Phát triển bộ Điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt 0

Từ các quá trình tìm hiểu nghiên cứu, và những kiến thức đã được trang bị khi còn được ngồi trên ghế nhà trường, là sinh viên của ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khién và Tự Động Hoá, nhóm

Nev’ tén sịnh viên: Trần Lê Đức An

DAI HOC DA NANG

TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT

KHOA DIEN — DIEN TU

DO AN TOT NGHIEP DAI HOC

NGANH: CONG NGHE KY THUAT DIEU KHIEN

VA TU DONG HOA

DE TAI:

PHAT TRIEN BO DIEU KHIEN BEN VUNG CAN BANG CHO HE THONG MAY BAY KHONG

NGUOI LAI 4 CANH QUAT

Người hướng dan : TS Phạm Thanh Phong

Sinh viên thực hiện : Ngô Đăng Hùng

DAI HOC DA NANG TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT

KHOA DIEN — DIEN TU

DO AN TOT NGHIEP DAI HOC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT DIEU KHIEN VA TU

ĐỘNG HÓA

DE TAI:

PHAT TRIEN BO DIEU KHIEN BEN VUNG CAN

BANG CHO HE THONG MAY BAY KHONG NGUOI

LAI 4 CANH QUAT

Người hướng dan : TS Phạm Thanh Phong

NHAN XET CUA NGUOI HUONG DAN

NHAN XET CUA NGUOI PHAN BIEN

Nội dung đề tài:

Tìm hiểu tông quan và tính ứng dụng của hệ thống máy bay không người lái UAV trong đời sống hiện nay

Thiết kế mô hình hệ thống máy bay không người lái UAV 4 cánh quạt thực tế trong

TRUONG DAI HQC SU PHAM KY THUAT CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Déc lap — Ty do — Hạnh phúc

NHIEM VU ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong

Sinh viên thực hiện: Trần Lê Đức An Ma SV: 1911595510201

2 Các thông số, tài liệu ban đầu

+ Các tải liệu liên quan về thiết kế máy bay không người lái UAV và ứng dụng

+ Các tài liệu và bài báo liên quan đến kỹ thuật điều khiển cho UAV

+ Các công bố quốc tế có liên quan

3 Nội dung chính của đồ án

+ Tổng quan về hệ thống máy bay không người lái UAV và các phần mềm lập trình điều khiến

+ Giới thiệu hệ thống máy bay không người lái UAV thực tế trong dé tai

+ Xây dựng mô hình toán học cho hệ thống UAV

+ Xây dựng thuật toán điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không

nguoi lai UAV

+ Kết quả mô phỏng trên Matlab và thực nghiệm trên mô hình

+ Kết luận và hướng phát triển của đề tài

4 Các sản phẩm dự kiến:

+ Mô hình thực tế hệ thống máy bay không người lái UAV

+ Thuật toán điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái

UAV

+ Bao cao thuyét minh dé tai

5 Ngày nhận đồ án: 28/08/2023

6 Ngày nộp đồ án: 11/12/2023

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 8 năm 2023 Trưởng bộ môn Người hướng dẫn

TS Pham Thanh Phong

ll

LOI NOI DAU

Hiện nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nohệ, máy bay không người lái (UAV) đã trở thành một công cụ quan trọng va đa dang trong các ứng dụng

về quân sự, công nghiệp, và nghiên cứu khoa học Sự phát triển nhanh chóng của công nghé UAV da mở ra một loạt tiềm năng ứng dụng, từ giám sát môi trường đến giao hàng hàng hóa, và thậm chí cứu trợ trong tình hình khẩn cấp Trong một số lĩnh vực dân dụng, quân sự hay khoa học vũ trụ con neười dần thay các phương tiện bay có người lái bằng các thiết bị bay không người lái, bởi các tính năng ưu việt như có khả năng hoạt động tự động hoặc là điều khiển từ xa, có kha năng hoạt động những nơi mà con người khó tiếp cận Các thiết bị bay không người lái được cải biến để phục vụ cho những lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống như cứu hộ, giám sát an ninh, phương tiện vận tai, gieo trồng, phun thuốc trừ sâu nông nghiệp thậm chí là dé giải trí

Một trong những yếu tố quan trọng đề đảm bảo hiệu suất và an toàn của UAV là hệ thống điều khiến, đặc biệt là trong việc duy trì cân bằng trong nhiều điều kiện khác nhau Từ các quá trình tìm hiểu nghiên cứu, và những kiến thức đã được trang bị khi còn được ngồi trên ghế nhà trường, là sinh viên của ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khién và Tự Động Hoá, nhóm chúng em đã lựa chọn và thực hiện để án với đề tài:

“Phát triển bộ điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt.” Đề tài này tập trung vào phát triển bộ điều khiến bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt, mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một hệ thống điều khiển đáng tin cậy, đảm bảo rằng UAV có thể duy trì cân bằng trong môi trường phức tạp và thay đối Đề tài này đang thúc đây sự phát triển của công nohệ UAV và có thê đóng góp quan trọng vảo việc tạo ra các hệ thống UAV hiéu qua

và đáng tin cậy hơn trong tương lai

Đồ án tốt nghiệp là một công cụ giúp em tông kết lại tất cả kiến thức đã học trên ghế nhà trường trong bốn năm qua Tuy vậy, với kinh nghiệm và kiến thức chưa nhiều chắc chắn không thế tránh khỏi những hạn chế và thiểu sót Em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của quý thầy cô trong hội đồng để em có được những kiến thức quy báu

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy TS Phạm Thanh Phong đã tận tình

hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình thực hiện đồ án này Xin gửi những lời biết ơn

trân trọng nhất đến quý thầy cô Bộ môn Tự động hóa cũng như tất cả thầy cô trong khoa Điện - Điện tử đã giảng dạy chúng em những kiến thức quý báu trong suốt những năm qua

Em xin chân thành cảm ơn!

LOI CAM DOAN

Kính gửi Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiến

và Tự động hóa Nhóm chúng em bao gồm Trần Thế Phong, Ngô Đăng Hùng, Trần Lê

1911505510201, là sinh viên lớp 19TDH2 Chúng em xin cam đoan đề tài “Phát triển

bộ điều khiến bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh

quạt.” được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy TS Phạm Thanh Phong, các nội dung ly thuyét được tham khảo và đúc kết lại để giải quyết vấn đề đặt ra Tất cả các kết quả của đồ án này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ đồ án hoặc công trình nghiên cứu đã có từ trước Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với nội dung dé an nay

Người cam đoan {Chữ ký, họ và tên sinh viên}

Trần Thế Phong

MUC LUC

TOM TAT

NHIEM VU DO AN TOT NGHIEP

LOI NOI DAU

LOI CAM DOAN

MUC LUC

DANH SACH CAC BANG

DANH SACH CAC HINH VE

DANH SACH CAC kY HIEU, CHU VIET TAT xiv

MO DAU

1 Mục đích thực hiện đê tài cccceecceseesceettettttrtttesareveceseeeeaneees 1

2 Mục tiêu để tài is vn HH1 11 1e 1

3 Phạm vi và đối tượng nghiÊn CỨU - L0 2222212111211 112 1112118111111 1 2 1

4 Phương pháp nghiên CỨU - - 22021211211 121 122112 112 111211011 1811111 111111 x©5 1

5 Phuong phap thu hién dé tab ccc ececsesesseesessesecssesessessesseseeeeesess 1

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE HE THONG MAY BAY KHÔNG NGƯỜI

LAI UAV VA CAC PHÁN MÉM LẬP TRÌNH ĐIÊU KHIỂN

1.1 Giới thiệu chung về máy bay không người lái - - 5c 222cc +2 xss2 3 1.1.1 Giới thiệu chung 2 2c 22122111211 1211211 11111111111 1121 2011121111121 182kg 3 1.1.2 Câu tạo máy bay không người lái - 5 s2 S21 21511 115221112211 ty 4 1.1.3 Ứng dụng của máy bay không người lái 2-55 Set x2 5 1.1.3.1 Trong lĩnh vực quân sự 0 22c 2211221122112 211011 1211111111 rà 5 1.1.3.2 Trong công tác cứu hộ cứu nạn + 2c 2211211 12112111251 21112222 6 1.1.3.3 Trong nông nghiệp, canh tác 2 2 2211212211211 12111211 1 re 7

1.1.3.4 Trong lĩnh vực điện ảnh - truyền hình, giải trí - 25552 §

1.1.3.5 Trong dân dụng và thương mại + 2c 2c 22 2221121112212 r2 8 1.1.3.6 Trong đo đạc bản đề 0 HT HH are 9 1.1.4 Phân loại máy bay không người lãI - 5 2 2c 22122211211 1511121 151122 10

