t qu là chi u c a tr c x ch        ng cng t máy bay

nh h t   t trong khi phép quay th  nh h t  cân bu này có th  [7]:

0 0 1 wind stab stab z cos sin p  p sin cos p

( ) 0 ( ) stab body body y cos sin p p p sin cos

Ma tr n quay tr thành:  

0 0 1 ( ) 0 ( ) wind body cos sin cos sin p sin cos p sin cos

( ) 0 ( ) wind body cos cos sin sin cos p cos sin cos sin sin p sin cos

Công thc hin quan h gi n t c máy bay và v n t c gió:  

Vì v y, v n t c máy bay trên h t     liên k t (h t   c

2.2.2.Kho sát ng h c cho UAV  

ng h c chuy ng t nh ti n  

ng t nh ti n và chuy  ng quay c a h t   liên k t 

    i v i h t m t (NED) có th bi u di n b ng các s h ng và góc       RPY sau [6]:

 RPY c th c hi n b ng cách nhân ba ma tr n quay v i     

- Quay m t góc xung quanh tr  c z,

- Quay ti p m t góc xung quanh tr c y,  

- Cui cùng quay m t góc xung quanh tr c x   

Trong phép quay RPY, n u th c hi n theo th t        c l i k t qu 

 Vì v y khai tri n (2 ) ta có:   18

B ng vi c s d ng phép quay     RPY v i các ma tr n quay các góc RPY, ta xác  

ng h c trên h t   liên k t: sin cos cos sin sin cos cos

ng h c trên h t   m  t: sin cos sin cos sin cos cos

  t v t r n có khng m, là tF ng h p các l c m r ng tác     d ng lên máy bay,  M biu di n t ng momen xo n,    H ng Lc m r ng F có ba thành ph n: L ng h c, Tr ng l c, L    v y, chúng ta áp d nh lu t Newton II: 

ng h c v t rn có th biu di n b i công th  c sau [6]:

Gi thi t r ng các h tr c t     t tr ng tâm c a máy bay (CG) K t qu   

 thi t r ng   I xy  I yz  0 ng v i m t ph  ng xz:

L c và momen ho   ng trên máy bay có th biu th b ng:  

 là mng bao g m các l ng h c và các l u khin L c tr ng f G  0 0 mg  T t t i tr ng tâm CG (g c c a h t      

ABC mgsin mgcos sin mgcos cos

M ν C ν ν g τ (2.30) hoi dng các công th c thành ph n:

( ) x xz z y y xz x z z xz y x xz m U QW RV gsin X m V UR WP gcos sin Y m W VP QU gcos cos Z

Bài toán thuận: Cho các v n t c góc c a máy (P, Q, R, U, V, W ), d a vào các    

c tính k thu t máy bay, tính toán các giá tr l c và momen    

Bài toán ngh ch:ị Cho l c và momen (X, Y, Z, L, M, N), d c tích k  thut ca máy bay, tính toán các giá tr   v n t c góc c a máy bay 

Nhận xét: H  ng l c h c v t r n máy bay ch a các thành ph n vi       phân b c m t, vì v y vi c gi     y r th c nghi m thích h p Vi c s d ng thuy t tuy n tính hóa s giúp tách các        

ng l c h c thành các thành ph n tuy n tính và các thành     phn nhi u và gi i chúng m t cách d dàng    

  i tuy n c a chuy    c tuy    s d ng trong phân tích cân b u khi n máy bay Thuy t nhi u lo n gi s       chuyng c a máy bay bao g m các nhi u lo n nh t       u ki n tham chi u c  a m t chuy ng bay nh Vi c s d ng thuy t nhi u lo n có th        c mt s k t qu t t trong th    c tc áp d ng thành công b i vì:  

- Trong nhing h p, hi u ng h c chính g n gi ng m t hàm tuy    n tính c a nhi  u.

- Trng thái máy bay mt    s x y ra v i giá tr tuy n tính và nhi   u ca v n t c góc nh 

2.3.1 Tuy  ng hng lc hc a Thuy t tuy n tính hóa  

Theo thuy t tuy n tính hóa nó có th    c vi i d ng là t ng c a giá tr    

ng là h ng s ) và nhi    l ch so v i giá tr    tr u v i ch s    i là 0 và giá tr nhi u lo n nh     c thêm ti n  t   Khi giá tr   là 0 thì  c b qua T t c    ng nhiu lo  o hàm c  u r t nh      ng 0, vì v y, bình 

u ki n bay tham chi c gi thi t v  u ki n cân b ng và không có   v n t  v 0  p 0  q 0  r 0   0  0 Vì h c t tr  cân bc chn làm chu n nên   0  0, u 0 b ng v i tc t bay,  0 b ng v i góc l   cao.

K t qu là m t m u không gian tr ng thái tuy n tính s bao g m các thông s         

ng l c h c v t r n có th      c tuy n tính b ng cách s d ng thuy t tuy n tính      

N u l ng h c và momen, v n t  u khinh gi        u τ  τ 0  δ τ , ν  ν 0  δ ν và η η  0  δ η thì

m cân b ng c a máy bay s   tha mãn công th c sau: (gi s   v 0  0)

T (2 ) ta có th khai tri 23  

( ) z y xz xz x x y x xz m Q W R V gsin X m U R PW gcos si n Y m PV Q U gcos cos

c xu t phát t chu i khai tri n b c nh t Taylor xung quanh các       giá tr   th 2) và (2 3.3 )

2.29), b qua các s h ng b   u Tuyng m t b c t   do:

(Θ )  (Θ ) ( )  (Θ ) ( ) (Θ )  (Θ ) sin    sin cos   cos sin   sin  cos  ( r t nh  ) 37(2 ) Khi U 0  0 và

N u gi s ta b qua các s h ng b c 2        wq và vr, n tính hóa thành

- ng thái tuy n tính cho máy bay 

N u t t ccác bc t c tuyng thái bao g m : 

( x xz z m u Q w W q R v V r gcos X m v U r R u W p P w gcos cos gsin sin Y m w V p P v U q Q u gcos sin gsin cos Z

T  biu di i d ng ma tr[8]:

Ma trn MRBcó ma trng chéo chính là các ma tr n kh ng và ma trn momen quán tính kh i.

RB xz z y z z y x z xz x z xz y x y x xz xz mR mQ m mV mR P U mQ mP mV mU

Ma trn N RB có ma trng chéo chính là các ma trng suy r ng và  ma trng suy r ng 

0 0 cos( ) 0 cos( )cos( ) sin( )sin( ) 0 cos( )sin( ) sin( )cos( ) 0

0 0 mg mg mg mg mg

Ma trn G là ma tr n tr ng bao g m các thành ph n tr  ng theo các

ng hc tuy n tính hóa  c Tuyng h c 

D a trên thuy t tính hóa trên ta có th tách các s h ng góc thành các thành ph      n

c (2 ) Th33 c hi n tuy ng h c (2. 22): sin cos cos sin sin cos cos

Và sin (Θ 0   )  (Θ )  sin 0 cos ( )    cos (Θ ) 0 sin ( )   sin (Θ )  0  cos (Θ ) 0 

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 sin ( cos ) cos ( sin sin ) sin cos ( cos cos sin ) cos cos ( cos sin cos ) sin ( sin cos ) p q r

+ Tuyng thái d a trên h t    t và h t a

Có th l a ch n m   c bao g m t bi n tr ng thái N u gi s r      t nh    

Mà vector không gian tr u p q r

Vector không gian trc mô t các chuy ng trong 6 b c t do Liên   h gi n t c liên k t:

 u v w p q r , , , , ,  T v (2 ) 48 và không gian tr ng thái m c vi[7]:

 V T  0 N u t ng v n t   c V T  U 0  const (theo thuy t tuy n tính hóa) ta   có th th y r ng:

N u áp d ng thuy t phi tuy n ta có các k t qu       sau[6]:

ng h p tuy n tính có th chuy n sang h t        c nh v không gian tr7 ]:

A = T FT , B = T G -1 -1 (2 )58 Khi V T 0  công thc chuyi trên s nên ph c t tr   gian tr ng thái chuy   c s d ng cho vi c ch t o hàng không   

2.3.2 Phân chia chuy ng ca UAV a Phân chia chuyng ca UAV

 i v i m t m c gi s r ng các ph n theo chi u d c (có       s b c t    c tách t các tr ng thái ngang (có s b c t do là 2,4      và 6) Gi s m u ch t là ph n thân máy bay là d ng t      u dài ln

u r ng và chi u cao c  c gi s r ng v n t c theo      chi u d  n t c d c tr c và v n t c ngang    

 có th  ng h c v t r n theo chi u d c và ph n bên c a        mô hình ta s  gi  s các bi n tr ng thái   v p r và , , c lo i b theo chi u d c     trong khi các bin , ,u w qvà  c lo i b theo chi u ph   u này cho ta hai h th

Chuyng d c là chuy ng t nh ti n theo c Ox  tr b và tr c Oz b, chuyng quay quanh tr c Oy b ng l c h c chuy  ng d c trong h   t liên kc l y t (2.41) g m 3 thành ph n:  

 y  m u mQ mW u mgcos X m w mQ mW w mgsin cos Z

ng h c (sau khi tuy n tính hóa 2.23   ):

Chuyng ngang là chuyng t nh ti n theo tr c Oy   b và chuyng quay quanh các tr c Ox b và Ozbng l c h c chuy  ng ngang trong h t  liên kc l y t (2.41) gm 3 thành phn:

( ) x xz z y xz z xz y x xz m v U r W p gcos cos

            x xz xz z y xz z y x xz m v mW mU v mgcos cos Y

ng h c (sau khi tuy n tính hóa 2.23   ):

Trong ph n ti p theo, ta s rút g n và kí hi u các h s          c s d sau[9]:

, , , index index index index index index index index index index index index

  bi u di n s   ng c a các y u t    u khi n b m t t i máy bay, m t chi c      

 T là h   s l y: ph n l c ho  c ly cánh qu t 

 E h s l  u khi n cánh lái phía sau c a máy bay s d    u khin chúc, u ch cao

 A là h s   u khi n cánh li u khi xoay c a m t ph ng t    kéo mép cánh s d u khi n bay nhào l n ho c chuy   ng bay xo n quanh  trc d c.

