1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt

93 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Tác giả Dang Xuan Thuong
Người hướng dẫn TS. Nguyen Vinh Hao
Trường học Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Tp. HCM
Chuyên ngành Tự động hóa
Thể loại Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2013
Thành phố Tp. HCM
Định dạng
Số trang 93
Dung lượng 16 MB

Cấu trúc

  • 1.1 DAt VAN 1 (9)
  • 1.2 Các công trình nghiên cứu liên quaI............................. << << << << ssssseess 4 (10)
    • 1.2.1 Một số công trình liên quan nổi bật (11)
    • 1.2.2 Chi tiết một số công trình...................- ees 52 s+s+e+esrrsced 6 (12)
    • 1.2.3 Một số báo cáo nghiên cứu khoa học liên quan (14)
  • 1.3 Phạm Vi nghiÊn CỨU........................... << œ6 s5 2 6 8899994999969593988699999695968 866 9 (15)
  • 1.4 Tóm lược nội dung luận văn.............................. 6655555555555 66699995666 10 Chương 2 Mô hình hóa hệ QUAđTOẨOF........................ co 5566665555555666666 11 (15)
  • 2.1 M6 ta cau tao phan cứng hệ qUadOOFF ........................c< << << << sssssssse 11 (0)
  • 2.2 Mô ta phương thức di chuyển và điều hướng quadrotor (0)
  • 2.3 Mô hình toán học quaTOẨOTF.......................... << s55 <6 559886999996555869% 15 Chương 3 Thiết kế bộ điều khiến thăng bằng dùng thuật toán PD (0)
  • 3.1 Bộ điều khiến PID. .................................... 5 5-5-5 se S2 se se sesesesesesesese 20 (0)
  • 3.2 Mô hình simulink mô phỏng bộ điều khiến PD (27)
  • 3.3 Kết qua mô phỏng bộ điều khiến PD (0)
    • 3.3.1 Các mô phỏng thay đổi Kp, Kd với m = 0.5 kg (30)
    • 3.3.2 Mô phỏng thay đổi khối lượng tải m (38)
    • 3.3.3. Mô phỏng thay đổi điều kiện đầu..........................--- 2-5: 34 (0)
    • 3.3.4 Mô phỏng khi có nhiễu tác động vào tín hiệu đo (45)
  • Chương 4 Thiết kế bộ điều khiến thăng bang dùng bộ điều khiến BaCK-SÍ€DDẽTĐ................... 5 0... 9 9.9.9 0000009009000 666008900000049996060660666660 068 41 (9)
    • 4.1 Giới thiệu phương pháp điều khiến Back stepping (47)
    • 4.2 Cơ sở lý thuyết điều khiến Back stepping.................................- ô<2 42 (47)
    • 4.3 Xây dựng bộ điều khiến Back stepping cho mô hình (50)
    • 4.4 M6 hình simulink mô phỏng bộ điều khiến Back stepping (0)
    • 4.5 Kết qua mô phỏng bộ điều khiến Back stepping (0)
      • 4.5.1 Các mô phỏng thay đổi giá trị ban đầu của các tín hiệu đưa vào với m = 0.SKỉ............................ Ăn se 50 (56)
      • 4.5.2 Mô phỏng thay đối khối lượng tải với góc roll (0)
      • 4.5.3. Các mô phỏng thay đổi hệ số alpha ở m lkg................... 61 GVHD TS. NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH. ĐẶNG XUÂN THƯỞNG (0)

Nội dung

Nguyễn Vĩnh Hảo đã rất nhiệt tìnhgiúp đỡ, hướng dẫn nghiên cứu, định hướng và đánh giá trong suốt quá trình thực hiệnluận văn thạc sĩ.. Bên cạnh những bộ điều khiến côđiển đã xuất hiện r

DAt VAN 1

Các thiết bị bay từ lâu đã là một ngành khoa hoc hang đầu được con người dau tư phat triển mạnh mẽ Trong đó các thiết bị bay có người lái đã có một lịch sử phát triển lâu dài cũng như đang thống trị trong các ngành hàng không dân dụng và quân sự Bên cạnh đó các thiết bị bay không người lái đang mở một hướng phát triển mạnh mẽ và dài hạn cho tương lai, và nó cũng đang tỏ ra chiếm ưu thế rõ rệt trong các lĩnh vực quan sát, do thám, tiếp cận những nơi con người không đặt chân tới được

Mô hình quadrotor sở hữu 4 cánh quạt, tạo ra lực nâng lớn Điểm nổi bật của quadrotor là khả năng xoay linh hoạt và cất hạ cánh theo phương thẳng đứng, thể hiện tính cơ động cao Đặc biệt, quadrotor có thể được trang bị camera để ghi hình, chụp ảnh theo yêu cầu Trong tương lai, quadrotor có tiềm năng trở thành phương tiện chuyên chở người và các vật dụng khác.