1.1.4.1 Máy bay cánh cô định (Fixed Wing UAV) ác re 10

1.1.4.2 Máy bay cánh quay (Rotary Wing UAV) co nen ằ 11

1.1.4.3 Fixed-Wing Hybrid VTOL UAV (May bay lai canh c6 dinh) 12

1.1.5 Ưu điểm và nhược điểm của các loại UAV 2 22 2212212552155 E2sss2 13

Vi

1.2 Giới thiệu chung vé tram diéu khién mat dat (GCS) ccc eee 15

In tá nha 15

1.2.2 Các loại hình trạm điều khiến mặt đắt 2 TH SE 1113115111115 s2 16 1.2.2.1 Trạm điều khiển mặt đất cầm 7) 17

1.2.2.2 Trạm điều khiển mặt đất cố định -.2-©222c22x22xzczzrree 17

1.2.2.3 Trạm điều khiển mặt đất di động n n2 nen Hye 18 1.2.3 Phần mềm điều khiển trạm mặt đắt 22 1 SE 52558555555 5555551255555 552 20 1.2.3.1 Mission Planner 20 1.2.3.2 UgCS - Universal Ground Control Station :- sec c2 s22 21 1.2.3.3 QGroundCorttrolL - - 2: 1 221212211323 1123 1115311153 115531 11535315112 sxx2 22 1.2.4 Tổng quan về phần mềm Miatlab - Simulink 52 ccscc zzc£zzzsz2 23 1.2.4.1 Khái niệm chung - - c 12c 2211211 1211121 111115111 2121118111111 1k re 23 1.2.4.2 Matlab án nè Error! Bookmark not defined 1.2.4.3 Matlab Simulink - - Error! Bookmark not defined 1.2.5 Các phương pháp kết nối va điều khiển cho máy bay không người lái .25 1.3 Đề xuất phương án thiết kế 2 + SE 11211211111112111121201121 1 ru 25

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU HỆ THÓNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI UAV THUC TE TRONG DE TAI

2.1 Tổng quan về mô hình hệ thống máy bay không người lái UAV 27

2.1.1 Sơ đồ khối tổng quát của mô hình hệ thống 2 2s E222 z2 28

2.2 Lựa chọn các thiết bị linh kiện được sử dụng trong mô hình hệ thống ¬ 28 2.2.1 Lựa chọn khối điều khiển trung tÂm c c1 1n 1122211121112 29

PIN NN\.XAidiadidiiidầdầẳầầẳầẳắẳẶẮ 32 2.2.1.2 Các thông số kỹ thuật 2-5 ST 21121121121211211 212111211 32

2.2.1.3 Các cảm biến sử dung trong bộ điều khiển bay Ặ cài eà 34 2.2.1.4 Các thông số các chân trên bo mạch (pinOuts) s2 sccsccec 38 2.2.2 Lựa chọn phần khung cho máy bay L0 222 1222122111122 tre 29 2.2.3 Lựa chọn khối ñ001 11 39 2.2.3.1 Lựa chọn động cơƠ -.L 1 012201211121 1221 1101119211111 111 111121111 ve 39

vn

2.2.3.2 Lựa chọn cánh quạt 2 2 2112211211121 1111121212128 1 1811 1kg 42 2.2.3.3 Lựa chọn ESC ccc cccccccccceececesseseetttestttttsatesansseesseeeeseceseeuaaes 45 2.2.4 Lựa chọn khối nguồn ¬ 47 2.2.4.1 Lựa chọn nguồn (Pin LiIpo) - 22: 222122112211 2E11 1118151 rreg 47 2.2.4.2 Module nguồn 2c eee Error! Bookmark not defined 2.2.4.3 Mạch phân phối nguỗn 2-2 1 1E 2111121111111 11211212 6 49 2.2.5 Lựa chọn khối định vị 2S S S2 2551215151 55111215 1151515115111 Ee tre 50

"SN 0:0 (i65 155 a 50 2.2.6 Lựa chọn khối truyền thông -c 11211 121111111111111 2 1181112 tre 52

2.2.6.1 Chọn thiết bị truyền thông không dây 2-52 S2 c2 re 52

2.2.7 Lựa chọn khối an toản 2 Sa Sa TS S131 2151 1111111151 111111211151 151118 He 53

2.2.7.1 Công tắc an toàn (Safety Switch) c2 nen e 53

PA on nh - 55 2.3 Các thành phần trong mô hình hệ thống máy bay không người lái UAV 56 2.4 Sơ đồ đấu nối giữa các thiết bị trone mô hình hệ thống - 5-5 55¿ 57

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA HỆ THÓNG UAYV

3.2 Phương trình động lực học của động cơ 2Q S2 122 nay 59 3.3 Tuyến tính hóa phương trình động lực học - 22c 2222222 62

3.4 Phát triển, xây dựng hàm truyền từ PWM c nnnnnH HH 63

CHUONG 4 XAY DUNG THUAT TOAN DIEU KHIEN BEN VUNG CAN

BANG CHO HE THONG MAY BAY KHONG NGƯỜI LAI UAV 4.1 Giới thiệu bộ điêu khiên PTD Á :Sc 12222121121 12151 5111118111 1111 1811 11g 66

4.1.1, Cau trúc của bộ điều khiển PID 2¿-2222 2222112212221 c.ee 66

4.2 Chương này là chuong xay dueng Systune Error! Bookmark not defined

4.3 Xay dung B6 diéu khién trang thái trên Matlab/Simulink - 5s: 71

4.3.1 Xay dung B6 diéu khién trang thái Roll, Pitch, Yaw 5-55 71

4.3.2 Xây dựng khối điều khiển tốc độ động cơ L c2 n nhớ 72

4.3.3 Xây dựng Bộ điều khiển vị trí và độ cao s- s22 ren 73 4.3.3.1 Khối điều khiến vị trí và độ cao -2s 2s 21212211212 21211x te 73

vill

4.3.3.2 Khối điều khiến trạng thái cho Bộ điều khiến vi tri và độ cao 74 CHƯƠNG 5 KÉT QUÁ THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH HỆ THÓNG

5.1 Kêt quả thực nghiệm Bộ điêu khiến trạng thái của UAYV 5 76 5.1.1 Kịch bản thực nghiệm Ì 22 2222221211221 1551 1231151151111 511 76 5.1.2 Kịch bản thực nghiệm 2 0 22 2221221122112 115511211151 11111 111215 cay 77 5.1.3 Kịch bản thực nghiệm 3 2 22 22212211221 12211151 1211151111111 1211 cgy 78 5.1.4 Kịch bản thực nghiệm 4 0 22 22112211221 122115511211 151 111111 11211 cay 80 5.1.4.1 Dạng sóng các động cơ theo giá trị đặt của kịch bản thực nghiệm 4

CỀ11111111 11111111111 11111115 111111111111 111111111 11 1116116011111 11 T111 111111 1111111116 1111 10 11 111 Et 80

5.1.4.2 Sai số tốc độ quay của các động cơ ở kịch bản thực nghiệm 4 81 5.1.4.3 Kết luận kịch bản thực nghiém 4 Error! Bookmark not defined 5.1.5 Kịch bản thực nghiệm 5.000 22 2222221122112 115511211151 11111 1112151, 81 5.1.5.1 Dạng sóng các động cơ theo giá trị đặt của kịch bản thực nghiệm Š

CỀ11111111 11111111111 11111115 111111111111 111111111 11 1116116011111 11 T111 111111 1111111116 1111 10 11 111 Et 82

5.1.5.2 Sai số tốc độ quay của các động cơ ở kịch bản thực nghiệm 5 82 5.1.5.3 Kết luận kịch bản thực nghiém 5 Error! Bookmark not defined 5.1.6 Kịch bản thực nghiệm 6 2 22 22112211221 1221 1551121115111 1 111515 cay 83 5.1.6.1 Dạng sóng các động cơ theo giá trị đặt của kịch bản thực nghiệm 6

CỀ11111111 11111111111 11111115 111111111111 111111111 11 1116116011111 11 T111 111111 1111111116 1111 10 11 111 Et 83

5.1.6.2 Sai số tốc độ quay của các động cơ ở kịch bản thực nghiệm 6 84 5.1.6.3 Kết luận kịch bản thực nghiệm 6 Error! Bookmark not defined 5.2 Két qua thực nghiệm Bộ điều khiển Vị trí và Độ cao của UAV 85 5.2.1 Kịch bản thực nghiệm Ì G2 2222222121 12211551 123115115111 1515 85 5.2.2 Kịch bản thực nghiệm 2 2 22 2211221121121 15511231151 11111 1211215 cay 86 5.2.3 Kịch bản thực nghiệm 3.00.0 ccc ccccccececcs esse seseesseeeecnecnseensessseeeesnsees 87