 F là h s   u khi n cánh tà: xoay b m t c a m t ph n mép cánh s d ng cho         chuyng nghiêng ho c nghi ng

 R là h s   u khiu khi n m t ph ng d   c  pha

   s d ng cho vi c chuy ng

Thuy t tuy n tính hóa s s d ng gi thi        gim s các h s    u khiu vào và lc vi

MF là khc thêm vào, - NF h s t t d   ng, B là ma tr n mô t d  ng bao g m các h s l   c.

 uc u khiu khiu vào th c t   c cung cp b i h   thng d ng và mà tr ng chéo T  diag T T  1 , , , 2 T r là ma trn h ng s  thi gian th c Thay (2. 66) vào (2.42c:

ng thái tuy n tính v i h th ng d    ng:

ng thái tuy n tính lo i b    ng là:

ng v i các ma tr n   MF,-N F và B 2 ) N u bay v66  i t U 0  constant và T  0 cao có th  u khi n b ng l c nâng     E H s  

 F có th s d    gim t c khi h           chuyn

 khi d ch chuy n m t cánh tà trong khi cánh tà còn l i     gi v     i v i các máy bay ôth ng, các h s sau có th   loi b: X u , X q , X w , X  E , Z Z M u , w , u

Nng là qua r t quan tr ng thì các h s trên ph i có trong     

L c và moment theo chi u ngang [9  ]:

ng v i các ma tr n M   F ;-NFvà 2) Ngoài ra ta có th lo i b   các h s sau:   Y Y Y Y Y v , , , , p p r  A , , L N N r v , r

ng hng l c h c cho tr ng thái bay cân b ng và n     

nh a ng h c cho các tr ng thái bay   nh

ng hn nh t c a tr ng thái bay    nh T t c   o hàm theo thu b ng 0, và không có m t v n t c góc nào xung quanh tr    ng

  o hàm có th b ng 0 thì các góc v n t   o hàm các góc v   c rút g[8]:

 áp d ng cho chuy n vòng c a máy bay 

i v i các thành ph n v n t c V,W và góc     Φthì không nh t thi t ph i b ng 0     Tuy nhiên, nng h c b   gi i h bay cân b ng thì góc Φ phi bng h thành:

ng h p này, t t c    o hàm theo thu b ng 0, m t khác ta   xem nhi v góc RPY   Φvà ng 0 Ta coi s  i v 

ng Ψ ng thái nh, thì chuyn

ng bay vòng kèm theo góc li ng r t nh ho c s       ng xu ng  nh r t nh , theo công th c liên h     2 2) 2 ΨsinΘ Ψθ ΨcosΘsinΦ ΨsinΦ ΨcosΘcosΦ ΨcosΦ

i v i t t c    ng h c vì h ng s    Ψ r t nh nên   các thành ph n P, Q, R có th   c lo i b a, ta có t ng theo

M t khác t t c các thành phu b ng 0  b ng máy bay

 chuy2 Ph n l n các   gi thuy cách máy bay hong nh  t h trình vi phân tuy n tính mà nó có th mô t    chuyng K t qu sinh ra t    góc l ch trên cánh lái ho c t s va ch m v i các dòng khí xoáy c a máy bay trong        sut quá trình bay K t qu      c bao g m các nhi u  

ng nh t các h s cân b ng (vi ch      c h s cân b   h i s d ng chính xác các góc l ch c a các cánh lái phù h      góc l ch c a các cánh lái s không nh t thi t ph      ng t i m  u khi n t  

ng, vì ph n l  c yêu c vi ch nh máy bay 

c tính cân b ng bay có th   c kh o sát b ng vi  c

I là ma tr, A là ma tr n h s tr   u vào [ ] 10

Mô hình tuy n tính chuy ng d c c a máy bay có th phân thành hai chuy   n

 c l p: chuyng chu k ng n và chuy  ng chu k dài Chuy ng chu k dài s     i t t ít ng t i tính  u khi n máy bay  Các chuyng chu k ngn ng nhin tính u khin c

M t khác, (2.3) có th  vit thành:

( 2    ph ph  ph )( 2    sp sp  sp ) (2.81)

* Ch    c coi là m  ng chu k dài v i h s t t d n nh       Trong m t s   ng h p, ch Phugoid có th không     ng có th 

n theo th i gian Ch     i t n s  ng t do 

* Ch   ng chu k ngn là ch r   i t n s dao 

ng t do   sp và h s t  t dng  sp

Máy bay siêu âm có th có h s    ng hc M u r t l u này kéo theo

ng Phugoid s cho hai nghi t nghi (không nh) và m t nghi m âm (  nh) Hic g i là Stuck  b i vì 

 i v i máy bay có trm trung hòa hong h c  Khi hing này s y ra, h s    ng hc M  dn m t giá tr ví d     nghi m c m th c Khi tr ng t m máy bay di chuy   n ra phía sau thì m t trong các nghi m c a ch Phugoid và ch        ng chu k  ngn s  tr thành nghim o và công th c c a chúng r t ph c t     u này

ng dn ch   ng th ba 

+ Cân b ng theo chi u ngang  

S h ng   (   e ) là ch bay xo  n c Ch   ng bay r t ch m  

S h ng   (   f ) di n t ch  ph bay xo n thân trong khi s h ng b c hai liên tr     quan t i ch bay nhào l    t h thng v i nh n t    ng

0 0 0 s s s s s y s s mgcos mgsin cos ms mQ U X mQ ms m Z

  s vào (2.83c ma tr n bi u di n chuy   ng d c trong h  to

Thc hi 60 c hàm truy chuyng t nh ti n theo tr c Oy   b và chuyng quay quanh các tr c Ox b và Ozb[6]:

0 ( ) 0 s x xz xz z y s s xz y x z xz s s s s ms mW mU V

( s x xz xz z y s xz y x z xz s s s s ms mW s mU s V mgco

Dùng phép bi bi n ng h c máy bay (2.52) 

L ch s phát tri n c a UAV

L ch s phát tri n c a UAV      Vi  t Nam

Theo báo Thể thao & Văn hóa Không

Theo phân tích trên chúng ta có th   thng phát tri n m nh m c   a UAV trên th gii Tuy nhiên  c ta vi c nghiên c   t o h thng

u khi n cho UAV giá thành cao , n xu có th phc v 

19 các mc tiêu ngoài ngành quân s và nghiên c u T    t yêu c u c p thi t cho    vic ti p c  công ngh  n nhm b o  an ninh qu phát tri n c a các ngành khoa h  c  tài

 xây d ng mô hình toán h c d  a vào m t máy bay cánh b ng c   th Sau n cho máy bay m t h t      r h ng hng lc h c c a máy bay Ti  i chúng b ng   tuy n tính hóa r ra

ng thái bay cân b ng và  nh T  ây d ng thu t toán và   h thu khi n cho UAV bao g m các thành ph n: nh v ; c m bi n; truy       n d n d u; thành ph n truy  li  ng và thành ph n x lý trung tâm  Thi t k phn mu khi n và giám sát m  t Cui cùng tích h p t t c các h     thng bao g khí n t và ph n m u khi n vào UAV r i cho ch y th    

  ki m nghi m N i dung ki m nghi   a thi t  b nh v b ng v tinh GPS; c m bi n        ng quán tính IMU; b thu phát sóng 

RF và các ch bay t ng, b    ng tay.

K  t lu   n

 trình bày các khái ni m, ng d   y u c a UAV T    y t ng quan v   c ng d ng và các ch c

t UAV có kh  c hi n Lu   l ch s phát  trin c a UAV   c, nhc ti n phát tri n m nh m c a nó     

 ng phát tri n c a UAV trong    và c tiêu tác gi p cti tài.

