10 - DANH MUC HINH

LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Quadcopter F500 RTF UAV Hình 2.2: Flycam Syma Quadcopter FPV X5C-1 Hình 2.3: Eachine Racer 250 FPV Hình 2.4: Mơ hình Quadrotor cấu hình theo dạng chữ X Hình 2.5: Minh họa tốc độ động Quadcopter cất cánh Hình 2.6: Minh họa tốc độ động Quadcopter hạ cánh Hình 2.7: Minh họa tốc độ động Quadcopter tiến phía trước Hình 2.8: Minh họa tốc độ động Quadcopter lùi phía sau Hình 2.9: Minh họa tốc độ động Quadcopter nghiêng sang phải Hình 2.10: Minh họa tốc độ động Quadcopter nghiêng sang trái Hình 2.11: Minh họa tốc độ động Quadcopter xoay sang phải Hình 2.12: Minh họa tốc độ động Quadcopter xoay sang trái Hình 2.13: Hệ tọa độ vật 10 Hình 2.14: Hệ tọa độ quán tính 10 Hình 2.15: Quy ước phương chiếu 11 Hình 2.16: Các góc Roll, Pitch, Yaw hệ định vị quán tính 12 Hình 2.17: Mơ hình Cosine hướng 13 Hình 2.18: Mơ hình chứng minh cơng thức tính vec-tơ tổng hợp 14 Hình 2.19: Sơ đồ khối điều khiển PID 15 Hình 2.20: Đồ thị đáp ứng khâu tỉ lệ 16 Hình 2.21: Đồ thị đáp ứng khâu tích phân 17 Hình 2.22: Đồ thị đáp ứng khâu vi phân 18 Hình 2.23: Khung Quadcopter carbon 22 Hình 2.24: Khung Quadcopter nhựa tổng hợp 22 Hình 2.25: Khung Quadcopter nhôm 23 Hình 2.26: ESC Hobbywing 40A 24 Hình 2.27: ESC Emax Simon 30A 24 Hình 2.28: Động DC không chổi than Turnigy Multistar 9225-90 KV 25 Hình 2.29: Động DC khơng chổi than 7012-130KV 25 x Hình 2.30: Cấu tạo bên loại động DC không chổi than loại outrunner 26 Hình 2.31: Cánh EPP8045 carbon 27 Hình 2.32: Cánh Graupner 9x4 nhựa 27 Hình 2.33: Cấu trúc tổng quan vi điều khiển 28 Hình 2.34: Cấu trúc cảm biến gyro học 31 Hình 2.35: Gyro cáp quang 32 Hình 2.36: Gyro vịng laser 32 Hình 2.37: Gia tốc viên bi theo trục Z 33 Hình 2.38: Gia tốc viên bi theo trục X, Z 34 Hình 2.39: Pin Li-po Gens ace 2cell 5000mAh 35 Hình 2.40: Pin Li-po TCBWORTH cell 3800mAh 35 Hình 2.41: Module thu phát RF UTC-1212SE 36 Hình 2.42: Module thu phát RF NRF24L01 36 Hình 2.43: Tay điều khiển Futaba 14 kênh 2.4 GHz 37 Hình 2.44: Tay điều khiển Flysky TH9X kênh 2.4GHz 38 Hình 2.45: Bộ thu sóng RS610 Devo 7CH 2.4 GHz 38 Hình 2.46: Bộ thu sóng FrSky 2.4 GHz 7CH 38 Hình 3.1: Cấu trúc sơ đồ khối toàn hệ thống 39 Hình 3.2: Sơ đồ tầng Kit F450 dùng để chia nguồn cho ESC 42 Hình 3.3: Kích thước tổng thể Kit F450 43 Hình 3.4: Kích thước arm Kit F450 43 Hình 3.5: Arduino UNO chip cắm 44 Hình 3.6: Arduino UNO chip dán 44 Hình 3.7: Bố trí linh kiện Arduino UNO 45 Hình 3.8: Sơ đồ nối chân tương ứng Arduino UNO với chip Atmega328P 46 Hình 3.9: Arduino NANO 47 Hình 3.10: Bố trí linh kiện Arduino NANO 48 Hình 3.11: Sơ đồ nối chân tương ứng Arduino NANO với chip Atmega328P 49 Hình 3.12: Module GY-521 MPU-6050 50 Hình 3.13: Sơ đồ khối chip MPU-6050 53 xi Hình 3.14: Cảm biến siêu âm HC-SR04 54 Hình 3.15: Giản đồ thời gian phát thu sóng âm 55 Hình 3.16: Module thu phát nRF24L01 56 Hình 3.17: Sơ đồ khối chip nRF24L01 57 Hình 3.18: FlySky FS-i6 2.4G 6CH AFHDS RC Transmitter 58 Hình 3.19: Vị trí tên stick, switch, nút nhấn TX 58 Hình 3.20: Bộ thu sóng FS-iA6 Receiver 59 Hình 3.21: Bố trí chân tín hiệu chân nguồn RX FS-iA6 60 Hình 3.22: Động DC khơng chổi than A2212/13T 1000KV 61 Hình 3.23: ESC Emax Simon 20A 62 Hình 3.24: Cặp cánh Emax EPP 8x4.5inch thuận nghịch 63 Hình 3.25: Lực nâng động A2212/13T 1000KV với cánh quạt tương ứng 64 Hình 3.26: Pin Li-po Lion Power 11.1V-2200mAh-30C 65 Hình 3.27: Sơ đồ ngun lý mơ hình bay 66 Hình 3.28: Sơ đồ nguyên lý mạch thu RF (theo dõi thơng số) 67 Hình 4.1: ốc lục giác phía 72 Hình 