DANH SACH CAC BANG

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình I IL Một số hệ thống máy bay không người lái MultiCopter LJAV hiện nay (Nguôn: Trang vueb LJAÚV AIM€FÏC) s5: S SE E2 12111 1218 11a 3 Hình I 2 Cấu tạo của hệ thống UAV cánh quay và hệ thống UAV cánh cố định (Nguon: https://kiftatechnologies.com va https://Www.mdpi.COM) cccccccccccceccevecevcee 5 Hình I 3 Ủng dụng của các hệ thống UAV trong lĩnh vực quân sự định nước nhà (Nguôn: Báo Dân trí, Tập đoàn Viễn thông VieteÌ) -s set tre 6 Hình I 4 Ủng dụng của các hệ thống UAV trong công tác cứu hộ cứu nạn PCCC (Nguôn: Báo Giao: THÔNg) 5à t2 2 EEE2EH1 2 t1 2a 6 Hình 1 5 Ứng dụng của các hệ thống UIAV trong công tác cứu hộ cứu nạn trên Biển

và Y tế (Nguôn: Tạp chí Future Markets Mlagazine và Báo New ]8) c.- 7 Hình 1 6 Ứng dụng của hệ thống UAV trong các mô hình nông nghiệp canh tác (Nguôn: Nhà phát triển Linkedin) SE E221 tHEt HH1 21a 8 Hình I 7 Ủng dụng của hệ thống UAV trong điện ảnh, truyền hình và giải trí (Nguôn: Trang vueb Locdl JiêlfiđH) 5: tt 113121 11 1.1.1 re 8 Hình 1 8 Ứng dụng của các hệ thống UAV trong lĩnh vực dân dụng, thương mại (Nguôn: Tạp chí Tài chính và Tạp chí BNN Bredliig) à cà các 9 Hình I 9 Ung dung cua hé thong UAV trong cac linh vuc do dac ban dé dia ly (Nguon: Trang web SumoSolutions va Tap chi eeNewWSEUrope)o.cccccccccccscscescsvevesveseee 9 Hình I 10 Một số hệ thống Máy bay không người lái cảnh có định Fixed Wing UAV

(Nguồn: Viện Công nghệ WINIT) 2s: xẺ EEE112211211211 121111 E11.1E.Eerre 10

Hinh 1 11 Hé thong máy bay không người lái cánh có định UAV Thổ Nhĩ Kỳ Bayraktar 1B2 (Nguồn: Báo Thanh Niên) Error! Bookmark not defined Hình I 12 Một số hệ thống máy bay không người lái cánh quay MultiCopter (Nguồn: Trang nghiên cứu Researclifê) si csìctchEnhE 211211112211 1u Il Hình 1 13 Một số dạng hệ thông máy bay không người lái Fixed-Wing Hybrid VIOL UAV (Nguôn: Trang web Sparkle Tech) s5: 5t th E121 ke 13 Hình I 14 Một số hệ thống trạm điều khiển mặt đất của Không quân Hoa Kỳ và NASC (Nguôn: U.S Air Foree and NASC) 5: n t EE H21 12 tre 16 Hình I 15 Cac loại hình hệ thống trạm điều khiến mặt đất (GCS) (a.laptop, b GCS

di dong, c.GCS c6 dinh) (Ngudn: Google SChOlar) cccccccccccccccecsvcscessscscsevesteeeseseees 17 Hinh 1 16 Loai hinh tram diéu khién mat dat (GCS) cam tay (Nguén: Unmanned

Hình I I7 Các hệ thống trạm điều khiển mặt đất (GCS) cô định (Nguồn: GA-AST va

x1

Hình 1 18 Các hệ thống trạm điều khiển mặt đất (GCS) đi động (Nguơn: AliExpress

520017 (266 (9 ng nh TH HH TH TY HH KHE hà 19 Hình 1 19 Cac hé thong tram diéu khién thiét lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay trên phan mêm máy tính (Nguơn: Sưu tẩm (oogle liu4ge8) s.càcccs ctecce 19 Hinh 1 20 Logo va giao dién hé thong phan mém tram điều khiển mặt đất Mission Planner (Nguơn: Trang web ArduipiÏOt.COIH) 5c t2 al Hinh 1 21 Logo va giao dién hé thong phan mém tram diéu khién mat dat UgCS (Ngudn: Trang Web uges.COM).ccccccccccccsscsessesvesessssesvessssessesissitestitsisivscsitecttseetsteeees 21 Hình L 22 Logo và giao diện hé thong phan mém trạm diéu khiển mặt đất QGroundConrrol (Nguơn: Trang web qgrounlCOffFOl.CORf 25c sec: 22 Hình 1 23 Matlab và Simulink, (Nguồn: Trang web [1//⁄5//A/1087/12//12122127/172/0a+,7PSE 8088666 nh 24 Hinh 1 24 Logo phan mém Matlab (Nguon: MathWorks) Error! Bookmark not defined

Hình 1 25 Ứng dụng của phần mềm Matlab trong thực tiễn (Nguồn: MathWorks) 25 Hinh 1 26 Matlab Simulink (Nguon: MathWorks) Error! Bookmark not defined Hinh 1 27 Logo giao dién va ung dung cua phan mém Matlab Simulink trong thc tiễn (Nguồn: Múathfforl$) 55c Error! Bookmark not defined

Hình 2 1 Tổng quan về mơ hình hệ thống máy bay khơng người lái 4 cảnh quạt của

Hình 2 2 Các thành phân trong mơ hình hệ thống máy bay khơng người lái 4 cảnh 1n 8 8N e 56 Hình 2 3 Mach diéu khién chuyến bay tự động Pixhawk 2.48 (Nguồn: PX4

7 72/12700nnnẼnh6h6 măăăă.ă.ă = da 37 Hình 2 4 Hệ thống các cong kết nối trên mạch bo diéu khién chuyến bay tự động Pixhawk 2.4.8 (Nguơn: ArdiuPiÏÓ) 5 5c Sn HH HH2 a 34 Hình 2 5 Các chân và đèn tín hiệu trên bo mạch điều khiển chuyến bay tự động Pixhawk 2.4.8 (Nguơn: ArdiuPiÏÓ) 5 5c Sn HH HH2 a 33 Hình 2 6 Cảm biến gia tốc kế (Accelerometer) (Nguơn: vweb244.eof) 34 Hình 2 7 Cấu tạo của cảm biến gia toc ké (Accelerometer) (Nguon: web24.com) .35 Hình 2 8 Cảm biến con quay hơi chuyên (Gyrometer) (Nguồn: wiRipedia) 3ĩ Hình 2 9 Cấu tạo của cảm biển con quay hồi chuyến (Gyrometer) (Nguồn: THIDI, COHl SH HH TH Hà HH HH HT KH HH HH 36 Hình 2 10 Cảm biến áp suất, độ cao (Barometer) (Nguơn: researchgate.nel) 37 Hình 2 1I Cảm biến từ (Magnetometer) (Nguồn: laumanstechnieR.nÌ) 38

xH

Hình 2 12 Bộ khung Quadcopter S520 (NgUON: AMAZON) voecccceccccscccecsveccscsceesceeee 30 Hìn 2 13 Động cơ chối than (Brushed DC Motors) (Nguồn: /7//07//0/7011722151s77N0n0nn8nn8n8 6 eem ằằốằốẮ 40 Hình 2 14 Động cơ chối than (Brushed DC Motors) (Nguon: ican-motor.com) 40 Hình 2 l5 Động cơ khéng chéi than Sunnysky A2216-1400KV (Nguồn: }⁄727727117ã50//0001nnn a EDEL EDI ESD Een eennneeeeenas 42 Hình 2 16 Nguyên lý hoạt động của động cơ không người lái 4 cánh quạt (Nguồn: /214246/5:75.2/710010n0n8808 6 nhe ằ.ằ sa 43 Hình 2 17 Nguyén ly bay cua Ouadcopter dua trên hoạt động của propellers (Nguôn: researchgdle.H€|) t2 T121 ung 44 Hình 2 18 Canh quat 10x4.5 MR (NQUON: AMAZON) ceccccccccccscssccsvee css cscss ests ces teee vests 44 Hinh 2 19 B6 diéu toc ESC Hobbywing SkyWalker-40A (Nguon: AliExpress) 46 Hinh 2 20 GNB 5000mAh 3S 50C 11.1V LiPo Battery XT60 (Nguon: AliExpress) 47 Hình 2 21 NEO-MSN GPS Module with compass (Nguôn: AliEXpress) 37 Hình 2 22 32R Radio Telemetry 433MH:z 1000mW (Nguồn: AliExpress) 32 Hình 2 23 Module Power 5.3V BEC with X160 Plug (Nguôn: AliExpress) 48 Hinh 2 24 Pixhawk PX4 Autopilot Safety Button Flight Controller Switch (Nguon: [0/12/17/29/2/271s0/ NET nh nh ha 53 Hinh 2 25 Két noi Pixhawk 2.4.8 voi Safety Button Flight Controller Switch (Ngudn: ardupilot OF) cccccccccccccccesscsvessescsssssssessessesvessesstesessisssssssssteiticsietiitistesetessetees 34 Hình 2 26 Còi thạch anh Piezo Buzzer Alarm (Nguồn: AliExpress) 55 Hinh 2 27 Mach phan phéi nguon Mini Power Hub (PDB) Matek Systems co BEC 5V & 12V (Nguôn: AliEEXFS8) Ă SE TH HH HH re 49 Hình 2 28 Sơ đồ đấu nỗi giữa các thiết bị trong mô hình hệ thông máy bay không người lái 4 cánh quạt của đ tài E5 1111111211 1121221 2 tre 57 Hình 2 29 Sơ đồ khối tông quát của mô hình hệ thống máy bay không người lái 4 cảnh quạt trong đ tài 5:5: tt 1E E221 TH eg 28