Bên cạnh sự linh động mà 4 cánh quạt tạo ra thì nó cũng đặt ra nhiều thách thức lớn trong phương pháp điều khiến Dé dam bảo tính 6n định và điều khiến tốt, trong nhiều điều kiện thì cần bỏ ra rất nhiều thời gian thiết kế và thử nghiệm, kèm theo sử dụng những cảm biến có độ nhạy cao, thuật toán điều khiến phức tạp.

Với yêu cầu điều khiến thăng bang đạt chất lượng tốt, đáp ứng đủ nhanh dé đảm bao sự an toàn khi bay nên việc chọn bộ điều khiến là rất quan trọng So sánh rất nhiều bộ điều khiến như PID, Lyapunov, Backstepping, Sliding mode học viên quyết định tiến tới thực hiện dé tài với bộ điều khiển Backstepping Mục tiêu hướng tới là điều khiến là 6nGVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 3 định góc nghiêng 3 trục Roll, Pitch, Yaw của mô hình và bám theo góc nghiêng từ tín hiệu đặt.

Các công trình nghiên cứu liên quaI << << << << ssssseess 4

Một số công trình liên quan nổi bật

Đề tài Trường DH Hình minh họa

Hình 1.1 Một số mô hình nỗi bật

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG

Chi tiết một số công trình - ees 52 s+s+e+esrrsced 6

Hình 1.2 Mô hình Mesicopter (Stanford) Được trang bi với những động co super mini, kích thước của mesicopter nhỏ gon một cách ấn tượng, chỉ tương đương với một đồng xu, như trong hình minh họa trên, cả mô hình năm gọn trong lòng bàn tay con người Với kích thước đặc biệt nhỏ, hứa hẹn ứng dụng của mesicopter trong lĩnh vực tình báo, cũng như giám sát là rất cao, nhưng đi kèm theo nó cũng cần phát triển một hệ thống các thiết bị siêu nhỏ khác.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 6

Với dé tài X4 flyer với một kết cấu co khí vững chắc kha năng chịu lực cũng như nâng vật của máy bay trường ANU là rất điển hình, ngoài phần thân đã nặng 4kg, quadrotor này còn có thé mang thêm lkg tải kèm theo.

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 7

MD4-200 là mẫu ân tượng nhất Đây là một sản phẩm thương mại đã được đăng kí, khả năng giữ thăng bang trong khi di chuyển của nó là rất hoàn hao, đối hướng không bị mat thăng bằng, kết hợp với camera hoặc 1 máy chụp hình có độ phân giải cao, kèm theo cơ cầu chồng rung cho thiết bị ghi hình, những dữ liệu được mô hình ghi lại rất sắc nét và không bị rung.

Một số báo cáo nghiên cứu khoa học liên quan

Đi theo khả năng ứng dụng cao, hướng phát triển rộng, các nghiên cứu về quadrotor đã được chú ý rất lớn qua nhiều công trình nghiên cứu, các dé tài khoa học của nhiều trường đại học cũng như các viện nghiên cứu trên thế giới Các tài liệu tham khảo được nêu ở cuối dé cương chỉ là một phan rất nhỏ trong vô vàn những tài liệu hay và thiết thực này.

Học viên chọn lọc được một số phương pháp điều khiến điều khiển mô hình máy bay không người lái quadrotor tiêu biểu, có thể áp dụng vào đề tài:

> Phuong pháp điều khiến cuốn chiếu (Back-stepping control)

> Phuong pháp điều khiến trượt (sliding mode)

> Phuong pháp điều khiến thông minh (Fuzzy, Neuron )

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 8

Tóm lược nội dung luận văn 6655555555555 66699995666 10 Chương 2 Mô hình hóa hệ QUAđTOẨOF co 5566665555555666666 11

Luận văn gom 6 chương với cđu trúc như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan, xu hướng phát triển của các mô hình tương tự như trong luận văn Khả năng ứng dụng thực tiễn, những ưu khuyêt điêm của m6 hình, mức độ áp dụng của các thuật toán.