Các thông s k thu    t c  a UAV

Thông s k thu    t c  a v  t li  u ch t o UAV

Các b phn cm b o các yêu c u sau:  

Ti trng (kg) 1,5-2 Ho  ng trong c p gió  0- 6

Chn máy bay mô hình skysurfer, s hi u     u edomodel, do công ty Zhejiang, Trung Qu c s n xu t Máy bay skysurfer có các thông s k      thu

c gia c thêm b ng c ng ch u  

 t li u c a các ph n trên là composit Thông    s k thu  t ca loi comp

-Phn gn cc làm b ng nh a polyurêtan (dùng trong   s n xu t ô tô)  

-c làm t v t liu cao su t ng h p:

B ng 2.4: Thông s   c cao su t ng h p  

Kh o sát l c tác d ng lên các b     ph n U AV

a.Ti trng tác ddin tích cánh

T i tr  quynh r t nhi u t  a máy bay và có nh 

 th t t c, t     h cánh c    t c a cánh máy bay, và có nh  

ng nghiêm tr ng nh t là s gia t i do l c quán tính ly tâm gây lên khi bay b      

Mô hình có ti trng  b L c nâng và h s l c nâng    

+ L c nâng b ng t ng tr   ng máy bay

+ H s l c nâng c a máy bay     c Lc ly tâm

L c ly tâm gây lên s    ng lên UAV khi mô hình thc hin các thao tác bay nhào l n L c ly tâm gây lên s    ng lên UAV khi mô hình th c hi n các thao tác bay nhào l   tính toán s   áp d ng công th c sau[6]:  

Máy bay UAV có t ng tr ng là 1,3kg và có bán kính n là 15 m, bay vi t 10 m/s thì h s quá t  i s là:

n vòng vn R = 15 m thì mô hình s  chu m t lc nâng là: L = 2,5.1,3 = 3.25 kg 

2.1.3 Tích hp các h thkhí lên UAV

 a các thi t b   n-n t và ch  ng c a gió  trong quá trình bay Yêu c u thân máy bay có kh   m bo g n các b   pht cách ch c ch n, các thi t b    

n-  n t c n ph i b trí sao cho g n tr   m b o cân b ng  

Vì v  m b o yêu c u v    ng h c và các yêu c c ch  t o và l p ghép hoàn thi m b o kh   t cánh và bay nh

Hình 2.2 Thân máy bay : + Cánh máy bay

Cánh máy bay là m t b   phn c a máy bay ch u áp su t tr c ti p c a dòng      

y trên hai b m t cánh Cánh máy bay c  m b  b n, c ng v ng   c n thi ng th truyng t i cánh  tà, vì v y cánh máy bay có lõi làm b ng m t thanh cacbon và m t s       gia c bên ngoài giúp máy bay ch c áp su t tác d ng lên trong quá trình bay   Hai cánh tà gn  hai máy bay có tác d u khi n máy bay l c d c trong    chuyng bay vòng hon vòng

Hình 2.3: Cánh máy bay (Bên trái) + 

 ph n giúp máy bay cân b u ch nh 

 cao trong su t quá trình bay Hai cánh tà   

25 tác du ch cao c a máy bay, chúng s   u khi n b i hai servo gn  c truyng b ng thanh truy n  

Càng và bánh xe giúp máy bay di chuy n trên m t trong quá trình máy bay ch  c t cánh và tit khi h cánh Càng và bánh xe giúp thân máy bay  tránh ti p xúc tr c ti p v i m    m b o an toàn cho máy bay và các thi t b bên trong 

Máy bay có cánh tà    cao giúp máy bay th c hi n các chuy    u khi n b ng các   servo thông qua các thanh truy n b u khâu b n l Các thanh truy  c

26 làm b  m b    c m b o h s truy    ng l n, có nhi m v    truy n chuy ng quay cu khi n 

  m b   v n t c   c t cánh và thc tri v n t c 2200 vòng/phút, cánh   qut 6x4 có tác d ng t o l  y cho máy bay, t o thành lu ng khí có v n t c giúp     máy bay hot lên b ph

t nghiêng v i m t ph ng ngang thân máy bay m t góc kho ng 2-3     0   

c g t ch t b ng các bulong g n trên giá, cánh qu     c l ng cht chm bt không b r i ra trong quá trình ho  ng Các b  phn c a máy  c làm b ng x  gim trng máy bay, tránh kh   p khi x y ra tai n n  

Kh  ng h  ng l  c h  c cho UAV

Xây d ng h t     kh  o sát UAV

Hình 2.8 góc RPY trên máy bay

L, M, N là lt là các momen lc dc, chúc ngóc, lc ngang

P, Q, R là các v n t c góc l  c dc, chúc ngóc, l c ngang 

  , , là góc l c d c, chúc ngóc và l c ngang   

Các vecto v n t nh d a trên Hình 2.8 

Trong nghiên c u v ng h   ng s d ng các h t    sau:

- H tệ ọa độ ặt đấ m t (№rth-East-Down)

Trc O0y vuông góc vi O0ng t B c sang Nam  

Trc O0x vuông góc v i hai tr c còn l  i to thành h t  thu n 

- H tệ ọa độ liên k t (Body axes): ế

Gt ti trng tâm máy bay

Trc xb t trùng v i trc dc ca máy bay

Trc yb vuông góc v i m t ph   i x ng cng theo chi u cánh  phi

Trc zb vuông góc v i Ox và thu c m t ph    i x ng c a máy bay, có chi  u

H t  liên kt gn li n v i máy bay vì th mà có tên là h t     liên k t 

- H tệ ọa độ cân b ng (Stability axes)ằ

Trc xs là hình chi u c a vecto v n t c c a máy bay lên m t ph      i x ng c a máy bay

Góc gi a vecto v n t c máy bay và tr   c xs

Trc ys trùng vi trc yb c a h t   liên k t 

Trc zs trùng n m trong m t ph  i xng ca máy bay

- H tệ ọa độ ố t c độ (Wind axes):

G c O trùng v i tâm kh i máy bay   

Trc xw trùng v  i không (v n t c chuy  i gi a máy  bay và dòng khí xung quanh máy bay N u không có gió, t   i không b ng t c

 hành trình t  máy bay so vi m  t)

Trc yw vuông góc vi trc xw và zw t o thành h t   thu n 

Trc zw n m trong m t ph   i x ng c a máy bay 

H t   t thhin s  nh ng c a l n chuyng c a máy  bay vì th h t   này thu n ti n cho vi c gi   ng

Các t c t  c ch ra trên Hình 2.9  c xác

Hiu ng hc c phân loi da vào [7]:

 n t c c a âm thanh trong không khí nhi   20 0 C trên m t bi n  

Bng 2.5: B ng phân lo i các m  c t máy bay

Ma tr n quay h t    t  i vi h  t cân bng

u tiên, h t  liên k t quay theo chi u âm m t góc    c z H  t   m c t c quay m t góc b ng góc t  c y mi c a nó và k t qu là chi u c a tr c x ch        ng cng t máy bay

nh h t   t trong khi phép quay th  nh h t  cân bu này có th  [7]:

0 0 1 wind stab stab z cos sin p  p sin cos p

( ) 0 ( ) stab body body y cos sin p p p sin cos

Ma tr n quay tr thành:  

0 0 1 ( ) 0 ( ) wind body cos sin cos sin p sin cos p sin cos

( ) 0 ( ) wind body cos cos sin sin cos p cos sin cos sin sin p sin cos

Công thc hin quan h gi n t c máy bay và v n t c gió:  

Vì v y, v n t c máy bay trên h t     liên k t (h t   c

2.2.2.Kho sát ng h c cho UAV  

ng h c chuy ng t nh ti n  

ng t nh ti n và chuy  ng quay c a h t   liên k t 

    i v i h t m t (NED) có th bi u di n b ng các s h ng và góc       RPY sau [6]:

 RPY c th c hi n b ng cách nhân ba ma tr n quay v i     

- Quay m t góc xung quanh tr  c z,

- Quay ti p m t góc xung quanh tr c y,  

- Cui cùng quay m t góc xung quanh tr c x   

Trong phép quay RPY, n u th c hi n theo th t        c l i k t qu 

 Vì v y khai tri n (2 ) ta có:   18

B ng vi c s d ng phép quay     RPY v i các ma tr n quay các góc RPY, ta xác  

ng h c trên h t   liên k t: sin cos cos sin sin cos cos

ng h c trên h t   m  t: sin cos sin cos sin cos cos

  t v t r n có khng m, là tF ng h p các l c m r ng tác     d ng lên máy bay,  M biu di n t ng momen xo n,    H ng Lc m r ng F có ba thành ph n: L ng h c, Tr ng l c, L    v y, chúng ta áp d nh lu t Newton II: 

ng h c v t rn có th biu di n b i công th  c sau [6]:

Gi thi t r ng các h tr c t     t tr ng tâm c a máy bay (CG) K t qu   

 thi t r ng   I xy  I yz  0 ng v i m t ph  ng xz:

L c và momen ho   ng trên máy bay có th biu th b ng:  

 là mng bao g m các l ng h c và các l u khin L c tr ng f G  0 0 mg  T t t i tr ng tâm CG (g c c a h t      

ABC mgsin mgcos sin mgcos cos

M ν C ν ν g τ (2.30) hoi dng các công th c thành ph n:

( ) x xz z y y xz x z z xz y x xz m U QW RV gsin X m V UR WP gcos sin Y m W VP QU gcos cos Z

Bài toán thuận: Cho các v n t c góc c a máy (P, Q, R, U, V, W ), d a vào các    

c tính k thu t máy bay, tính toán các giá tr l c và momen    

Bài toán ngh ch:ị Cho l c và momen (X, Y, Z, L, M, N), d c tích k  thut ca máy bay, tính toán các giá tr   v n t c góc c a máy bay 

Nhận xét: H  ng l c h c v t r n máy bay ch a các thành ph n vi       phân b c m t, vì v y vi c gi     y r th c nghi m thích h p Vi c s d ng thuy t tuy n tính hóa s giúp tách các        

ng l c h c thành các thành ph n tuy n tính và các thành     phn nhi u và gi i chúng m t cách d dàng    

  i tuy n c a chuy    c tuy    s d ng trong phân tích cân b u khi n máy bay Thuy t nhi u lo n gi s       chuyng c a máy bay bao g m các nhi u lo n nh t       u ki n tham chi u c  a m t chuy ng bay nh Vi c s d ng thuy t nhi u lo n có th        c mt s k t qu t t trong th    c tc áp d ng thành công b i vì:  

- Trong nhing h p, hi u ng h c chính g n gi ng m t hàm tuy    n tính c a nhi  u.