Hình 3 I Các bước đề thực hiện tuyến tính hóa phương trình động lực học của động

cơ trong đỀ lài à nct E TH E211 t1t2t H12 21g 58

Hinh 4 1 Hé thong diéu khién vong kin ste dung thuGt tod PID cecccccccccccsccce cee: 66

xill

DANH SACH CAC KY HIEU, CHU VIET TAT

CHU VIET TAT:

Cụm từ viết tắt Cụm từ gốc Y nghia UAV Long range radio Sóng vô tuyến tâm xa GCS Linear parameter- Tham số tuyến tính

varying thay doi SCADA Supervisory control and Hé thống điều khiển

data acquisition giam sat va thu thap dtr

ligu

PLC Programmable logic B6 diéu khién logic kha

controller trinh HMI Human machine Giao diện người và

interface may UART Universal asynchronous Bộ truyền nhận dữ liệu

receiver / transmitter noi tiép bat dong bd

control OPC Open platform Truyén théng nén tang

communications mo CSV Comma-separated Các gia tri được phân

values tách băng dâu phây LMI Linear matrix inequality Bat dang thức ma trận

tuyên tính DSP Digital signal processor Bộ xử lý tín hiệu kỹ

MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài

Nghiên cứu đề phát triển bộ điều khiên bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt giúp duy trì cân bằng của máy bay không người lái (UAV) trong nhiều tình huống khác nhau nâng cao hiệu suất và đảm bảo tính an toàn trong hoạt động của UAV

Hạn chế tình trạng tốn thất năng lượng và tài nguyên giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu hoặc pin không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giúp giảm khí nhà kính và tác động xấu đối với môi trường Điều này quan trọng trong bối cảnh tăng cường ý thức về bảo vệ môi trường và giảm tác động khí hậu

Phát triển bộ điều khiến bền vững cân băng cho hệ thông máy bay không người lái

4 cánh quạt có giá thành thấp, phù hợp dé áp dụng rộng rãi

2 Mục tiêu đề tài

Ứng dụng các kiến thức đã được học, qua quá trình tìm hiểu các bài báo nghiên Cứu trone nước vả quốc tế và kinh nghiệm tích lùy được Mục tiêu của đề tài mà nhóm muốn hướng tới là:

Thiết kế mô hình hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt

Xây dựng mô hình toán học cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt Xây dựng thuật toán điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm chứng minh tính hiệu quả của phương pháp đề

xuất

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Các hệ thống máy bay không người lái UAV 4 cánh quạt

Mô hình toán học cho hệ thống máy bay không người lái UAV 4 cánh quạt Thuật toán điều khiến bền vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cánh quạt

4 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu tài liệu và các công trình nghiên cứu trước đó, kết hợp với các kiến thức

da hoc dé xây dựng mô hình thực nghiệm

5 Phương pháp thực hiện đề tài

Với những yêu cầu đặt ra ở trên, nhóm đã xem xét và đưa ra hướng giải quyết như sau:

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 1

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

- _ Lựa chọn các thiết bị của phần cứng cho máy bay: sử dụng phần khung S520 Quadcopter Multicopter Frame Kít, 4 mạch điều tốc ESC cho động cơ không

chỗi than, 4 động cơ không chổi than để phục vụ cho việc đi chuyển UAV, bé định vị GPS xác định toa d6, module Sik Telemetry Radio, mach chia nguồn,

pin Lipo nguồn, còi báo

- _ Xây dựng mô hình toán học cho hệ thông máy bay không người lái trên Matlab Simulink

- Xây dựng thuật toán điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay

không người lái trên Matlab Simulink

Đối với phương pháp điều khiến phần cứng thì nhóm em lựa chọn phương pháp sử

dụng Bộ điều khiến chuyến bay Pixhawk phiên bản 2.4.8 để điều khiến các thiết bị

phần cứng của mô hình hệ thống và làm nhiệm vụ xây dựng, triển khai các thuật toán điều khiến chuyến bay cho máy bay không người lái trên Matlab Simulink

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 2

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE HE THONG MAY BAY KHONG NGUOI LAI UAV VA CAC PHAN MEM LAP TRINH DIEU KHIEN

1.1 Giới thiệu chung về máy bay không người lái

1.1.1 Giới thiệu chung

Máy bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle), hay còn được gọi là UAV, đang trở thành một công nghệ ngày càng phô biến và đa dạng trong thời đại hiện nay Đây là thuật ngữ chỉ những loại máy bay không có phi công, như một robot có thể điều khiến từ xa bởi hệ thống phức tạp Máy bay nảy sẽ đi theo các tuyến đường bay được lập trình săn, hoặc điều khiến bởi phi công tại trạm điều khiển trên mặt đất dựa trên cảm biến va GPS dé giam sat va diéu chinh hoat dong

Hình I 1 Một số hệ thống máy bay không người lái MultiCopter UAV hiện nay !%

Thuật ngữ UAV thường được liên kết với các hoạt động quân sự và phòng không, với nhiều thiết kế và kích thước khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng Ngày nay, máy bay không người lái UAV còn mang tính ứng dụng cao trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp, công nghiệp, giao hàng hoặc trong công tác tìm kiếm cứu hộ, giám sát p1ao thông, thời tiết, ghi hinh, Cac UAV duoc thiét ké da dang dé phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau

Trong suốt thế ký XX, phương tiện không người lái chỉ phục vụ cho các nhiệm vụ trong quân đội Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, người ta kích hoạt thêm

nhiễu tính năng mới cho UAV Do đó, khi bước sang thế ký XXI, phương tiện không

người lái được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Giai đoạn này cũng xuất hiện phương tiện bay kiêu mới được gọi là Drone Chúng được thiết kế rất đa dạng, có kích thước và công suất động cơ từ nhỏ đến trung bình

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 3

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

1.1.2 Câu tạo máp bay không người lái

Cấu tạo và cơ chế hoạt động của một UAV có thể khác nhau tủy thuộc vào loại UAV cụ thê và mục đích sử dụng Dưới đây là một mô tả tông quan về cầu tạo và cơ chế hoạt dong chung cua cac UAV hiện đại:

Khung và cấu trúc: UAV thường có một khung bên ngoài bằng nhựa cứng hoặc hợp kim nhẹ, với một số phiên bản sử dụng các vật liệu như carbon fiber để tăng tính cứng và giảm trọng lượng Khung UAV có thể có một hoặc nhiều cánh quạt (propeller) để tạo lực nâng và di chuyên

Động cơ: UAV sử dụng các động cơ điện hoặc động cơ đốt trong để tạo ra sức mạnh và động cơ này được kết nối với cánh quạt để tạo ra lực nâng Đa số UAV tiêu dùng sử dụng động cơ điện đề đạt hiệu suất cao và khả năng kiểm soát tốt

Pin hoặc nguồn năng lượng: UAV thường sử đụng pin lithium-ion hoặc các nguồn năng lượng khác như pin lipo để cung cấp điện cho động cơ và các hệ thống điều khiển điện tử khác Thời lượng bay của một UAV phụ thuộc vào dung lượng và hiệu suất của pin

Hệ thống điều khiển: UAV được điều khiến từ xa thông qua một bộ điều khiên từ

xa hoặc có thể tự động hoạt động thông qua hệ thống tự động điều khiển Bộ điều

khiển từ xa cho phép người điều khiển điều chỉnh các thông số như tốc độ, hướng đi,

độ cao và thực hiện các chức năng khác của UAV

Cảm biến và hệ thống điều hướng: UAV thường được trang bị các cảm biến như cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất, con quay hồi chuyển (øyroscope), và cảm biến khoảng cách để đo và giữ được vị trí và độ cao trong không gian Các cảm biến này giúp UAV duy trì sự én định, o1ữ cân bằng và thực hiện các chức năng như định vị GPS và tránh vật cản

Hệ thống điều khiển bay: UAV sử dụng hệ thống điều khiến bay đề điều chỉnh độ

nghiêng và quay của UAV thông qua thay đổi tốc độ quay của các cánh quạt Hệ thống này cho phép UAV đi chuyển theo các hướng khác nhau và thực hiện các động tác bay phức tạp

Hệ thống camera và sensor: Một số drone được trang bị máy ảnh hoặc camera để chụp ảnh và ghi video từ không gian Các UAV công nghiệp có thể được trang bị các sensor và công nghệ đặc biệt như hồng ngoại, lidar hoặc đồng hồ GPS để thực hiện các nhiệm vụ như giám sát môi trường, khảo sát địa hình, hay phi lại dữ liệu chỉ tiết