Chương 2: Trinh bày chi tiết mô hình toán học mô hình quadrotor Từ mô hình toán học tạo bước đệm dé thiết kế bộ điều khiến tiền hành mô phỏng và thực nghiệm.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 9

Chương 3: Trinh bày bộ điều khiển PID, thiết kế bộ điều khiến, thiết kế mô hình simulink tiến hành mô phỏng bộ điều khiển PD cho mô hình, tong hợp các kết quả mô phỏng, nhận xét về những mô phỏng.

Chương 4 đề cập đến việc trình bày bộ điều khiển phản hồi lùi, trong đó có thiết kế bộ điều khiển và mô hình simulink Mô phỏng bộ điều khiển phản hồi lùi cho mô hình máy bay bốn cánh quạt được thực hiện và các kết quả mô phỏng được tổng hợp lại Cuối cùng, bài viết đưa ra những nhận xét và đánh giá về kết quả thu được.

Chương 5: Mô tả phần cứng thực tế mô hình quadrotor, chi tiết các bộ phận cau thành.

Trình bày kết quả thực nghiệm hai bộ điều khiến PD va Back stepping, nhận xét các kết quả thu được.

Những kết quả từ mô phỏng và thực nghiệm đã cho thấy sự hợp lý của mô hình và đạt được mục tiêu đề ra Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần khắc phục và cải tiến để mô hình và thuật toán điều khiển hoàn thiện hơn Những hướng phát triển tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác, tính ổn định, và hiệu quả của mô hình nhằm nâng cao hiệu suất của hệ thống.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 10

MÔ HÌNH HÓA HỆ QUADROTOR

- Quadrotor có 4 động cơ ở 4 góc quay 4 cánh quạt với 2 cặp cánh quạt xen kẽ quay ngược chiều, và 2 cánh quạt đôi xứng quay cùng chiều nhau dé chống lại moment xoẵn.

- Bộ điều khiến và cảm biến thường được đặt ở giữa trung tâm mô hình để giữ thăng băng, và tiện lợi trong việc kết nối điều khiến tới 4 motor.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 11

2.2 Mô ta phương thức di chuyền và điều hướng quadrotor

- Truc x là véc tơ hướng từ motor3 tới motorl, góc xoay quanh trục x là góc roll - Truc y là véc tơ hướng từ motor4 tới motor2, góc xoay quanh trục y là góc pitch - Truc z là véc tơ vuông góc với x,y và hướng xuông, góc xuay quanh z là góc yaw

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 12

(c) (d) Hình 2.3 Phương pháp điều hướng

Lực mô tơ 1,3 lớn hơn sẽ khiến máy bay quay ngược chiều kim đồng hồ, trong khi lực mô tơ 2,4 lớn hơn sẽ điều khiển máy bay quay cùng chiều kim đồng hồ Lực mô tơ 4 mạnh kết hợp với lực mô tơ 2 yếu sẽ khiến máy bay xoay quanh trục lăn theo chiều kim đồng hồ Ngược lại, lực mô tơ 2 mạnh hơn lực mô tơ 4 yếu sẽ dẫn đến việc máy bay xoay quanh trục lăn ngược chiều kim đồng hồ.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 13

Hình 2.4 Phương pháp điều hướng

(e) Lực 4 motor tang déu dé bay lên.

(f) Lực motor! mạnh, motor3 yếu điều khiến xoay quanh trục pitch theo chiều kim đồng hồ

(g) Lực 4 mortor giảm đều để hạ xuống (h) Lực motor3 mạnh, motor] yếu điều khiến xoay quanh trục rolẽ ngược chiều kim đồng hồ.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 14

Sau những nguyên tắc cơ bản về chuyển động và xác định tọa độ ta tiến hành mô hình hóa đối tượng quadrotor tìm phương trình động học tương đối để dễ dàng hơn trong việc điêu khién m6 hình.