Kh  ng l c h c cho UAV

  t v t r n có khng m, là tF ng h p các l c m r ng tác     d ng lên máy bay,  M biu di n t ng momen xo n,    H ng Lc m r ng F có ba thành ph n: L ng h c, Tr ng l c, L    v y, chúng ta áp d nh lu t Newton II: 

ng h c v t rn có th biu di n b i công th  c sau [6]:

Gi thi t r ng các h tr c t     t tr ng tâm c a máy bay (CG) K t qu   

 thi t r ng   I xy  I yz  0 ng v i m t ph  ng xz:

L c và momen ho   ng trên máy bay có th biu th b ng:  

 là mng bao g m các l ng h c và các l u khin L c tr ng f G  0 0 mg  T t t i tr ng tâm CG (g c c a h t      

ABC mgsin mgcos sin mgcos cos

M ν C ν ν g τ (2.30) hoi dng các công th c thành ph n:

( ) x xz z y y xz x z z xz y x xz m U QW RV gsin X m V UR WP gcos sin Y m W VP QU gcos cos Z

Bài toán thuận: Cho các v n t c góc c a máy (P, Q, R, U, V, W ), d a vào các    

c tính k thu t máy bay, tính toán các giá tr l c và momen    

Bài toán ngh ch:ị Cho l c và momen (X, Y, Z, L, M, N), d c tích k  thut ca máy bay, tính toán các giá tr   v n t c góc c a máy bay 

Nhận xét: H  ng l c h c v t r n máy bay ch a các thành ph n vi       phân b c m t, vì v y vi c gi     y r th c nghi m thích h p Vi c s d ng thuy t tuy n tính hóa s giúp tách các        

ng l c h c thành các thành ph n tuy n tính và các thành     phn nhi u và gi i chúng m t cách d dàng    

  i tuy n c a chuy    c tuy    s d ng trong phân tích cân b u khi n máy bay Thuy t nhi u lo n gi s       chuyng c a máy bay bao g m các nhi u lo n nh t       u ki n tham chi u c  a m t chuy ng bay nh Vi c s d ng thuy t nhi u lo n có th        c mt s k t qu t t trong th    c tc áp d ng thành công b i vì:  

- Trong nhing h p, hi u ng h c chính g n gi ng m t hàm tuy    n tính c a nhi  u.

- Trng thái máy bay mt    s x y ra v i giá tr tuy n tính và nhi   u ca v n t c góc nh 

Gi  ng h  ng l c h c

Tuy  ng h  ng l c h c

Theo thuy t tuy n tính hóa nó có th    c vi i d ng là t ng c a giá tr    

ng là h ng s ) và nhi    l ch so v i giá tr    tr u v i ch s    i là 0 và giá tr nhi u lo n nh     c thêm ti n  t   Khi giá tr   là 0 thì  c b qua T t c    ng nhiu lo  o hàm c  u r t nh      ng 0, vì v y, bình 

u ki n bay tham chi c gi thi t v  u ki n cân b ng và không có   v n t  v 0  p 0  q 0  r 0   0  0 Vì h c t tr  cân bc chn làm chu n nên   0  0, u 0 b ng v i tc t bay,  0 b ng v i góc l   cao.

K t qu là m t m u không gian tr ng thái tuy n tính s bao g m các thông s         

ng l c h c v t r n có th      c tuy n tính b ng cách s d ng thuy t tuy n tính      

N u l ng h c và momen, v n t  u khinh gi        u τ  τ 0  δ τ , ν  ν 0  δ ν và η η  0  δ η thì

m cân b ng c a máy bay s   tha mãn công th c sau: (gi s   v 0  0)

T (2 ) ta có th khai tri 23  

( ) z y xz xz x x y x xz m Q W R V gsin X m U R PW gcos si n Y m PV Q U gcos cos

c xu t phát t chu i khai tri n b c nh t Taylor xung quanh các       giá tr   th 2) và (2 3.3 )

2.29), b qua các s h ng b   u Tuyng m t b c t   do:

(Θ )  (Θ ) ( )  (Θ ) ( ) (Θ )  (Θ ) sin    sin cos   cos sin   sin  cos  ( r t nh  ) 37(2 ) Khi U 0  0 và

N u gi s ta b qua các s h ng b c 2        wq và vr, n tính hóa thành

- ng thái tuy n tính cho máy bay 

N u t t ccác bc t c tuyng thái bao g m : 

( x xz z m u Q w W q R v V r gcos X m v U r R u W p P w gcos cos gsin sin Y m w V p P v U q Q u gcos sin gsin cos Z

T  biu di i d ng ma tr[8]:

Ma trn MRBcó ma trng chéo chính là các ma tr n kh ng và ma trn momen quán tính kh i.

RB xz z y z z y x z xz x z xz y x y x xz xz mR mQ m mV mR P U mQ mP mV mU

Ma trn N RB có ma trng chéo chính là các ma trng suy r ng và  ma trng suy r ng 

0 0 cos( ) 0 cos( )cos( ) sin( )sin( ) 0 cos( )sin( ) sin( )cos( ) 0

0 0 mg mg mg mg mg

Ma trn G là ma tr n tr ng bao g m các thành ph n tr  ng theo các

ng hc tuy n tính hóa  c Tuyng h c 

D a trên thuy t tính hóa trên ta có th tách các s h ng góc thành các thành ph      n

c (2 ) Th33 c hi n tuy ng h c (2. 22): sin cos cos sin sin cos cos

Và sin (Θ 0   )  (Θ )  sin 0 cos ( )    cos (Θ ) 0 sin ( )   sin (Θ )  0  cos (Θ ) 0 

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 sin ( cos ) cos ( sin sin ) sin cos ( cos cos sin ) cos cos ( cos sin cos ) sin ( sin cos ) p q r

+ Tuyng thái d a trên h t    t và h t a

Có th l a ch n m   c bao g m t bi n tr ng thái N u gi s r      t nh    

Mà vector không gian tr u p q r

Vector không gian trc mô t các chuy ng trong 6 b c t do Liên   h gi n t c liên k t:

 u v w p q r , , , , ,  T v (2 ) 48 và không gian tr ng thái m c vi[7]:

 V T  0 N u t ng v n t   c V T  U 0  const (theo thuy t tuy n tính hóa) ta   có th th y r ng:

N u áp d ng thuy t phi tuy n ta có các k t qu       sau[6]:

ng h p tuy n tính có th chuy n sang h t        c nh v không gian tr7 ]:

A = T FT , B = T G -1 -1 (2 )58 Khi V T 0  công thc chuyi trên s nên ph c t tr   gian tr ng thái chuy   c s d ng cho vi c ch t o hàng không   

Phân chia chuyng c a UAV

a Phân chia chuyng ca UAV

 i v i m t m c gi s r ng các ph n theo chi u d c (có       s b c t    c tách t các tr ng thái ngang (có s b c t do là 2,4      và 6) Gi s m u ch t là ph n thân máy bay là d ng t      u dài ln

u r ng và chi u cao c  c gi s r ng v n t c theo      chi u d  n t c d c tr c và v n t c ngang    

 có th  ng h c v t r n theo chi u d c và ph n bên c a        mô hình ta s  gi  s các bi n tr ng thái   v p r và , , c lo i b theo chi u d c     trong khi các bin , ,u w qvà  c lo i b theo chi u ph   u này cho ta hai h th

Chuyng d c là chuy ng t nh ti n theo c Ox  tr b và tr c Oz b, chuyng quay quanh tr c Oy b ng l c h c chuy  ng d c trong h   t liên kc l y t (2.41) g m 3 thành ph n:  

 y  m u mQ mW u mgcos X m w mQ mW w mgsin cos Z

ng h c (sau khi tuy n tính hóa 2.23   ):

Chuyng ngang là chuyng t nh ti n theo tr c Oy   b và chuyng quay quanh các tr c Ox b và Ozbng l c h c chuy  ng ngang trong h t  liên kc l y t (2.41) gm 3 thành phn:

( ) x xz z y xz z xz y x xz m v U r W p gcos cos

            x xz xz z y xz z y x xz m v mW mU v mgcos cos Y

ng h c (sau khi tuy n tính hóa 2.23   ):

Trong ph n ti p theo, ta s rút g n và kí hi u các h s          c s d sau[9]:

, , , index index index index index index index index index index index index

  bi u di n s   ng c a các y u t    u khi n b m t t i máy bay, m t chi c      

 T là h   s l y: ph n l c ho  c ly cánh qu t 

 E h s l  u khi n cánh lái phía sau c a máy bay s d    u khin chúc, u ch cao

 A là h s   u khi n cánh li u khi xoay c a m t ph ng t    kéo mép cánh s d u khi n bay nhào l n ho c chuy   ng bay xo n quanh  trc d c.