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 4

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Pixhawk flight ontroller

1.1.3 Ứng dụng của máy bay không người lái

Máy bay không người lái (UAV hay Drone) ngày càng được sử dụng nhiều trong đời song, kinh té, chinh tri va quân sự bởi những lợi ích mà nó mang lại Người ta có

thê đễ dàng bắt gặp Máy bay không người lái ở hầu hết các lĩnh vực của đời sống Sau

đây là những ứng dụng của máy bay không người lái trong đời sống hiện nay 1.1.3.1 Trong lĩnh vực quân sựt

Sự ra đời của các thiết bị bay không người lái cũng được đánh giá là cuộc cách mạng trong lĩnh vực thu thập số liệu, khảo sát, giam sát và theo đối các đối tượng trên thực dia Trong lĩnh vực quân sự, UAV phố biến nhất khi được điều khiển để sử dụng trong công tác do thám, tỉnh báo, theo dõi thông tin chiến thuật trên chiến, thực hiện nhiệm vụ tấn công trong các trường hợp rủi ro cao, truyền hình trực tiếp hình ảnh hoặc video về căn cứ hoặc đóng vai trò là bia ngắm bắn cho hệ thống vũ khí trên mặt đất hoặc trên không Bên cạnh đó, hỗ trợ các nhà quản lý rừng, bộ đội biên phòng, giám sát khu vực rừng rộng lớn và biên giới và còn đảm nhiệm vai trò thí nghiệm cho các công nghệ UAV mới

Tầm quan trọng của UAV trong lĩnh vực quân sự không thể phủ nhận do nó mang lại nhiều lợi ích và ảnh hưởng đối với khả năng chiến đấu và an ninh của quốc gia UAV không chỉ cung cấp thông tin và khả năng tác động chiến lược, mà còn giúp tăng cường sức mạnh chiến đấu và an ninh của một quốc gia trong môi trường chiến tranh hiện đại Sự phát triển và sử dụng hiệu quả của UAV là một yếu tố quan trọng trong chiên lược quốc phòng của nhiều quốc gia trén thé gidi

Sinh viên thực hiện: Ngô Dang Hung Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong

Trần Lê Đức An Trần Thế Phong

Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt

Hình 1 3 Ứng dụng các hệ thong UAV trong linh vực quân sự định nước nha ©

(Ngu6n: Bao Dan tri, Tap đoàn Viên thông Viettel) 1.1.3.2 Trong céng tac cứu hộ cứu nạn

Nhờ những công dụng tuyệt vời của mình, việc ứng dụng UAV vào hỗ trợ tìm kiếm, cứu hộ cứu nạn khi xảy ra thiên tai là điều vô cùng cần thiết và mang lại hiệu quả cao Thông thường việc cứu hộ cứu nạn phải sử dụng đến máy bay trực thăng vì điều kiện

địa hình khó khăn, nhưng chính như vậy lại rất tốn kém và phức tạp Sử dụng thiết bị

UAV có thể trực tiếp truyền hình ảnh từ máy bay về trung tâm cứu nạn, chính công dụng của máy bay điều khiển UAV này khiến cho nhóm tìm kiếm đến được nạn nhân nhanh hơn và tăng cao cơ hội sống sót cho người đó

Hình I 4 Ủng dụng của các hệ thông UAV trong công tác cứu hộ cứu nạn PUCC

1 (Nguồn: Báo Giao Théng)

Bên cạnh đó, drone còn hỗ trợ vận chuyên hàng hoá, thuốc men và đồ cứu trợ Ở bất

kì đâu cũng vậy, thiên tai luôn là mối hiểm hoạ không thể lường trước được, và đôi khi

địa hình khó khăn khiến đội cứu hộ không thê tiếp cận được với những người đang gặp

nguy hiểm và thiếu thốn về lương thực, điều kiện trang thiết bị y tế Đã có rất nhiều trận động đất, lũ lụt khiến cho một khu vực bị cô lập hoặc những vụ sập mỏ người ngoài không thể chui vào bên trong đề đưa đồ tiếp tế được Vậy nên hiện tại, sử dụng thiết bị drone sẽ khiến cho việc hỗ trợ hiệu quả hơn và an toàn hơn cho đội cứu hộ

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 6

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Hình 1 5 Ủng dụng của các hệ thống LIAV trong công tác cứu hộ cứu nạn trên

Bién va Y té! (Neuon: Tap chi Future Markets Magazine va Báo New18)

Việc tìm kiếm người mất tích sẽ trở nên dễ dàng hơn, nhanh hơn và ít tốn chỉ phí hơn nhờ máy bay không người lái chuyên dụng Điều này có được nhờ kích thước nhỏ gon kha nang bay linh hoạt hơn trực thăng cứu hộ, chi phí vận hành rat TẺ Máy bay

không người lái có thể dùng để dựng bản đồ hiện trạng giúp đánh giá hậu quả thiên tai

và đưa ra phương án khắc phục kịp thời

1.1.3.3 Trong nông nghiệp, canh tác

Máy bay không người lái được sử dụng để hỗ trợ con người trong các hoạt động canh tác như: gieo hạt giống, bón phân, phun thuốc trừ sâu, theo dõi tinh trạng sức khỏe cây trồng, giám sát các trang trại rộng lớn

Các nông dân và kỹ sư nông nghiệp sử dụng máy bay không người lái để giám sát cây trồng nhằm lập kế hoạch thu hoạch chính xác và cải thiện các quy trinh như phân phối phân bón, nước Việc sử dụng máy bay không người lái trong nông nghiệp giúp quan sát rõ ràng việc quản lý nên thường được gọi là canh tác chính xác do mức độ chính xác rất cao từ thông tin nó mang lại

UAV hỗ trợ rải phân bón, phun thuốc trừ sâu hiệu quả hơn nhờ khả năng bay cao,

xa và được trang bị hệ thông phun đều, phun điện rộng giúp tăng hiệu quả, năng suất

và vừa tiết kiệm được thời gian, công sức chăm sóc Đồng thời, giúp quan sát ruộng

đồng bao quát bằng máy chụp ảnh kỹ thuật số, thu thập thông tin hình ảnh một cách đa dạng Người nông dan co thé quan sát tổng quan lựa chọn cách chăm sóc hợp lý đồng thời quảng bá hình ảnh khi ứng dụng công nghệ kỹ thuật cao vào gieo trồng

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 7

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt

Hình 1 6 Ứng dụng của hệ thông UV trong các mô hình nông nghiệp canh tác

1 (Nguồn: Nhà phát triển Linkedin)

1.1.3.4 Trong lĩnh vực điện ảnh — truyền hình, giải trí

Có thể thấy, hiện nay các thiết bị UAV, Drone và Flycam được sử dụng rất nhiều đề phục vụ cho báo chí và làm phim Chúng có thê hỗ trợ truyền tải hình ảnh trực tiếp từ

nhiều khu vực, ghi hình những cảnh quay khó trên không cần góc nhìn bao quát

UAV còn được sử dụng để dự báo thời tiết, thu thập thông tin khí tượng, kiểm tra

khảo sát ở những nơi nguy hiểm mà con người không thê tiếp cận Ngoải ra, UAV còn

được sử dụng để phục vụ mục đích giải trí đối với những người đam mê chính phục bâu trời băng các loại máy bay điêu khiên từ xa đề thỏa mãn thú vui va đưa đên cảm

giác trải nghiệm thực trên không

Hình 1 7 Ứng dụng của hệ thông UAV trong điện ảnh, truyền hình và giải trí !5)

(Nguồn: Trang web LocalVietnam) 1.1.3.5 Trong dân dụng và thương mại

Dù UAV thường được sử dụng đa số trong mục đích quân sự hay trong các lĩnh vực công nphiệp, giải trí nhưng việc sử dụng phương tiện này cho mục đích thương mại đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây Ngày càng có nhiều công ty thương mại điện tử và hậu cần tiếp cận UAV để giao hàng hiệu quả hơn (như Amazon hay Pizza

Inn da tng dung)

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hủng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 8

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Nhận các gói hàng bằng máy bay không người lái có thê giỗng như một câu chuyện viễn tưởng Tuy nhiên, trong những năm qua, ý tưởng này đã và đang được đầu tư

mạnh bởi những gã không lồ công nghệ với mong muốn biến điều đó thành hiện thực Mẫu máy bay mới nhất MK27-2 của Amazon đang tiễn gần hơn trong việc biến Prime

Air thành hiện thực Chiếc MK27-2 sẽ có thê vận chuyên các gói hàng nặng tới 2,3 kg

và có tầm hoạt động trong 15 dặm

Hình 1 8 Ung dung cua cdc hé thong UAV trong lĩnh vực dân dụng, thương mại

(1 (Nguon: Tap chi Tai chinh va Tap chi BNN Breaking)