Hình 2.5 Hệ tọa độ đặt trên mô hình

Mỗi điểm trên hệ tọa độ mô hình ta có thể chuyển sang hệ tọa độ mặt đất theo hệ sau

(VỚI S:SIn, C:COS ) ry = (cựcỉ)x + (cự sỉsố — sựcú) y + (cự/sỉcú + sựsú)z rt, = (sực8ỉ)x +(sựsỉsú — cự/cú) y + (ssỉcú + cy sd)z (2.1) r„ =(—sỉ)x+(cỉsú) y + (cOc@)z

Phương trình vận tôc ở môi điêm trên than quadrotor

V=vy ty, +v," (2.2)GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 15

Từ phương trình (2.2) kết hợp với phương trình quán tính ta đượng phương trình đặc trưng của cơ năng:

| cố ng | ằ | aw T= 7 lol —ys0) T21 (0c +ựsúcỉ)ˆ + 21„(0sở —yc@) (2.3)

Tu day suy ra phuong trinh :

V = | xdm(x)(-gs0) + | yâm(y)(gsóc0) + | zdm(z)(gcdcO) (2.4)

Dung phương trình Lagrang dé tìm phương trình chuyền động:

Tiép tuc khai trién theo Ti va qi ta duoc hé 3 phuong trinh chuyén d6ng nhu sau:

Ngoài ra còn có các tác động lực ngoài khác:

Tiếp theo là lực hôi chuyên ở than do tac động quay của cánh quạt

GVHD TS NGUYEN VINH HAO SVTH DANG XUAN THUONG 16

Phương trình mô hình động học biến thiên:

Phươn trình đặc trưng cho motor: pu iu R i-ko,

Do ta dùng những motor với hệ sô cảm kháng rất thấp nên phương trình thứ hai có thé viết thành:

Mô hình hóa theo phương trình Newton-Euler có dang ml O||/V| |ứxmV| |F

Với các phương trình lực và moment tac động như sau:

Moment xoắn theo trục x (rolling moments):

Lực hồi chuyển 6 than = Ow, - 1.) Lực hôi chuyén ở cánh quạt TQ, Ảnh hưởng chỉnh xoăn l(-T, +1;) Moment giữa khi tiễn: hd’ H,,)

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 17 ry 4

Moment xoăn khi lùi (CD ” 2 R,,,, i=l

Moment xoan theo truc y (Pitching moments):

Lực hôi chuyén ở thân /(I_—1.) Lực hôi chuyên ở cánh quạt J GQ, Anh hưởng chỉnh xoắn (T, +T;) Moment giữa khi tiễn: h(>_H,,)

Moment xoăn khi lùi CD” Ruy i=l

Moment xoan theo truc z (Yawing moments):

Lực hồi chuyén ở thân 6¢(I,.-1,,) Lực quán tính xoắn JQ.

Lực lệch giữa khi tiến: I(H,+H,)

Lực lệch giữa khi lùi l(-H,, + H,;)

Lực tac động doc theo trục z:

Trong luong mg Luc tac động doc theo truc x:

Luc tác động: (cự số + cy sOc$)(>_T,) i=l]

Luc ma sat 5 oA px| x!

Luc tac dong doc theo truc y:

Luc tỏc động: (—cự/sú + sựsỉcú)(S_T,) i=l

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 18

Lực ma sát 5 OA PY y| |

Tổng hop từ phương trình Newton-Euler và các phương trình mô tả luc, moment trên ta được phương trình động học sau: lr.j — Ow (I, —I,,)+ J,0), T I(—T, +1,) > Hf ,) + (-1) Xe i=l i=l ¡mm 4 i=l i=l

1_ = 66 (1, =1 ) +J,Q,+(-1) 3 ỉ+I(H,T-HL)+ICH,+H2) i=l (2.13) mz =mg — (cựcó) > QO. i=l

MX = (SỰ sở + sycOcg) >_T, — ằ H„_— 5 CA 4 4 px |x| i=] i=]

4 4 1 my = (—cy sh + sy sOcp) DT, — 2H, CA pyly

GVHD TS NGUYEN VINH HAO SVTH DANG XUAN THUONG 19

THIẾT KE BO DIEU KHIEN THANG BANG

Bộ điều khiển PID là bộ điều khiển vòng kín, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Bộ điều khiển PID hoạt động theo nguyên lý điều chỉnh sai số giữa giá trị đo được của hệ thống và giá trị đặt mong muốn (Setpoint) Để thực hiện điều chỉnh, bộ điều khiển PID sẽ tính toán và đưa ra giá trị điều khiển u(t) theo công thức: u(t) = Kp.e(t), trong đó Kp là hệ số khuếch đại tỉ lệ, e(t) là sai số tại thời điểm t.