 F là h s   u khi n cánh tà: xoay b m t c a m t ph n mép cánh s d ng cho         chuyng nghiêng ho c nghi ng

 R là h s   u khiu khi n m t ph ng d   c  pha

   s d ng cho vi c chuy ng

Thuy t tuy n tính hóa s s d ng gi thi        gim s các h s    u khiu vào và lc vi

MF là khc thêm vào, - NF h s t t d   ng, B là ma tr n mô t d  ng bao g m các h s l   c.

 uc u khiu khiu vào th c t   c cung cp b i h   thng d ng và mà tr ng chéo T  diag T T  1 , , , 2 T r là ma trn h ng s  thi gian th c Thay (2. 66) vào (2.42c:

ng thái tuy n tính v i h th ng d    ng:

ng thái tuy n tính lo i b    ng là:

ng v i các ma tr n   MF,-N F và B 2 ) N u bay v66  i t U 0  constant và T  0 cao có th  u khi n b ng l c nâng     E H s  

 F có th s d    gim t c khi h           chuyn

 khi d ch chuy n m t cánh tà trong khi cánh tà còn l i     gi v     i v i các máy bay ôth ng, các h s sau có th   loi b: X u , X q , X w , X  E , Z Z M u , w , u

Nng là qua r t quan tr ng thì các h s trên ph i có trong     

L c và moment theo chi u ngang [9  ]:

ng v i các ma tr n M   F ;-NFvà 2) Ngoài ra ta có th lo i b   các h s sau:   Y Y Y Y Y v , , , , p p r  A , , L N N r v , r

ng hng l c h c cho tr ng thái bay cân b ng và n     

nh a ng h c cho các tr ng thái bay   nh

ng hn nh t c a tr ng thái bay    nh T t c   o hàm theo thu b ng 0, và không có m t v n t c góc nào xung quanh tr    ng

  o hàm có th b ng 0 thì các góc v n t   o hàm các góc v   c rút g[8]:

 áp d ng cho chuy n vòng c a máy bay 

i v i các thành ph n v n t c V,W và góc     Φthì không nh t thi t ph i b ng 0     Tuy nhiên, nng h c b   gi i h bay cân b ng thì góc Φ phi bng h thành:

ng h p này, t t c    o hàm theo thu b ng 0, m t khác ta   xem nhi v góc RPY   Φvà ng 0 Ta coi s  i v 

ng Ψ ng thái nh, thì chuyn

ng bay vòng kèm theo góc li ng r t nh ho c s       ng xu ng  nh r t nh , theo công th c liên h     2 2) 2 ΨsinΘ Ψθ ΨcosΘsinΦ ΨsinΦ ΨcosΘcosΦ ΨcosΦ

i v i t t c    ng h c vì h ng s    Ψ r t nh nên   các thành ph n P, Q, R có th   c lo i b a, ta có t ng theo

M t khác t t c các thành phu b ng 0  b ng máy bay

 chuy2 Ph n l n các   gi thuy cách máy bay hong nh  t h trình vi phân tuy n tính mà nó có th mô t    chuyng K t qu sinh ra t    góc l ch trên cánh lái ho c t s va ch m v i các dòng khí xoáy c a máy bay trong        sut quá trình bay K t qu      c bao g m các nhi u  

ng nh t các h s cân b ng (vi ch      c h s cân b   h i s d ng chính xác các góc l ch c a các cánh lái phù h      góc l ch c a các cánh lái s không nh t thi t ph      ng t i m  u khi n t  

ng, vì ph n l  c yêu c vi ch nh máy bay 

c tính cân b ng bay có th   c kh o sát b ng vi  c

I là ma tr, A là ma tr n h s tr   u vào [ ] 10

Mô hình tuy n tính chuy ng d c c a máy bay có th phân thành hai chuy   n

 c l p: chuyng chu k ng n và chuy  ng chu k dài Chuy ng chu k dài s     i t t ít ng t i tính  u khi n máy bay  Các chuyng chu k ngn ng nhin tính u khin c

M t khác, (2.3) có th  vit thành:

( 2    ph ph  ph )( 2    sp sp  sp ) (2.81)

* Ch    c coi là m  ng chu k dài v i h s t t d n nh       Trong m t s   ng h p, ch Phugoid có th không     ng có th 

n theo th i gian Ch     i t n s  ng t do 

* Ch   ng chu k ngn là ch r   i t n s dao 

ng t do   sp và h s t  t dng  sp

Máy bay siêu âm có th có h s    ng hc M u r t l u này kéo theo

ng Phugoid s cho hai nghi t nghi (không nh) và m t nghi m âm (  nh) Hic g i là Stuck  b i vì 

 i v i máy bay có trm trung hòa hong h c  Khi hing này s y ra, h s    ng hc M  dn m t giá tr ví d     nghi m c m th c Khi tr ng t m máy bay di chuy   n ra phía sau thì m t trong các nghi m c a ch Phugoid và ch        ng chu k  ngn s  tr thành nghim o và công th c c a chúng r t ph c t     u này

ng dn ch   ng th ba 

+ Cân b ng theo chi u ngang  

S h ng   (   e ) là ch bay xo  n c Ch   ng bay r t ch m  

S h ng   (   f ) di n t ch  ph bay xo n thân trong khi s h ng b c hai liên tr     quan t i ch bay nhào l    t h thng v i nh n t    ng

0 0 0 s s s s s y s s mgcos mgsin cos ms mQ U X mQ ms m Z

  s vào (2.83c ma tr n bi u di n chuy   ng d c trong h  to

Thc hi 60 c hàm truy chuyng t nh ti n theo tr c Oy   b và chuyng quay quanh các tr c Ox b và Ozb[6]:

0 ( ) 0 s x xz xz z y s s xz y x z xz s s s s ms mW mU V

( s x xz xz z y s xz y x z xz s s s s ms mW s mU s V mgco

Dùng phép bi bi n ng h c máy bay (2.52) 

 2 trình bày mô hình toán cho máy bay dùng h t  RPY Kh o sát  h  ng hng l c h c t    nhng công thc tham kho t  các tài lic ngoài S d  ng tuy xây d mô t các tr ng thái bay c a UAV     trình tr ng thái  nh và cân b ng cho UAV trong các tình hu ng khác nhau  

3.1.1 nh v d , ng b ng h  thng v  nh v quán tính INS  a nh v và d  ng b ng h  thng v tinh GPS 

H  thng nh v toàn c u (  Global Positioning System GPS) là h   thng xác

nh v trí d a trên v trí c a các v tinh nhân t o, do b qu c phòng M thi t k ,            xây d ng, v n hành và qu n lý Trong cùng m t th    m, t  c a mm trên m  t s nh nc kho ng cách t   n ít nht ba v tinh 

H  thnh v toàn c u c a M là h d     ng trên m t m i 24 qu  v  c BQuc Phòng Hoa K t trên qu    o không gian

Các h thng dng truy n th ng ho  ng d a trên các tr m phát tín hi u vô    tuyc bi  n nhi u nh t là các hthng sau:

- LORAN (LOng RAnge Navigation): hong d i t n 90 100 kHz, ch y     u dùng cho hàng h i.