1.1.3.6 Trong do dac ban dé

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, lĩnh vực đo đạc và bản

đồ đã có những thay đổi đáng kế trong công tác khảo sát, đo đạc thành lập bản đồ với

độ chính xác cao Công nghệ bay chụp bằng thiết bị bay không người lái có ưu điểm vượt trội là thu thập dữ liệu nhanh, độ phân giải không pian cao, p1iúp việc khảo sát, lập bản đồ địa hình trở nên dễ dàng hơn, thậm chí ngay cả đối với những vùng địa hình núi cao, hiểm trở, khó tiếp cận Với địa hình dạng tuyến hẹp, kéo dài hàng chục đến hàng trăm km, việc sử dụng công nghệ bay chụp bằng UAV sé dam bảo được tiến độ

và độ chính xác cần thiết; tiệt kiệm thời gian và giải phóng sức lao động rât nhiêu

1.1.4 Phân loại máy bay không người lái

Phân loại theo nguyên lý hoạt động, UAV có thể được phân thành 2 loại chính theo cau tao la may bay canh cé dinh (canh bang) (Fixed Wing UAV) và máy bay cánh quay 1én thang nhiéu déng co xoay (Rotary Wing UAV)

1.1.4.1 May bay canh cé dinh (Fixed Wing UAV)

UAV canh bang hay còn được gọi với một tên khác là UAV cánh cô định là dòng máy bay không người có mô hình khá giống với máy bay thật, tuy nhiên nó hoạt động

mà không cần đến phi công UAV cánh bằng được điều khiển từ xa bởi người điều

khiến hoặc tự động thông qua máy tính tại trung tâm điều khiến

Hình 1 10 Một số hệ thong Máy bay không người lái cánh cố dinh Fixed Wing

UAVf1 (Nguồn: Viện Công nghệ VINIT)

May bay không người lái cánh bằng sử dụng lực khí động học được gọi là lực nâng

và không cần cung cấp năng lượng liên tục để quay các cánh như UAV cánh quay Một trong những ngành công nghiệp mà UAV cánh bằng có nhiều “ưu ái” nhất chính

là phục vụ trong lực lượng vũ trang Với khả năng đi vào vùng trời nguy hiểm mà không phải mạo hiểm tính mạng của phi công, giám sát mục tiêu nhanh chóng và thu thập thông tin tỉnh báo Khi công nghệ máy bay không người lái ngày một phát triển thì UAV cánh bằng phục vụ quân sự đang trở nên “cấp thiết” không thua gì với các trang bị vũ khí như súng, tên lửa và bom

UAV cánh bằng thường có tốc độ bay nhanh và có thời gian bay lâu hơn so với UAV có nhiều cánh quạt, chúng thường phải sử dụng đường băng để lấy đà hoặc bệ

phóng đề cất cánh Ngoài ra, kích thước của những UAV cánh bằng thường to hơn so

voi UAV canh quạt

* Ưu điểm:

Ưu điểm chính của UAV cánh cố định là nó có một cấu trúc đơn giản hơn so với loại cảnh quay, do đó quy trình bảo trì và sửa chữa đơn giản hơn Quan trọng hơn là với cấu trúc đơn giản sẽ đảm bảo tính khí động học hiệu quả hơn dẫn đến thời gian

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 10

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

chuyến bay dài hơn ở tốc độ cao, do đó cho phép chúng hoạt động ở các khu vực khảo sát lớn hơn trên mỗi chuyến bay nhất định

Máy bay cánh cô định cũng có thể mang trọng tải lớn hơn, khoảng cách bay xa hơn

và tôn ít điện năng cho phép nó mang theo các cảm biến và máy ảnh lớn hơn, tốt hơn

do đó độ chính xác, sóc chụp ảnh rộng, cũng như chất lượng ảnh tốt hơn

s* Nhược điểm:

Nhược điểm của máy bay cánh cố định ngoài giá thành của thiết bị cao còn là sự cần thiết phải bố trí được đường băng hay bệ phóng cho việc cất và hạ cánh

1.1.4.2, May bay canh quay (Rotary Wing UAV)

UVA canh quay dễ nhận biết với 4 cánh quạt quay xen kẽ tạo lực để nâng chúng lên khỏi mặt đất theo phương thắng đứng Khi bay trên không, hướng của các cánh sau có

thê được điều khiến đề thay đôi hướng bay của UAV

“& f@ «2

Helicopter Tricopter Quadcopter

Octocopter Hexacopter

Hình I II Một số hệ thống máy bay không người lái cdnh quay MultiCopter “

(Nguồn: Trang nghiên cứu ResearchGate) UAV cánh quay bao gồm 1 hoặc nhiều cánh quạt xoay quanh một trục cô định UAV cánh quay có tối thiểu 1 cánh quạt (trực thăng), các UAV cánh quay có nhiều cánh quạt thường được gọi là Multirotor hay Multicoptor với số cánh quạt theo nhiều loại: 3 cánh quạt (tricopter), 4 cánh quạt (quadcopter), 6 cánh quạt (hexacopter), 8 cánh quạt (octocopter) cũng như các thiết kế khác thường hơn như 12 và 16 cánh quạt SỰ linh hoạt của UAV cánh quay phục vụ cho các mục đích chụp ảnh, piám sat va

giao hang trên không, một trong những lợi ích nữa của UAV là chúng ít ảnh hưởng

đến môi trường

Nguyên lý bay của máy bay cánh quay là sự phối hợp của các cánh quạt quay tạo ra lực nâng nâng máy bay lên thăng đứng hoặc di chuyên theo hướng bắt kỳ, đồng thời

có khả năng triển khai bay ở độ cao thấp, rất thấp trên mat dat

Sinh viên thực hiện: _ Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS, Phạm Thanh Phong 11

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

* Ưu điểm:

Lợi thế lớn nhất của UAV cánh quay là khả năng cất cánh, hạ cánh theo chiều thắng đứng và rất cơ động trong quá trình bay Điều này cho phép người dùng hoạt động ở những địa hình chật hẹp mà không cẩn phải bố trí đường băng cất cánh, hạ cánh như loại cánh bằng, cũng như có thế thay đổi độ cao và chuyên hướng bay một cách dễ dàng

Khả năng bay tại chỗ và khả năng bay cơ động làm cho UAV cánh quay rất phù hợp với công tác bay chụp ở địa hình phức tạp và có diện tích nhỏ

điện và tốc độ bay, những UAV cánh cố định có khả năng bay chụp ảnh phủ trùm khu vực có diện tích khoảng từ 1 đến 1.5 km2 (tương đương với từ 100 — 150 ha) Đối với

UAV nhiều động cơ vùng phủ sẽ thấp hơn số liệu đưa ra ở trên, thông thường diện tích phủ trùm sẽ giam đi từ 10 đến 30% so với diện tích khu vực mà UAV cánh cố định đạt được

1.1.4.3 Fixed-Wing Hybrid VTOL UAV (May bay lai cénh cé dinh)

Fixed-Wing Hybrid VTOL UAV: La dang may bay không người lái lai cánh cố định cất và hạ cánh thắng đứng, chúng là UAV lai giữa UAV cánh quạt và UAV cánh bằng

Các máy bay không người lái lai cánh cô định VTOLằ lai kết hợp các lợi ích của nền tảng đa cánh quạt với máy bay không người lái cánh cô định và chuyền đôi giữa hai chế độ trong suốt chuyến bay Máy bay không người lái lai cánh có định VTOL là sự lựa chọn linh hoạt cho nhiều ứng dụng trên không thương mại và quân sự

Khả năng cất cánh và hạ cánh thắng đứng mà không cần bệ phóng hoặc đường băng, có nghĩa là những máy bay không người lái này có thể được vận hành ở hầu hết mọi địa điểm Thiết kế cánh cố định mang lại độ bền cao hơn, khả năng bao phủ khoảng cách xa hơn và tùy chọn bay nhanh hơn, cho phép người vận hành bay lâu hon

và bao phủ nhiều mặt đất hơn khi so sánh với UAV nhiều cánh quạt

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 12

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Hình 1 12 Một số dạng hệ thông máy bay không người lái Fixed-Wing Hybrid

VIOL UAV "! (Nguon: Trang web SparkleTech)