Setpoint + Error Output ằ z) e—ằl ] Kile(t).dt Lgớn Process > i

Hình 3.1 So đồ hệ thống điều khiến dùng PID Một bộ điều khiến PID gồm 3 thành phan: e P (proportional) tao tín hiệu diéu khién ty lệ với sai lệch (Error).

P= Kp e(t) e | (intergral) tạo tín hiệu diéu khién ty lệ với khâu tích phân thời gian cua sai lệch.

I1 =Ki|eŒœ)dr e D (derivative) tạo tín hiệu điều khiến tỉ lệ với khâu vi phân của sai lệch

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 20

3.2 Mô hình simulink mô phỏng bộ điều khiến PD

Do thành phan I không thực sự ảnh hưởng nhiều tới kết quả điều khiến nên dé don giản quá trình mô phỏng cũng như điều khiến, tác giả chỉ thực hiện bộ điều khiến PD rút gon từ bộ điều khiến PID

PID positions + rates angles + rates

Initial conditions [12x1] | al positions + rates Noise Switch angles + rates

Soopest states lệ 4 State derivatives omegas

Scopes (12) System dynamics accelerations (linear and angular) 4—————

(4 timevec Clock To Workspace propeller speed

Hình 3.2 Sơ đồ bộ điều khiến PID

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO a

Hình 3.3 Khối điều khiến rotor

MATLAB Function (5) ALT_CONTROL Ind

Hình 3.4 Khối mô phỏng motor

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 22

3.3 Kết quả mô phóng bô điều khiến PD

Các thông số vật lý được chọn tương đồng với mô hình thật:

Thời gian mồ phỏng 20s g=9.81 m/s” b = 3.13e-5 d = 9e-7 m=0.5 kg Ixx = 0.0086 Iyy = 0.0086 Izz = 0.0172 Jr = 3.740e-5 I=0.25m al = (lyy - Izz)/Ix a2 = Jr/Ixx a3 = (Izz - Ixx)/lyy a4 = Jr/lyy a5 = (Ixx - lyy)/Izz bl = I/Ixx b2 = l/Iyy b3 = I/Izz

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 23

3.3.1 Các mô phỏng thay đổi Kp, Kd với m = 0.5 kg

0: 15iha es: : TT esa, ơ vaginas ERbeagigE : Q/20t0i380 eae ts : eetesgsiae : eaters sai roll (radian) ASC od : =- cae mm scacnnarscanass Đo MA : Đ caracarpamca : SP: : ơ ẹ ơ H i l | 1 | i tice

0.1 of Ê 005+ sacorooas Ne ; BYSBS4233.48BFA92-48 vt seen ees ơ— nang 3x3 SEN A o4 4-3 0N 4} ơ i

HỘ P——T———T———T———T———T———T——T——T c & : : h : : : : : © O05 bee Ne SOIREE TEE oR SSeS CA Pa 006 ÿ see a

Hình 3.5 Dap ứng với Kp = 0.1, Kd = 04

Nhận xét: ở Kp = 0.1 đáp ứng của hệ quá chậm không dat yêu cầu Tuy sau một thời gian đáp ứng có thé bám được giá trị đặt nhưng thời gian đáp ứng chậm trong thực tế mô hình sẽ bị di chuyển theo hướng không mong muốn.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 24

Dap ung Tin hieu dat 0.2

01B eo 2 staged : esa, : tử/2240xgE : Severs : eae ts : #23 : x24 roll (radian) nt ay See Ge Lense ơ ore ”_ : mm ơ : - : - : ơ ẹ Co —^ L Ă

T T T T T M U of + O.05+-} :: ơ Tờ Ears ơ ơ — xyxkseSAU F4 5-24 Z — enna os

= O05 ER ee es: - sve bed there wards thie 24/43 Shain 1 mi 3N v8 a

Hình 3.6 Dap ứng với Kp = 0.4, Kd = 04

Nhận xét: ở Kp = 0.4 Đáp ứng đã nhanh hơn nhưng vẫn còn tương đối chậm Ta can tiến hành tăng Kp hơn nữa.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 25

= PERINAT ALTER RI RIE RE SERINE ORS BRIER S ERY NTE 8 PORT ERE amie Sars Bap tbead

The renowned artist, Ole, embarked on a captivating journey to depict the profound intricacies of life's experiences through the canvas His brushstrokes, laden with emotion, danced across the surface, crafting vivid expressions of joy, sorrow, longing, and tranquility Each masterpiece unveiled a symphony of colors, textures, and forms, capturing the essence of human experiences with profound depth and authenticity.