- VOR/DME VHF ( Ominidirectional Range/ Distance Measuring Equipment): dùng cho hàng không dân d ng 

Ngoài ra, còn có các h  thng khác trên th  gic phát tri n b  n c l

+ Các thành phn ca h thng GPS

Trm không gian bao g m 24 v tinh nhân t o liên t c phát tín hi u qu ng bá       khp toàn c       a toàn h th ng Các v     c c p  ngu n ho ng b i các t m pin m t tr   c thi t k   hong trong vòng gu các t m pin m t tr i b h ng thì v tinh s        hong nh các  c quy d  c gn s n trên v tinh  

Mu khi n là ki m soát v      o và thông tin th i gian chính xác Có 5 tr m ki   t r t B n tr m kim soát hong m t cách t ng, và m t tr m ki m soát trung tâm B n tr m        

51 này nh n tín hi u liên t c t    nhng v tinh và g n tr m ki m soát trung tâm T i tr m ki m soát trung tâm, nó s s a l i d        lit h p v   - g i li thông tin cho các v tinh 

 Máy thu tín hi u GPS (User Segment) 

n cu i cùng trong h th ng GPS Vì tín hi u t v tinh GPS      

c phát qu ng bá trên toàn b   t nên s  ng máy thu GPS là không gi i  h n Máy thu GPS s thu các tín hi u mang thông tin v c ly, th i gian, tr truy       n

c phát xu ng t 4 v     nh v    c a mình Các thit b thu tín hic áp d ng trên: máy bay, tàu th y,  

52 b H thnh v quán tính INS 

+ Khái ni m h  thng INS

nh v  ng: dead- reckoning Dead reckoning là m t thu t ng dùng trong ngành hàng h i truy n      th ch  nh v trí thuy n trên bi n c a các hoa tiêu    

Nhi hoa tiêu có th  c v trí c a thuy n trong m t kho ng      thi gian nhnh nh    b lái và t  c a thuy ng

c nh ng c ng ng i v t s p t    trí ct li n d a vào   kinh nghi m v a lý T i ngày nay, cùng v i s phát tri n c a khoa h c k thu t,            dead-reckoning tr thành m    nh v cho các h   th  ng

a trên tr ng thái hi n t i c a h th      n t c, gia t c, v  

 có th  c tr ng thái k ti p c a h th ng H th       nh v quán tính INS chính là m t ng dn hình cnh v dead- reckoning

H thnh v quán tính INS phát tri n t    nhi khu cho s phát tri n này là ti   Robert Goddard, m t nhà tiên phong trong công  ngh tên l a c a M K t qu       thc nghi m c a Robert Goddard v i m t h     

ng dc tên l  r c hàng không dân d ng và quân s , v n t i bi n, tàu ng m, công ngh truy n thông,         và c trong các ngành khoa h c nghiên c u v robot t hành     

Nguyên lý hong c a INS là t ng h p các tín hi   c b i m u

 cho bi t tr ng thái hi n    th i c a h th  d -reckoning  ng tr ng  thái k p c a h ti  thng Các tín hic b i IMU g m có v n t c góc và gia     t c dài c a h   thng IMU c u t o t các c m bi n gia t c (accelerometer) và các       c m bi n gyro Tín hi u gia t   c v  b i accelerometer, còn tín hiu vn t i gyro    t IMU và INS IMU ch 

ng nh ng thông s c a h th ng, còn INS thì bao g m IMU       và nh ng thu    t ng h  nh tr ng thái c a h    thng C m bi n

 n t c góc c a h th  i v i m t h t    tham chi u B ng cách s    dng t i g c t   u c a h   thng, sau

y tích phân giá tr v n t  ng c a h th  ng t i m i th  m C m bi n gia tc gia t c dài c a h   thng trong m t h   t tham ching là m t h t    g n li n v i m t v t chuy    n

   c g n c nh lên h th ng và chuy      ng cùng h  thng

Tuy nhiên, b   nh v n t c góc và gia t    i v i h t    chuyng g n v i h   thng, ta hoàn toàn có th  c gia t c dài c a h    thng trong h t  quán tính Th c hi n phép tích phân gia t c quán tính ta có    th c v n t a h thngn n a ta s thu  

c v trí c a h th ng trong h t      u ki n là ta xác 

c v trí, v n t  u c a h th ng trong hê t    quán tính

y, h th nh v quán tính cung c p v v  trí,  n t ng và v n t c   góc c a h  thng b n t c góc và gia t c dài c a h   thng trong h t a

H  thnh v quán tính INS g c các cm bi a h th ng trong không gian g  

 hay xu ng, roll là góc nghiêng cánh c a máy bay, còn yaw là góc c a máy bay    quay quanh trc thng

C     c dài s  c g n lên ba tr c c a h t      chuy ng c a h  tính

c tr ng thái hi n t i c a h th ng M t h th ng INS ho         ng g n hay  trên b m t trái t ph    c tích h p thêm phép hi u ch nh Schuler cho h      thng có th liên t c ch v     t khi di chuy n (phép hi u ch nh Schuler   

c phát minh b     u ch  m b o cho  nhi vg h t   g n li n v t cho dù tâm quay c a m t v t di chuy n trên b m       t b i và không còn trùng vt bi ng ca hình Và lý thuyc ng d ng  cho nh ng h  thng quán tinh ho  ng g n b  m th nhng thu  t ng hnh tr ng thái c a hthng

H thnh v toàn c c c u t o nên b i m   t b IMU và thu t toán dead- reckoning Tùy thu c vào cách b trí các c m bi n gyro và accelerometer mà có th      phân chia INS thành hai lo i: gimbaled system và strapdown system 

i vc s p x p theo ba tr c vuông    góc v i nhau và l t ch    c- - kh  m bng ci khi qu  o c a h th ng th   c c nh trên m  u n n g i là gyro-stablized platform    u n  m có ba gimbal, là nhng

55 vòng có th quay quanh m t tr  ng kính c a vòng, và các gimbal này 

c liên k t v i nhau l   t t ngoài vào trong sao cho m i gimbal có th quay   quanh trc  gimbal trong cùng, ba c m bi c b trí theo các tr  t    i b hi ng precession ( s  i v trí tr c quay c  m b o cho p ng c a các gimbal 

i Lo i c m bi  ng s d ng là loc (intergrating rate gyro), và tín hi vào m u khi ci trong h t  

i trong quá trình chuyng c a h th ng, các accelerometer và   

  c c nh trong m t m t ph ng n n trên gimbal này C u t o c a          gimbaled INS th c s r t ph c t p,vi c ch t       c k t c   chính xác cao là cu này dn vi c giá thành c a gimbaled   INS r t cao 

Strap down INS có k t c  n t chuy v i gimbaled INS, b i vì trong h    thng strapdown không h có k t c u gimbal   

c c nh ngay trên k t c u     c a h   thng, Tuy nhiên trong strapdown INS, nh ng ng d ng c a công ngh      thông tin trong x lý tín hi u là r t quan tr ng, và nh ng linh ki n strap down      

ng là các c m bi  n t , quang h c hay bán d n Trong strap down INS    không có thành ph n nào là chuy ng v m t v  ng thái c a h   thng trong h quy chi u g n li n v i h      thi các c m bi n gyro (mà   thông s  tr   c n t c góc quanh các trng)

   c s d c dài c a h th ng theo các tr c trong     h t  chuyng Strap down INS tính toán các giá tr  c k t h p v  i phép bii t  c tr ng thái và v trí ca hthng

V i nguyên lý  ng các gimbal thì gimbaled INS g p ph i sai   s khá l n khi h   thi qu o m  t ngn

nh k p th i, hi  ng này g i là gimbal lock  i v i strap down INS thì không x y ra hi ng trên

T  c p nh t d u c li t nhiu l n Gimbaled INS có th  hong t t v i t   update là 50-60 l n/ giâ 

 i v ng là 2000 l n/ giây Và t a các gyro s d ng   trong strap down INS l

 có c m bi n t    ng( magnetometer) cùng c m bi n khí á   p

3.1.2 Truy n d n d   liu khin và hình nh b ng sóng vô tuy n RF    a T ng quan h  thng

 b C u t o và ho  ng c a h  thng

 m phát vô tuyáy  n máy thu radio Trong b phát 

ELF Ch a t n s   n m ng xoay  chi u, các tín hi ng t xa t n th   p.

VF Cha các t n s kênh tho i    tiêu chu n.

VLF Cha ph n trên c a d i nghe   

c c a ti ng nói Dùng   cho h thng an ninh, quân s , chuyên d ng, thông tin  

LF Dùng cho dng hàng h i và hàng không 

c dùng cho dng hàng h i và hàng  không

HF Dùng trong thông tin vô tuy n 2 chi u v i m   

60 thông tin  c ly xa xuyên l a, liên l c hàng h i, hàng không,   nghing bá

VHF Dùng cho vô tuyng, thông tin hàng h i và hàng  không,

UHF Dùng cho các kênh truyn

ng t bào,m t s h th ng      radar và dng, h thng vi ba và v tinh 

3 30GHz  10cm-1 cm T n s   siêu cao

SHF Ch y u dùng cho vi ba và   thông tin v tinh 

30300GHz 1cm-1mm T n s   c c kì  cao

EHF Ít s d ng trong thông tin vô   tuy n.

3.1.3 H thng truyng trên UAV

Mô hình UAV có th xoay quanh 3 tr c X,Y,Z tính t tâm máy bay vi

   u khin v trí c   c chuy   u khi n các góc nghiêng: Roll, 

u khi n các cánh c nh và t    c a UAV bao g m:

u khi n góc lên và xu ng.