4.2: ốc lục giác phía 72 Hình 4.3: Hàn dây cấp nguồn 72 Hình 4.4: Kết nối động ốc lục giác 73 Hình 4.5: Động sau cố định 73 Hình 4.6: Kết nối động ESC theo chiều quay 73 Hình 4.7: Cố định ESC bảo vệ jack cắm 74 Hình 4.8: Lắp cánh nghịch cho động xoay ngược chiều kim đồng hồ 74 Hình 4.9: Lắp cảm biến MPU6050 lên khung 75 Hình 4.10: Cố định cảm biến siêu âm HC-SR04 phía mơ hình 75 Hình 4.11: Cố định mạch Arduino UNO lên khung 76 Hình 4.12: Hàn jack cắm dây vào UNO Shield 77 Hình 4.13: Kết nối UNO Shield với Arduino UNO 77 Hình 4.14: Khối phát tín hiệu qua sóng RF 78 Hình 4.15: Mạch xử lý trung tâm sau kết nối toàn theo sơ đồ ngun lý 78 Hình 4.16: Tồn mơ hình sau thi công 79 xii Hình 4.17: Cấu tạo bên hộp hiển thị thông số Quadcopter 80 Hình 4.18: Hình thức mặt trước hộp hiển thị thơng số Quadcopter 81 Hình 4.19: Cấu trúc hệ điều khiển cân trục Quadcopter 83 Hình 4.20: Cấu trúc hệ điều khiển ổn định độ cao Quadcopter 83 Hình 4.21: Logo phần mềm lập trình cho Arduino khởi động 89 Hình 4.22: Thanh ghi 0x6B MPU-6050 90 Hình 4.23: Thanh ghi 0x1B MPU-6050 90 Hình 4.24: Thanh ghi 0x1C MPU-6050 90 Hình 4.25: ghi lưu trữ giá trị gia tốc từ 0x3B đến 0x40 91 Hình 4.26: ghi lưu trữ giá trị gyro từ 0x43 đến 0x48 91 Hình 4.27: Bố trí cảm biến IMU khung Quadcopter 93 Hình 4.28: Chiều dương mặc định vận tốc góc gia tốc góc IMU 93 Hình 4.29: Mơ hình Cosine hướng 94 Hình 4.30: Hệ quy chiếu gắn với mơ hình sau quy đổi chiều dương trục với góc Euler 95 Hình 4.31: Sơ đồ nguyên lý kết nối RX Arduino UNO 97 Hình 4.32: Sơ đồ nối chân vi điều khiển Atmega328P Arduino UNO 98 Hình 4.33: Sơ đồ chân vi điều khiển Atmega328P 98 Hình 4.34: Thanh ghi PCMSK0 99 Hình 4.35: Thanh ghi PCICR 99 Hình 4.36: Xấp xỉ đạo hàm biến sai số e 100 Hình 4.37: Xấp xỉ tích phân biến sai số e 101 Hình 4.38: Cơng cụ hỗ trợ xác định sơ hệ số PID cho trục roll pitch 103 Hình 5.1: Tín hiệu gyro trục Y sau xử lý 105 Hình 5.2: Tín hiệu gyro trục X sau xử lý 105 Hình 5.3: Tín hiệu gyro trục Z sau xử lý 105 Hình 5.4: Giá trị góc pitch sau xử lý IMU đứng yên 106 Hình 5.5: Giá trị góc pitch sau xử lý IMU nghiêng 106 Hình 5.6: Giá trị góc roll sau xử lý IMU đứng yên 107 Hình 5.7: Giá trị góc roll sau xử lý IMU nghiêng 107 Hình 5.8: Tín hiệu kênh (kênh Roll) cần analog kênh gạt sang bên phải 108 xiii Hình 5.9: Tín hiệu kênh (kênh Pitch) cần analog kênh gạt lên 108 Hình 5.10: Tín hiệu kênh (kênh Ga) cần analog kênh vị trí 109 Hình 5.11: Tín hiệu kênh (kênh Yaw) cần analog kênh gạt sang trái 109 Hình 5.12: Tín hiệu kênh (Switch chuyển sang chế độ giữ độ cao) switch gạt lên 110 Hình 5.13: Tín hiệu kênh switch gạt xuống 110 Hình 5.14: Ứng xử bay trục pitch bám setpoint với Kp = 1.4, Ki = 10.0, Kd = 0.075 111 Hình 5.15: Ứng xử bay trục roll bám setpoint với Kp = 1.4, Ki = 10.0, Kd = 0.075 111 Hình 5.16: Ứng xử bay tự cân trục roll với Kp = 1.4, Ki = 10.0, Kd = 0.075 112 Hình 5.17: Ứng xử bay tự cân trục pitch với Kp = 1.4, Ki = 10.0, Kd = 0.075 112 Hình 5.18: Đáp ứng độ cao mơ hình với Kp = 1.3, Kd = 0.05 113 xiv ... thuận nghịch 63 Hình 3.25: Lực nâng động A2212/13T 100 0KV với cánh quạt tương ứng 64 Hình 3.26: Pin Li-po Lion Power 11.1V-2200mAh-30C 65 Hình 3.27: Sơ đồ ngun lý mơ hình bay ... 100 Hình 4.37: Xấp xỉ tích phân biến sai số e 101 Hình 4.38: Cơng cụ hỗ trợ xác định sơ hệ số PID cho trục roll pitch 103 Hình 5.1: Tín hiệu gyro trục Y sau xử lý 105 Hình... 105 Hình 5.3: Tín hiệu gyro trục Z sau xử lý 105 Hình 5.4: Giá trị góc pitch sau xử lý IMU đứng yên 106 Hình 5.5: Giá trị góc pitch sau xử lý IMU nghiêng 106 Hình