0.15 | i] Ú L J J L LU Ỉ giàu AT gesentoidtoientilhbsiettoxaEUbettexaiOLDXAGMEHAEXAGGORLEMASG/ElfLhAsd/f28A22/8 20002306 -

Re oa ® TU Beets tae ein da Sada pia dae aa

Hình 3.7 Dap ứng với Kp = 0.8, Kd = 04

Nhận xét: ở Kp = 0.8 đáp ứng đã khá tốt, kết qua có thé chap nhận được.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 26

Pa alr dư i dưới vui với dua vn 0n eles “ieee

As a) © đi 606/6 Gxetl ee 41/6 Bie we ble le 531609v-5s 61516 9ì624ss°e ble le sl ele wb 403/6 lols wie 61516 wl ele wee ele slate ee Wels tele ec em l6 wìetẽ eed -

= Of pes praNesit ` 3 pitied 36110 CỐ, ơ betes : ens

& : : : : : ‘ : Ê0.05: Aes ++: TỶ an zecnensne teres Pears ơ ng an can +

Hình 3.8 Dap ứng với Kp = 1, Kd = 04

Nhận xét: với Kp = 1 đáp ứng là rất nhanh chỉ khoảng 1s, với thời gian đáp ứng này rat thích hợp khi mô hình cần lấy lại thăng bằng khi bị mat vị trí thăng bang ở trên không trung.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 27

Dap ung Tin hieu dat roll {radian) i i i | i i | i Ỉ

& : : : ; : : : : : ad COG He Sin Pas 3 tt S26 ` Shia we bea c9 v4/4/43 epsieintelaceld thy 4/44 the ewiwatald the =4 sc

Hình 3.9 Dap ứng với Kp = 1.2, Kd

Nhận xét: Khi tăng Kp từ 0.1 đến 1.2 đáp ứng của hệ thống nhanh dân Đến Kp bang 1.2 bắt đầu xuất hiện vọt lỗ và dao động Ta chọn Kp bằng 1 để đáp ứng đủ nhanh mà dao động chưa lớn.

Tiếp theo là những mô phỏng với Kp = 1, và thay doi KdGVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 28

Dap ung Tin hieu dat roll {radian) Ỉ l i

Ses ALE Se) g1 0.03 M3294 apenas erat ac ON De ee Oe CL =

Hình 4.16 Đáp ứng với giá trị dau roll = pi/2 rad, m= 1 kg

Nhận xét: khi tải thay đổi từ 0.8 lên 1kg mô hình vẫn bám theo tín hiệu đặt tốt, góc pitch dao động nhẹ ở thời gian Is dau.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 58

Thay doi m = 1.2kg Giá trị đầu roll = 0.1 rad

Dap ung Tin hieu dat roll (radian) © ¡

` CC ke ee ee ee Ne ee ee Oe ee ke

2 LJ U LJ H H H U ` | a eS eS ee longeslinatod oasnrllamstn !

0 mM L M Tt La a BÍ i= nu 0 1 x6 6 6" i

= tài BSD ease gas a as EP a ae ead CRAvo040 Si

Hình 4.17 Đáp ứng với giá trị dau roll = 0.1 rad, m= 1.2 kg

Nhận xét: Khi tải tăng lên 1.2 kg với góc roll ban đầu nhỏ chi 0.1 rad đáp ứng không bám được điểm đặt.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 59

Giá trị đầu roll = pi/2 rad

Dap ung Tin hieu dat roll (radian) i i | i i I 0 200 4ủn 600 #800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