RC Servo có c u t o bao g  m: (1)(2)Mu khi n, (3)Ngu n c  p Vcc, (4)Tín hiu khi n, (5)Ngu n c p GND, (6)   Phn h i v   trí, (7) truy n, (8) n, (9)V 

V trí tr c c  a u khi n thông qua bi   r ng xung (PWM) Trong h  thng c a m t dãy các xung s    nh

C th u khing c a m t tín hi u s có các xung bi     i t

1  c g   v i t n s 50Hz.( Chú ý r ng không ph i s     xung trong mu khi n servo mà là chi u dài c  i kho ng 30 60 xung/giây N u s này quá th     chính xác và công su duy trì servo s gim V  u khi n quay theo m t chi u   (gi s là chi  ng h   3.9 )

V dài xung 2 ms, servo quay theo chi c l i K thu c gi là: t   l s - chuyng c a servo t l v i tín hi u s       u khin

Công su t cung c     l v l ch gi a v   trí hi n t i c a tr c ra v i v trí nó c      n N u servo g n v     

n u servo xa v    c truyng v i v n t c    t t Khi trn v trí mong mu  gim t c Quá trình này di n ra trong kho ng th i gian r t ng n - m t servo trung        bình có th quay  60 0 trong vòng 1 4  1 2 giây

3.2.1 Thuu khi n  a   u khing bay và góc nghiêng

T ng quan h    u khi n UAV

H  th ng truy  ng trên UAV

Mô hình UAV có th xoay quanh 3 tr c X,Y,Z tính t tâm máy bay vi

   u khin v trí c   c chuy   u khi n các góc nghiêng: Roll, 

u khi n các cánh c nh và t    c a UAV bao g m:

u khi n góc lên và xu ng.

RC Servo có c u t o bao g  m: (1)(2)Mu khi n, (3)Ngu n c  p Vcc, (4)Tín hiu khi n, (5)Ngu n c p GND, (6)   Phn h i v   trí, (7) truy n, (8) n, (9)V 

V trí tr c c  a u khi n thông qua bi   r ng xung (PWM) Trong h  thng c a m t dãy các xung s    nh

C th u khing c a m t tín hi u s có các xung bi     i t

1  c g   v i t n s 50Hz.( Chú ý r ng không ph i s     xung trong mu khi n servo mà là chi u dài c  i kho ng 30 60 xung/giây N u s này quá th     chính xác và công su duy trì servo s gim V  u khi n quay theo m t chi u   (gi s là chi  ng h   3.9 )

V dài xung 2 ms, servo quay theo chi c l i K thu c gi là: t   l s - chuyng c a servo t l v i tín hi u s       u khin

Công su t cung c     l v l ch gi a v   trí hi n t i c a tr c ra v i v trí nó c      n N u servo g n v     

n u servo xa v    c truyng v i v n t c    t t Khi trn v trí mong mu  gim t c Quá trình này di n ra trong kho ng th i gian r t ng n - m t servo trung        bình có th quay  60 0 trong vòng 1 4  1 2 giây.

Thi  t k   h th  u khi n UAV

Thu  u khi n

a   u khing bay và góc nghiêng

+ B  u khi n PID (A proportional integral derivative controller) là b   u khin s d ng k thu   u khi n theo vòng l p có h  i tic s  d ng r ng rãi trong  các h  th u khi n t ng M t b      u khi n PID c g ng hi u ch nh sai      l ch gi a tín hi u n   t tín hiu khi u chnh quá trình cho phù h p 

Chúng ta coi h thngc thit k  h i ti  kh

B  u khi n PID là m    u khi n l p h i ti    c s d ng r ng rãi    trong h  thu khi n do d s d ng M t b       u khiu ch nh gi a giá tr  bic và giá tr mong mu c b ng cách tính toán và xu t ra   m t "tín hi u ch gi cho sai l ch m c nh     nht có th 

B  u khi n PID g m 3 thông s riêng: T l , Tích phân và Vi phân     

- Thành ph  n t l (Kp) có tác d ng c a h , và làm gi m,    ch không tri t tiêu sai s xác l p c a h      (steady-state error)

- Thành phn tích phân (Ki) có tác d ng tri t tiêu sai s xác l    làm gim t ng c a h  th ng

- Thành ph  n nh h  thng, gi   v t l và ci thi n t   ng ca h

y, t ba thành ph n (t l , tích phân, vi phân), có th xây d ng thêm các b       

u khiu khi n P, b   u khi n PI, b   u khi n PD, tùy vào 

ng c th mà ta s d ng các b      u khi n cho thích h p     nghiên c u sâu v b    u khi n PID 

+ B thông s PID dùng trên UAV 

H thu khi n trên UAV c u ki n: 

Phm vi ho  ng(km) 2-4

Thi gian ho  ng (phút) 30

H thu khi n trên U AV   c s d nh các tham s ng thái tr

 nh  ng th i các d li  c g i v tr m m   t GCS thông qua b truy n nh n d u 2 chi u RFD900    li 

Mu khic thi t k trên ph n m m Antium Designer 10.5,    

n m m chuyên d  thi t k    m n t a M ch vi x lý trung tâm :  

Chn c m bi n MPU 6050 v i các thông s sau:    

Hình 3.12MPU 6050 (Inertial measurement unit) c.Cm bi n khí áp 

Chn c m bi n MS5611 v i thông s k thu     t :

Chu n giao ti p   I2C và SPI

Hình 3.13khí áp MS5611 d.La bàn s 

Chn c m bi n HMC5883L v i thông s k thu      t:

Chn IC nh AT45DB161D v i thông s k thu    t :

Mô ph ng h   th u khi n

Settings > Data Input & Output > Data Set 

Thi  t k  ph  n m  u khi n và giám sát m     t

Ph n m   u khi n m     t

900 Mhz,               chung MAVLink(MAVLink Micro Air Vehicle Communication Protocol) 

Xây d ng h   th ng ch m  th c tiêu

 thu t toán c a h   thng ch m c tiêu: th 

Tích h p các h   th  n t

H thng APM có 8 kênh tín hiu vào:

- u khin góc pitch c a máy bay 

- u khi n góc yaw c a máy bay  

- AUX1(OPTIONAL): kênh ch n mode 1 

- AUX2(OPTIONAL): kênh ch n mode 2 

- AUX3(OPTIONAL): kênh ch n mode 3 

- AUX4(OPTIONAL): kênh ch n mode4 Trong h   thng s d ng mode 4 ch  n ch  bay cho b  u khi n thông qua kênh c u khin

Các chân c m tín hi u c  u vào bao gm:

     n: Các chân tín hi u c m bi  c k t nôi t A0  

- u vào ADC c m bi n áp xu   t.

- c tín hin áp module ngun.

- c tín hi  c a c m bi n siêu âm  

H thu ra tín hi u PWM 

- u khin góc pitch c a máy bay 

- u khi n góc yaw c a máy bay  

Main APM có 1 header 2 cho phép l a ch n ngu n c p cho tín hi    u ra, khi cm jumper vào header 2 tín hiu ra s d ng tr c ti p ngu n +5v c a main APM       dòng t i t  tài s d ng ngu n c   p ngoài Vcc thông qua UBEC cp ngu n cho servo 

Tín hi u ra c p servo camera:  

c k t n m 10 và 11 trên main APM, khi k t n i ta ch s d ng chân tín hi u không k t n i chung ngu        n v i 2 chân còn l i ca cng

Chân c p tín hi u còi chip và led tín hi u A5, A6, A7 trên main    Giao tinh v GPS LEA-6H U-blox 

+ LED hi n th ng thái   tr

K  t lu   n

  trình bày t ng quan h th   u khi n UAV v i các h    thnh v , d ng b ng v   nh v quán tính INS; truy n d n d     liu bu khi n; truy n d n và ch     th m c tiêu Tích h p mô hình   máy bay th t v i h    thn t  khí hoàn ch nh có kh   ng các yêu c u mà   t ra

K t qu   th  nghi m c a h    th  ng GPS, IMU, RF

K t qu   th nghi m kh   nh v GPS

Phép th ử Kho ng cách trên thả ực địa (m)

Tốc độ đo của GPS (m/s)

Phép th ử Kho ng cách trên thả ực địa (m)

Tốc độ đo khoảng cách GPS (m/s)

Nhận xét: Th nghi m trong khu v c có nhi u công trình xây d   ng hc,

 chính xác c i khu vt tr ng 

4.1.2 K t qu  th nghi m ch ng thu phát RF a ng b thu phát RF 

Phép th ử Kho ng cách thả ự c đ ịa

Nhận xét: Kho ng cách b thu phát càng xa thì ch  ng sóng càng gi m, ch t

ng sóng gi m nhanh khi th nghi m trong khu v c có nhi u công trình xây      d ng 

4.1.3 K t qu  th nghi m ch ng c m bi n IMU  

4.2 ng UAV ch  bay b ng tay và t   ng

ng UAV ch  bay b ng tay 

- V i ch b ng tay, máy bay c t cánh lên kh i m      t khi ch dài 15m, máy bay nhanh chóng bay nh và cân b ng khi có s   u khi n c a ngi lái

- Máy bay h cánh xu ng m  t nh s   u khi n c a ngi lái, máy bay gim d cao và tit an toàn Sau khi tit, máy bay d ng l i sau khi ch  y

- Khi ngi lái thc hi n các tr ng th ng, bay li ng, bay quanh   mm v i bán kính nh   nhu khi n trên  m  t ca ngi lái

- Qu  o bay th c t khi   ngi lái u khi n trùng v i qu o máy bay hi n th       trên màn hình máy tính do d u GPS g i v li  

4.2.2 ng UAV ch  bay t  ng

- Trong ch bay t ng, máy bay v n c n ph i c t cánh b ng s           u khi n c a ngi lái, tài hi n và th nghi m ch c t cánh t ng Sau        khi c t cánh, máy bay nhanh chóng  nh và cân b ng nh b    u khit trên máy bay

-  cánh t ng và ti  c khi h cánh máy bay gi m d cao v i gia s   nh, khi bánh xe ch m m ng hong, máy bay d ng h n sau khi ch   c ng 25m

- ng nhanh và nh khi bay các ch bay th ng, bay li ng, bay      vòng tròn quanh mm.