1.1.5 Uu điểm và nhược điểm của các loai UAV

Bảng 1 1L Báng so sánh Ưu điểm và Nhược điểm của các loại hình Máy bay không

người lái LUAW P1

Fixed Wing UAV |- Cau tric don giản hơn so Gia thanh cao, nhiéu rui ro

định) - Quy trình bảo trì vả sửa | thuộc điều kiện thời tiết

chữa đơn giản Bãi đáp/ cất cánh

—_ Có thời gian hoạt động lâu

Tricoptor UAV |- Trọng lượng nhẹ Chế tạo khó

(Máy bay 3 cánh |— Chi phi chế tạo rẻ hơn Tốc độ bay thấp

quay) - it động cơ sẽ lam giam xac Khó điều khiến

Sinh viên thực hiện: Ngô Dang Hung

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong

— Tuổi thọ pin dai hơn

Quadcoptor UAV |- Dé tiép can, su dung, phu Thời gian hoạt động hạn (Máy bay 4 cánh hợp với người mới bắt dau chế

quay) — Dễ vận hành điều khiển Tốc độ bay thấp

— Độ ôn định cao Tai trong gidi han

- Kích thước thường nhỏ Vùng phủ thấp

—_ Giá thành rẻ hơn khi bay trong điều

— Khả năng cất cánh, hạ cánh kiện thời tiết khắc nghiệt

- Không cấn phải bố trí phức tạp

đường băng cất cánh

—_ Thay đổi độ cao và chuyền hướng linh hoạt

(Máy bay 6 cánh mang tải trọng lớn Khó điều khiến

quay) —_ Dự phòng và an toàn bay Kích thước và trọng lượng

khi có sự cố về cánh quạt thường lớn hơn

-_ Tốc độ cải thiện hơn so với Quadcopter

các Multicopter có số cánh Quá trình bảo trì, sửa chữa

ít hơn phức tạp

— Khả năng tải trọng cao Giá thành cao

- Không cấn phải bố trí đường băng cất cánh Octocoptor UAV |- Có độ ôn định tốt hơn Độ phức tạp tăng lên (Máy bay 8 cánh |— Tốc độ nhanh hơn các loại Điều khiển phức tạp quay) Multicopter còn lại Kích thước khả lớn

Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong

Fixed-Wing - Kết hợp cả câu hình UAV |- Van dang trong quá trình

Hybrid VTOL cánh cô định và UAV cánh | phat trién

(Máy bay lai cánh |- Bay ngang — Khả năng hiệu quả chưa tối định.) -_ Tốc độ bay nhanh ưu

- Tầm bay xa, hiệu suất và |— Khó điều khiển

độ bền cao —_ Quá trình chuyên đổi giữa

- Di chuyến tại chỗ trong ngang thường rất khó hoàn thời gian dai thiện

- Cơ chế chuyến tiếp ảnh

hưởng tiêu cực đến hiệu suât

Xét tông thé dựa trên những tiêu chí về hiệu quả kỹ thuật, đáp ứng được những tính năng cơ bản mà một uav cần phải có thì Quadcopter (Máy bay không người lái 4 cánh quạt) là lựa chọn phù hợp nhất cho đề tài Về mặt kinh tế giá thành không quá cao nhưng luôn đem lại độ ổn định và hiệu quả nhất định, phân khúc phủ hợp cho các đối tượng sinh viên trong quá trình nghiên cứu và phát triển Nên loại UAV nhóm quyết định sử dụng để nghiên cứu trong đề tài “Phát triển bộ điều khiển bền vững cân bằng cho hệ thống máy bay không người lái 4 cánh quạt” là Quadcopter (Máy bay

không người lái 4 cánh quạt)

1.2 Giới thiệu chung về trạm điều khiển mặt đất (GCS)

1.2.1 Khải niệm

Trạm điều khiển mặt đất còn được gọi là GSC - Ground Control Stations, là bộ phận phần cứng và phần mềm trên mặt đất cho phép người vận hành UAV giao tiếp và điều khiến máy bay không người lái cũng như tải trọng của nó, bằng cách thiết lập các tham số cho hoạt động tự động hoặc bằng cách cho phép điều khiến trực tiếp UAV GCS có khả năng giao tiếp thời gian thực với máy bay thông qua các hệ thông truyền nhận đữ liệu từ xa với UAV, các phương thức liên lạc bao gồm liên lạc võ tuyến và di động tương tự và kỹ thuật số, với phạm vị hoạt động kéo dài đến hang tram

km Trạm mặt đất được dùng để theo đõi các trạng thái thực của máy bay, để theo dõi tín hiệu video do camera trên máy bay quay được Ngoài ra, trạm điều khiển nảy còn

có thể có chức năng điều khiến trực tiếp, can thiệp vào quá trình bay tự động của máy bay (lập trình, thay đổi quỹ đạo bay, chuyền đôi giữa hai chế độ bay tự động và bay điều khiển từ xa Dữ liệu, các thông số của chuyến bay có thể được lưu trữ trên máy

Sinh viên thực hiện: _ Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS, Phạm Thanh Phong 15

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt

bay hoặc truyền trực tiếp về trạm điều khiến để xử lý, lưu trữ GCS có thể mô phỏng lại các thông sỐ trạng thái đã lưu trữ dé phan tich, rut kinh nghiém cho chuyén bay Trạm điều khiến mặt đất cho máy bay không người lái sẽ dựa trên một bộ xử lý, có thể là một máy tính xách tay có sẵn với Intel ¡5 hoặc bộ xử lý hiệu suất cao phổ biến khác hoặc một hệ thống riêng biệt dựa trên nền tảng điện toán nhúng

Hình I 13 Một số hệ thống trạm điều khiến mặt đất của Không quân Hoa Kỳ và

NASC ”! (Nguồn: U.S Air Force and NASC)

1.2.2 Các loại hình trạm điều khiển mặt đất

Việc sử dụng rộng rãi các công nghệ UAV trong các lĩnh vực quân sự và dân sự khác nhau đã nâng cao mức độ phức tạp của thiết bị chỉ huy và điều khiển (GCS) trén phần cứng và các thành phần phần mềm Mức độ an toàn của chuyến bay tùy thuộc vào khả năng vận hành và mức độ tin cậy cao của GCS bằng quy mô phức tạp của hệ thống từ một chiếc điện thoại đơn giản hoặc một hay nhiều chiếc máy tính bảng thông

minh đề vận hành giám sát quá trình hoạt động của UAV

Mỗi loại hình trạm điều khiển mặt đất (GCS) được xây dựng và sử dụng có mức độ

phức tạp tùy thuộc vào quy mô thích hợp của từng loại mô hình UAV Tương thích theo từng loại hình UAV và tính ứng dụng của nó trong từng lĩnh vực mà chúng ta có thé ứng dụng thiết kế các trạm điều khiển mặt đất phù hợp Có các vi dụ về các loại

hình trạm điều khiên mặt đất (xem Hình 1.1) phục vụ máy bay không người lái như:

máy tính bảng, máy tính xách tay, GCS di động và GCS cố định,

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 16

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Hình L 14 Các loại hình hệ thông trạm điều khiến mặt đất (GCS) (a.laptop, b

GCS di d6ng, c.GCS c6 dinh) ”! (Nguén: Google Scholar)

1.2.2.1, Tram diéu khién mat dat cam tay

GCS cầm tay (GCS) nhẹ, có màn hình và bộ điều khiến tích hợp cho UAV (máy

bay không người lái) có thể được tạo bằng cách cài đặt phần mềm GCS§ trên điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng tiêu chuẩn, nhưng có sẵn nhiều nền tảng chuyên dụng hơn được thiết kế dưới dạng phần cứng độc lập Các GCS di động chuyên dụng này có thể dựa trên máy tính bảng hiện có hoặc được thiết kế dưới dạng hệ thông nhúng duy nhất và thường sẽ chạy trên hệ điều hành Windows, Android hoặc Linux Chúng thường hoạt động bằng pin để cho phép tính di động tối đa

Hình I 15 Loại hình trạm diéu khién mat dat (GCS) cam tay “| (Nguon:

Unmanned Systems Technology)

1.2.2.2 Trạm điều khiển mặt đất cô định

Các trạm điều khiển mặt đất lớn nhất, hầu hết được thiết kế cho các UAV quân sự

và thương mại cao cấp, là các cơ sở lắp đặt cố định nằm trong một container hoặc được thiết kế như một thiết lập “buồng lái ảo” trong một trung tâm hoạt động Chúng

có thể có nhiều màn hình và trạm vận hành với nguồn cấp dữ liệu cảm biến và video

nhiều lớp dé nhận biết tình huồng tối đa

Sinh viên thực hiện: _ Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 17

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Thông qua các liên kết dữ liệu không dây, các hệ thống con tải trọng của UAV truyền đữ liệu được thu thập từ môi trường trực tiếp — thông tin địa lý, điều kiện thời tiết, đối tượng quan tâm, mục tiêu con ngudi va các mỗi đe dọa tiềm ân được phát hiện bởi camera p1ám sát trên tàu, v.v — trả tín hiệu thu được về GCS Việc truyền đữ liệu này được máy tính GCS xử lý và hiển thị trên màn hình GCS từ đó, các lực lượng mặt đất truyền các dữ liệu nhận được và tỉnh huống cho phi công và neười điều hành UAV

đê nhăm mục đích điêu chỉnh mục tiêu nhiệm vụ dựa trên dữ liệu thu được

Hình 1 16 Các hệ thống trạm điều khiến mặt đất (GCS) cố định P! (Nguồn: GA-

ASI va Euro-SD)