= 0.05 Loss Fac aN aN a reese a fa aN GUO eee fa Bl OUe banca Danae are sta Dare Al 4Yv cay 7)//8-401x-402x111/0 314013 42x1)9//X)031/4401x7)1/6)11.27400x12//X014/.-401y/91/0X)/VJ22 ® uo £ oO foxx E

\GSSEDMEEZ0209K65/0205Á4342PRGPEAQEE: Hind OLAS CRIS PRS Uy PRAT Rae AAAuiCEdgd =

Hình 4.18 Đáp ứng với giá trị dau roll = pi/2 rad, m = 1,2 kg

Nhận xét: Khi góc đặt roll lớn hơn, góc roll điều khiến bám theo tin hiệu đặt nhưng hai góc pitch và yaw đã bị day ra xa điển thăng bằng Vậy với tải 1.2kg hệ đã không còn hoạt động tốt.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 60

4.5.3 Các mô phỏng thay đổi hệ số alpha ở khối lượng tải 1 kg

Gia tri ban dau roll = 0.2, pitch = 0.1, yaw =0;

Dap ung Tin hieu dat 0.2 H i] t L H LJ i

= 0.15 V221 As oNe rons ae (eapACe remot aPe le Bl ecRl-ohat ea le 01 G; arene ae (6-4) ele MaDe 1.8) ole aimee Pe fe 0 ohb rem sna re (6-4) 4 -0-311/8)1414-221)V1/)413 Y/ "

Be DE Re corde cor Stem emrnsl trroresdltngofeetdtroteesvtrorastenforastenEDtsendorastena 2 oS FO Da be ii G6406) eine canine nmi bae nm NI I&-4/ÐWA-SN-fo-S/GMWILENGI cama 02GU4SNG:2-6Wa-pXora c

0.15) es DA bers 3 mm man 2iAig2i602 —_— — mẦỒ _—_—— — mg,

3 SOSH Yet then denn b streetscene enseneh eens aneteanenss a

Hình 4.19 Dap ứng với alphal = 1

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 61

Dap ung Tin hieu dat roll (radian) i I 1 | 1 i 1 | i

_ do Ce uy Ce bia Cee wt h DC We Oa CMe We St ewe Cee ES Wwe CED Che He CTD OR Me Cred We Wie were” om ~

= C{: RMS C52121 05013141 050504405025 a TE ey Seas Stade Oa |

Hinh 4.20 Dap tng voi alphal = 10

Nhận xét: Tăng alphal lên bang 10 dap ứng góc roll tiễn tới điểm đặt nhanh hon khi alphal = 1

GVHD TS NGUYEN VĨNH HẢO SVTH DANG XUAN THUONG 62

——— Dap ung Tin hieu dat

H H i ' H ‡ H 1 ee ee a, er rẻ ốc 44 ee ee cee er i HUẾ HUẾ Ce ĐH ce er or ôk4 —l roll (radian)

=) H Hà SERIES RSE IAT ASSERT SERIA RSIS PRR BARA ORG wa i40 OR ae ERE ER ERS S

Hinh 4.21 Dap tng voi alphal = 20

Điều chỉnh hệ số alpha có ảnh hưởng đến thời gian đáp ứng góc cuộn và góc lắc của phương tiện Tăng hệ số alpha giúp giảm thời gian đáp ứng góc cuộn nhưng đồng thời cũng làm tăng thời gian đáp ứng góc lắc Do đó, cần cân nhắc kỹ lưỡng khi điều chỉnh hệ số alpha để đạt được sự cân bằng phù hợp giữa khả năng xử lý góc cuộn và góc lắc.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 63

Dap ung Tin hieu dat roll {radian) i i Ỉ

Pe on, a re can nan an an an = pd a © Lá? GIOANG gy v5ý015/ 25 6301//062061002đđ26300604148 0100018 MY Pe TUL 004/484E)122/4/43cH PY 661

Hinh 4.22 Dap tng voi alphal = 50

Nhận xét: khi tang gia tri alphal, dap ứng góc roll nhanh theo, nhưng giao động cũng tăng Góc pitch chịu ảnh hưởng it từ alphal nhưng góc yaw bị ảnh hưởng kha rõ, alphal càng tăng đáp ứng của yaw càng chậm Chọn kết quả tốt khi alphal = 10.