- Qu  o bay th c t g n trùng v i qu o bay l p trình trên màn hình hi n th          ca tru khi n m   t.

t qu v ki m nghi    c l p ráp hoàn ch nh 

 i các ki m nghi m v h th    nh v GPS, c m bi n IMU, b thu     phát sóng RF và cho bay th v i ch t ng và b ng tay K t qu          c nm trong gi i h n c  c mt ra ctài.

Sau m t th i gian nghiên c u v i s c g ng và n l c c a tác gi cùng s             ng d n t n tình c  a TS Bùi Quý L c và TS Lê Giang Nam  c các m  h nh

+ T m t mô hình máy bay cánh b ng có s   o sát các thông s k thu t ch     t o máy bay và l c tác dng lên máy bay

+ S d ng h c t tr  RPY  kho sát và xây d ng h   ng h c  và ng l c h c cho máy bay   

+ Thit lc  tr ng thái bay cân b ng và  nh cho UAV + Xây d ng thu u khi n, ch n linh ki n và v      mn cho h  thu khi n UAV 

+ Mô ph ng h  thu khi n b ng ph  n m m Xplane 

+ Xây d ng h   thng ch m c tiêu b ng camera g n trên UAV, v i ch th      quan sát các vt th chuyng

+ Tích h p các h  thu khi n t lên mô hình máy bay cánh b ng 

o sát Mô hình UAV có t m ho ng 2-4  cao 150 m, t 35 km/h, có th mang t i tr ng 2 kg, ho   ng u ki n gió t   n 6, có th quan sát m c tiêu chuy  ng nh camera

+ Th nghi m bay th t cho k t qu h     : thu khi n UAV có   nh v khí 

ng h c, làm vi c t t c trong ch t ng hay b ng tay Các module: nh v            quán tính INS, nh v b ng v tinh GPS, truy n d n d       liu b ng sóng vô tuy n RF   làm vic nh và chính xác Tóm l i h   thu khi n c a UAV sau khi hoàn   thi n có chi phí th p và d s d ng   

+ Tt li UAV có th  hong u ki n th i ti  t x u 

+ Tích h p thêm các h  thng c m bi n th i ti    phát tri n thêm ng d ng ki   m tra th i ti t Tích h p h     thng c  c nh báo khi có l i k thu t    nhm ng du ki n th c t

Tác gi mong mu n trình bày lu  t cách khoa hn Tuy nhiên

 có h n nên không tránh kh i thi u sót Hy v ng r ng lu n này s góp ph n         nh bé vào vi c tìm hi u UAV, m  c khoa h c quan tr ng trong s nghi p     công nghi p hóa và hi c ta

[1] J Sifton, 2012, A Brief History of Drones, The Nation News

[2] N Winters-Brown, 2012 Beyond War: New Uses of Unmanned Aerial , Vehicles at Home Brings New Concerns, National Security Law Brief News

[3 T Scheve, 2012, How the MQ-9 Reaper Works How Stuff Works News ] ,

[4c li lch s phát tri n c a UAV Vi t Nam, báo Ki n th     c.

[5] University of California, San Diego, 2012, Engineers look to the birds for the future of unmanned aerial vehicles, ScienceDaily News

[6] Andy Lennon, 1996, Basics of R/C Model Aircraft Design Practical Techniques for Building Better Models, Model Airplane News

[8] Donald Mclean, 1990, Automatic Flight Control System, Prentice Hall Book s.

[9] Bernard Etkin and Lloyd Duff Reid, Dynamics of Flight Stability and Control [ ] T.H.G Megson, 1972, AIRCRAFT STRUCTURES for engineering students, 10Edward Arnold (Publisher) Ltd 41 Bedford Square, London.

K t qu   th nghi m ch   ng c m bi n IMU

4.2 ng UAV ch  bay b ng tay và t   ng

ng UAV ch  bay b ng tay 

- V i ch b ng tay, máy bay c t cánh lên kh i m      t khi ch dài 15m, máy bay nhanh chóng bay nh và cân b ng khi có s   u khi n c a ngi lái

- Máy bay h cánh xu ng m  t nh s   u khi n c a ngi lái, máy bay gim d cao và tit an toàn Sau khi tit, máy bay d ng l i sau khi ch  y

- Khi ngi lái thc hi n các tr ng th ng, bay li ng, bay quanh   mm v i bán kính nh   nhu khi n trên  m  t ca ngi lái

- Qu  o bay th c t khi   ngi lái u khi n trùng v i qu o máy bay hi n th       trên màn hình máy tính do d u GPS g i v li  

4.2.2 ng UAV ch  bay t  ng

- Trong ch bay t ng, máy bay v n c n ph i c t cánh b ng s           u khi n c a ngi lái, tài hi n và th nghi m ch c t cánh t ng Sau        khi c t cánh, máy bay nhanh chóng  nh và cân b ng nh b    u khit trên máy bay

-  cánh t ng và ti  c khi h cánh máy bay gi m d cao v i gia s   nh, khi bánh xe ch m m ng hong, máy bay d ng h n sau khi ch   c ng 25m

- ng nhanh và nh khi bay các ch bay th ng, bay li ng, bay      vòng tròn quanh mm.

- Qu  o bay th c t g n trùng v i qu o bay l p trình trên màn hình hi n th          ca tru khi n m   t.

t qu v ki m nghi    c l p ráp hoàn ch nh 

 i các ki m nghi m v h th    nh v GPS, c m bi n IMU, b thu     phát sóng RF và cho bay th v i ch t ng và b ng tay K t qu          c nm trong gi i h n c  c mt ra ctài.

Sau m t th i gian nghiên c u v i s c g ng và n l c c a tác gi cùng s             ng d n t n tình c  a TS Bùi Quý L c và TS Lê Giang Nam  c các m  h nh

+ T m t mô hình máy bay cánh b ng có s   o sát các thông s k thu t ch     t o máy bay và l c tác dng lên máy bay

+ S d ng h c t tr  RPY  kho sát và xây d ng h   ng h c  và ng l c h c cho máy bay   

+ Thit lc  tr ng thái bay cân b ng và  nh cho UAV + Xây d ng thu u khi n, ch n linh ki n và v      mn cho h  thu khi n UAV 

+ Mô ph ng h  thu khi n b ng ph  n m m Xplane 

+ Xây d ng h   thng ch m c tiêu b ng camera g n trên UAV, v i ch th      quan sát các vt th chuyng

+ Tích h p các h  thu khi n t lên mô hình máy bay cánh b ng 

o sát Mô hình UAV có t m ho ng 2-4  cao 150 m, t 35 km/h, có th mang t i tr ng 2 kg, ho   ng u ki n gió t   n 6, có th quan sát m c tiêu chuy  ng nh camera

+ Th nghi m bay th t cho k t qu h     : thu khi n UAV có   nh v khí 

ng h c, làm vi c t t c trong ch t ng hay b ng tay Các module: nh v            quán tính INS, nh v b ng v tinh GPS, truy n d n d       liu b ng sóng vô tuy n RF   làm vic nh và chính xác Tóm l i h   thu khi n c a UAV sau khi hoàn   thi n có chi phí th p và d s d ng   

+ Tt li UAV có th  hong u ki n th i ti  t x u 

+ Tích h p thêm các h  thng c m bi n th i ti    phát tri n thêm ng d ng ki   m tra th i ti t Tích h p h     thng c  c nh báo khi có l i k thu t    nhm ng du ki n th c t

Tác gi mong mu n trình bày lu  t cách khoa hn Tuy nhiên

 có h n nên không tránh kh i thi u sót Hy v ng r ng lu n này s góp ph n         nh bé vào vi c tìm hi u UAV, m  c khoa h c quan tr ng trong s nghi p     công nghi p hóa và hi c ta

[1] J Sifton, 2012, A Brief History of Drones, The Nation News

[2] N Winters-Brown, 2012 Beyond War: New Uses of Unmanned Aerial , Vehicles at Home Brings New Concerns, National Security Law Brief News

[3 T Scheve, 2012, How the MQ-9 Reaper Works How Stuff Works News ] ,

[4c li lch s phát tri n c a UAV Vi t Nam, báo Ki n th     c.

[5] University of California, San Diego, 2012, Engineers look to the birds for the future of unmanned aerial vehicles, ScienceDaily News

[6] Andy Lennon, 1996, Basics of R/C Model Aircraft Design Practical Techniques for Building Better Models, Model Airplane News

[8] Donald Mclean, 1990, Automatic Flight Control System, Prentice Hall Book s.

[9] Bernard Etkin and Lloyd Duff Reid, Dynamics of Flight Stability and Control [ ] T.H.G Megson, 1972, AIRCRAFT STRUCTURES for engineering students, 10Edward Arnold (Publisher) Ltd 41 Bedford Square, London.