1.2.2.3 Trạm điều khiển mặt đất di động

a) Trạm điều khiên kết hợp bố cục HO1AS (Tay ga và cần điều khiển)

Trạm điều khiển mặt đất không người lái di động dựa trên máy tính xách tay hoặc

hệ thống máy tính nhúng Các trạm điều khiển mặt đắt di động chắc chắn dành cho quân sự hoặc sử dụng trong môi trường khắc nghiệt có thể được tích hợp trong vỏ máy bay và được niêm phong, đề bảo vệ chống bụi và nước xâm nhập

UAV GC§ di động thường là các thiết bị màn hình đơn hoặc đôi và hệ thống man

hình kép thường có thê được thiết lập đề hai người vận hành có thể làm việc đồng thời một người điều khiển và một người vận hành tải trọng Hệ thống điều khiến có thê là

loại hai thanh, giéng nhu may bay điều khiến bằng sóng vô tuyến thông thường và bộ

điều khiến máy bay bốn cánh nhỏ hoặc bố cục HOTAS (Tay ga và cần điều khiển), là một thiết lập trực quan có nguồn gốc từ ngành hàng không có người lái cho phép bay ở mức độ cao kiểm soát và tính linh hoạt

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 18

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Hình 1 17 Các hệ thống trạm điều khiển mặt đất (GCS) đi động ”Ó (Nguồn:

AliExpress va Maddos) GCS di động thường được thiết kế với một số mức độ mô-đun, với khả năng trao

đôi nóng pin lithium hoặc trao đôi các thành phần như radio analog hoặc kỹ thuật số,

ăng-ten, bộ thu video và thậm chí cả PC nhúng

b)_ Trạm điều khiên thiết lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay trên phần mềm máy tính

Trạm mặt đất thường là một ứng dụng phần mềm, chạy trên máy tính trên mặt đất,

giao tiếp với UAV của bạn thông qua đo từ xa không dây Nó hiển thị đữ liệu thời gian thực về hiệu suất và vị trí của UAV, đồng thời có thể đóng vai trò như một

“buồng lái ảo”, hiển thị nhiều thiết bị tương tự mà bạn sẽ có nếu đang lái mây bay thật GCS cũng có thể được sử dụng để điều khiển UAV dang bay, tải lên các lệnh nhiệm

vụ mới và cài đặt các thông số Nó cũng thường được sử dụng để giám sát các luồng video trực tiếp từ camera của UAV

Có ít nhất mười trạm điều khiển mặt đất khác nhau Trên máy tính để bàn có (Mission Planner , APM Planner 2, MAVProxy , QGroundControl va UgCS Déi voi May tinh bang/Dién thoại thông mình có Tower (DroidPlanner 3), MAVPilot , AndroPilot và SidePilot có thể được sử dụng để giao tiếp với ArduPilot (tức là Copter , Plane , Rover , AntennaTracker )

Sues pm,

R Aa0uô6L@T

Hình 1 18 Cac hé thong tram diéu khién thiết lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay

trên phân mêm máy tính "“L (Nguồn: Sưu tâm (1oogle Images)

® Người dùng sử dụng sẵn sàng bay có thể thích tính di động và đễ sử dụng cua Tower (Droid Planner 3) hoặc một GC5 khác chạy trên máy tính bảng hoặc điện thoại

® - Người dùng và nhà phát triển DIY/Kít thường phải truy cập vào các công cụ phân tích và cấu hình và do đó sẽ cần (ít nhất là ban đầu) Mission Planner, Qeroundcontrol, APM Planner 2 hodc mét GCS day du tinh nang khac Mỗi loại trạm điều khiến có ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với các mục đích sử dụng cụ thể Trạm điều khiển đi động có linh hoạt cao trong việc thay đổi vị tri, trong khi trạm cô định có thể cung cấp sự ôn định và tính toàn vẹn cho hệ thông điều khiển

tự động hoặc theo dõi từ xa Trạm điều khiển cầm tay thường phù hợp cho việc điều

khiến nhanh chóng và linh hoạt tại chỗ

Vị mục đích sử dụng cho việc ứng dụng và nghiên cứu, ổi kèm giải pháp thích hợp với quy mô thực tiễn của mô hình hệ thống Đồng thời, trạm điều khiển mặt đất thiết lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay trên phần mềm máy tính có đầy đủ các tính năng của một trạm điều khiển mặt đất cơ bản, về tính tiện lợi, linh động và đang được

sử dụng rộng rãi, liên tục được nâng cấp và phát triển nhanh chóng cùng với cộng đồng hỗ trợ vô cùng mạnh mẽ Nên đây chính là giải pháp được nhóm sử dụng trong

Tur phan tich nhat ky dataflash, đến vẽ đồ thị dữ liệu theo thời oian thực, cho đến

khởi động phiên bản SITL của riêng bạn đề thử nghiệm, nó có thể thực hiện tắt cả

Chương trình này chỉ được hỗ trợ trên hệ điều hành Windows Mặc dù đã có những

nỗ lực chuyên GCS này sang các nên tảng hệ điều hành khác nhưng điều này không được khuyến khích

Nền tảng sử dụng: Windows, Mac OS X (Sử dụng Mono)

Quyên hạn sử dụng: Mã nguồn mở (GPLv3)

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 20

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt

Hình 1 19 Logo và giao điện hệ thong phan mém tram diéu khién mat dat Mission

Planner "'"!, (Nguon: Trang web Arduipilot.com)

1.2.3.2 UgCS - Universal Ground Control Station

Trạm điều khiển mặt đất phô biến và dễ sử dụng với giao diện 3D Hỗ trợ APM, Pixhawk cũng như máy bay không người lái của các nhà sản xuất khác như DJI, Mikrokopter, v.v Dành cho những người đam mê cũng như người dùng chuyên nghiệp

Nó có khả năng liên lạc và điều khiển nhiều máy bay không người lái cùng một lúc

UgCS hỗ trợ nhiều lớp bản đỗ cũng như các nhà cung cấp bản đồ khác nhau Một số tinh nang cua UgCS bao gồm - Nhập DEM, hỗ trợ bộ thu và phát đáp ADS-B, chế độ Click & Go, chế độ Cần điều khiến, gắn thẻ địa lý hình ảnh và quay video UeCS cũng

đi kèm với một trình phát đo từ xa, cho phép phát lại tất cả các chuyến bay

UgCS đi kèm với các vùng cấm bay được xây dựng sẵn xung quanh tất cả các sân bay lớn cùng như khả năng tạo vùng cấm bay tủy chỉnh Hỗ trợ cài đặt nhiều nút, nghĩa là có thế kết nối nhiều phi công với máy tính xách tay UøC§ tại hiện trường với máy chủ điều khiển mặt đất trung tâm

Nền tảng su dung: Windows, Mac OS X, Ubuntu

Quyén han sur dung: Déc quyén voi giay phép mién phi co san (UgCS Open)

Hinh 1 20 Logo va giao diện hệ thong phan mém tram diéu khién mat dat UgCS

'21, (Nguon: Trang web ugcs.com)

Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 21

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

1.2.3.3 QGroundCornfrol

QGroundControl là một phần mềm mã nguồn mở hoạt động với các máy lái tự động

có khả năng MAVLink bao gồm ArduPilot được sử dụng rộng rãi để điều khiển và quản lý các thiết bị bay không người lái (UAV) hoặc flycam Được phát triển bởi cộng đồng nguồn mở và hỗ trợ các hệ thông UAV như PX4 và ArduPilot

QGroundControl vượt trội hơn nhờ có giao diện đẹp mắt, cung cấp một giao diện người dùng đồ họa (GUI) cho người dùng tạo kế hoạch, điều khiễn, và theo dõi hoạt dong cua UAV

Nó có thể thực hiện hầu hết những điều mà MissionPlanner có thể làm, với phong cách tương lai, dễ sử dụng

Trong khi MissionPlanner hoạt động trên Windows thì QGroundControl được thiết

kế cho các thiết bị Apple va Linux Trong khi MissionPlanner được cộng đồng ArduPilot ưa chuộng thì QGroundControl lại được cộng đồng PX4 ưa chuộng

Nền tảng : Windows, Mac OS X, Linux, Android và iOS

Giấy phép : Mã nguồn mở (GPLv3)

|

Hinh 1 21 Logo va giao diện hệ thông phần mềm trạm điều khiến mặt đất

OgroundControl !”, (Nguồn: Trang web ggroundcontrol.com)

Đề lựa chọn ra được một phần mềm trạm điều khiển mặt đất GCS thích hợp cho đề tài, ta bắt đầu đi qua các phân tích về một số tính năng của từng phần mềm trạm điều khiển trạm mặt đất được thê hiện trong bảng dưới đây:

Bảng 1 2 Bảng so sánh các tỉnh năng hỗ trợ giữa các phân mêm trạm điều khiển

Miễn phí với khả năng hạn

Sinh viên thực hiện: Ngô Dang Hung

Trân Lê Đức An Trần Thế Phong

Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 22