GVHD TS NGUYỄN VĨNH HẢO SVTH ĐẶNG XUÂN THƯỞNG 64

Thông số alpha3 ứng với góc pich cũng tương tự Khi tăng alpha 3, đáp ứng góc pitch cũng nhanh hơn, và khi alpha 3 lớn cũng xuất hiện giao động và góc yaw đáp ứng chậm dan.

Dap ung Tin hieu dat 0.3 h H : H H ' H : H

TY Hải 0 020 li 020 tài tui cua dua nhàn 2

Ra Cc lu diel m1ằ36x 5x9 (404-9366 51⁄9(

Ngày đăng: 24/09/2024, 06:44

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.2 Mô hình Mesicopter (Stanford) - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 1.2 Mô hình Mesicopter (Stanford) (Trang 12)
Hình 2.4 Phương pháp điều hướng - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 2.4 Phương pháp điều hướng (Trang 20)
Hình 3.5 Dap ứng với Kp = 0.1, Kd = 04 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.5 Dap ứng với Kp = 0.1, Kd = 04 (Trang 30)
Hình 3.6 Dap ứng với Kp = 0.4, Kd = 04 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.6 Dap ứng với Kp = 0.4, Kd = 04 (Trang 31)
Hình 3.7 Dap ứng với Kp = 0.8, Kd = 04 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.7 Dap ứng với Kp = 0.8, Kd = 04 (Trang 32)
Hình 3.8 Dap ứng với Kp = 1, Kd = 04 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.8 Dap ứng với Kp = 1, Kd = 04 (Trang 33)
Hình 3.9 Dap ứng với Kp = 1.2, Kd =04 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.9 Dap ứng với Kp = 1.2, Kd =04 (Trang 34)
Hình 3.12 Dap ứng voi Kp = 1, Kd = 0.8 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.12 Dap ứng voi Kp = 1, Kd = 0.8 (Trang 37)
Hình 3.14 Dap ứng với Kp = 1, Kd = 04, m= 1 kg - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.14 Dap ứng với Kp = 1, Kd = 04, m= 1 kg (Trang 39)
Hình 3.17 Đáp ứng với gid tri dau yaw = 0.2 rad - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.17 Đáp ứng với gid tri dau yaw = 0.2 rad (Trang 42)
Hình 3.19 Đáp ứng với gid trị dau yaw = 0.5 rad - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.19 Đáp ứng với gid trị dau yaw = 0.5 rad (Trang 44)
Hình 3.20 Dap ứng khi có nhiễu với m = 0.5 kg - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.20 Dap ứng khi có nhiễu với m = 0.5 kg (Trang 45)
Hình 3.21 Đáp ứng khi có nhiễu với m = 0.8 kg - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 3.21 Đáp ứng khi có nhiễu với m = 0.8 kg (Trang 46)
Hình 4.9 Đáp ứng với gid trị dau roll = pi/2 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 4.9 Đáp ứng với gid trị dau roll = pi/2 (Trang 57)
Hình 4.11 Đáp ứng với giá trị dau pitch = pi/2 rad - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 4.11 Đáp ứng với giá trị dau pitch = pi/2 rad (Trang 59)
Hình 4.14 Đáp ứng với giá trị dau roll = pitch = yaw = 0.1 rad - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 4.14 Đáp ứng với giá trị dau roll = pitch = yaw = 0.1 rad (Trang 62)
Hình 4.18 Đáp ứng với giá trị dau roll = pi/2 rad, m = 1,2 kg - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 4.18 Đáp ứng với giá trị dau roll = pi/2 rad, m = 1,2 kg (Trang 66)
Hình 4.26 Dap ứng với alpha 2 = 10 - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 4.26 Dap ứng với alpha 2 = 10 (Trang 74)
Hình 4.35 Dap ứng với m = 1.1 kg, roll = 0.Irad, pitch =0.lrad, yaw = 0.6rad - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 4.35 Dap ứng với m = 1.1 kg, roll = 0.Irad, pitch =0.lrad, yaw = 0.6rad (Trang 80)
Hình 5.3 Sơ đồ khối hệ quadrotor - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 5.3 Sơ đồ khối hệ quadrotor (Trang 82)
Hình 5.5 Dap ứng góc pitch (PD) - Luận văn thạc sĩ Tự động hóa: Điều khiển cân bằng mô hình máy bay bốn cánh quạt
Hình 5.5 Dap ứng góc pitch (PD) (Trang 84)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w