Phạm vi nghiên cứu:Thiết kế sơ đồ mạch điện, bộ điều khiển PID cho quadcopterQuadcopter bay được trong môi trường không có nhiễu mạnh như gió toQuadcopter được điều khiển thông qua bộ điều khiển RF MC6C cũng như tự động cân bằngGửi những dữ liệu như góc quay yaw, pitch, roll hiện tại của quadcopter, xung cấp cho từng động cơ, vị trí GPS của quadcopter lên máy chủXây dựng giao diện máy chủ thân thiện với người dùngGiới hạn đề tài:Quadcopter tuy bay được nhưng vẫn bị trôiMặc dù đọc được GPS nhưng vẫn chưa chính xác nếu ở trong một không gian nhỏGửi được thông tin lên máy chủ nhưng chưa nhận được thông tin từ máy chủ gửi về
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT HỆ THỐNG QUADCOPTER BẰNG IOT GVHD: Đặng Xuân Ba SVTH: Nguyễn Tâm Điền MSSV: 15151129 Tp Hồ Chí Minh tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tâm Điền MSSV: 15151129 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 15 Lớp: 151511C I TÊN ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT HỆ THỐNG QUADCOPTER BẰNG IOT II NHIỆM VỤ - Tìm hiểu quadcopter Tìm hiểu điều khiển PID Tìm hiểu cơng nghệ IoT web server Xây dựng mơ hình quadcopter Thiết kế điều khiển PID cho mơ hình quadcopter Xây dựng web server lập trình nhận liệu từ quadcopter, hiển thị lên giao diện người dùng III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/3/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/6/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Đặng Xuân Ba CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tâm Điền Tên đề tài: Giám sát hệ thống quadcopter IoT Tuần MSSV: 15151129 Xác nhận GVHD Nội dung Tìm hiểu sơ lược hệ thống, tìm hiểu sở lý thuyết, tài liệu, lựa chọn thiết bị Mua lắp ráp mơ hình thực tế Tìm hiểu về: - MPU6050, đọc thông số qua giao thức I2C - Cách băm xung điều khiển ESC - Cách đọc tín hiệu từ vơ tuyến MC6C Tính tốn sở lý thuyết mơ hình động lực học Viết code cho quadcopter - 10 Cho quadcopter bay thử dò PID để quadcopter bay ổn định Tìm hiểu về: - A9G, đọc thơng số thơng qua tập lệnh AT Tìm hiểu về: - Webserver, giao thức TCP, cách sử dụng giao thức TCP A9G - Cách gửi liệu từ A9G thông qua GPRS lên server Xây dựng server, xây dựng giao diện, lập trình code để nhận liệu từ client quadcopter, lập trình để vẽ đồ thị hiển thị liệu từ database nhận từ quadcopter Test chạy liệu thật, phân tích đánh giá độ ổn định dựa liệu thật Hoàn thiện viết báo cáo 11 12 13 14 15 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn TS Đặng Xuân Ba 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Thái 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Nguyễn Tâm Điền 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Đặng Xuân Ba – giảng viên hướng dẫn làm đồ án Trong suốt q trình thực đồ án nhờ có góp ý, hỗ trợ khích lệ tinh thần thầy giúp em vượt qua khó khăn để hồn thành đồ án tiến độ Bên cạnh đó, em xin cảm ơn sâu sắc đến thầy khoa Điện – Điện tử nói chung thầy mơn Tự Động Điều Khiển nói riêng giúp đỡ chúng em kiến thức liên quan đến đề tài kiến thức mà thầy truyền đạt suốt q trình học tập trường Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Nguyễn Tâm Điền 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Nhận xét giáo viên hướng dẫn iv Nhận xét giáo viên phản biện v Lời cam đoan vi Lời cảm ơn vii Mục lục viii Liệt kê hình xi Liệt kê bảng xiii Tóm tắt xiv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .2 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước .2 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước .5 1.2 MỤC TIÊU 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.4 BỐ CỤC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT .10 2.1 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN QUADCOPTER 11 2.2 MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA QUADCOPTER .17 2.2.1 Mơ hình động học 17 2.2.2 Mơ hình động lực học .22 2.3 LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID .23 2.3.1 Khâu tỉ lệ P .23 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.2 Khâu tích phân I 24 2.3.3 Khâu vi phân D .24 2.4 LÝ THUYẾT XÂY DỰNG WEB SEVRER .25 2.4.1 Khái niệm web server 25 2.4.2 Giao thức TCP client server .26 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 27 3.1 YÊU CẦU HỆ THỐNG 28 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .28 3.2.1 Phần cứng hệ thống 28 3.2.1.1 Arduino Nano 28 3.2.1.2 Arduino Mega Mini .30 3.2.1.3 Khung quadcopter F450 31 3.2.1.4 Cảm biến MPU6050 32 3.2.1.5 ESC Sky walker 4S Lipo 40A .32 3.2.1.6 Động Emax 1000KV 34 3.2.1.7 Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G 36 3.2.1.8 Bộ điều khiển MC6C 38 3.2.1.9 Máy tính cá nhân 39 3.2.1.10 Kết nối phần cứng .40 3.2.2 Thiết kế điều khiển PID cho quadcopter 41 3.2.3.1 Xây dựng web server 43 3.2.3.1.1 Phần mềm XAMPP 43 3.2.3.1.2 Xây dựng front-end 44 3.2.3.1.3 Xây dựng back-end 45 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 46 4.1 GIỚI THIỆU 47 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 47 4.2.1 Lắp ráp quadcopter 47 4.2.2 Xây dựng phần mềm .52 4.2.3 Xây dựng webserver máy tính cá nhân 54 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 58 5.1 KẾT QUẢ BAY QUADCOPTER .59 5.2 KẾT QUẢ XÂY DỰNG WEB SERVER 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .62 6.1 KẾT LUẬN .63 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 PHU LỤC 65 10 10 PHỤ LỤC Serial2.print('A'); dem = 0; while (Serial2.available() > 0){ chuoi[dem] = Serial2.read(); dem++; } // Serial.println(chuoi); // delay(1000); guitinhieu(); } CHƯƠNG TRÌNH CỦA TRANG WEB TRANG CHỦ: #container { min-width: 310px; max-width: 800px; height: 400px; margin: auto } Hệ thống giảm sát quadcopter 94 94 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH CỦA TRANG WEB THÀNH VIÊN: #container { min-width: 310px; max-width: 800px; height: 400px; margin: auto } Hệ thống giảm sát quadcopter 95 95 PHỤ LỤCNguyễn Tâm Điền
Sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hoá
Trường đại học sư phạm kỹ thuật
96 96 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH CỦA TRANG WEB GIỚI THIỆU HỆ THỐNG: #container { min-width: 310px; max-width: 800px; height: 400px; margin: auto } Hệ thống giảm sát quadcopterBộ não Quadcopter
Arduino MegaBộ não xử lý truyền liệu lên máy chủ
98 98 PHỤ LỤC MPU6050Cảm biến quay hồi chuyển, đọc giá trị góc
A9GBoard mạch tích hợp, giúp lấy toạ độ GPS truyền liệu lên máy chủ
QuadcopterTổng thể Quadcopter
Previous Next 99 99 PHỤ LỤCQuadcopter hệ thống máy bay cánh tự cân bằng
Được sử dụng tín hiệu RF từ điều khiển MC6C để điều khiển góc quay
Quadcopter gửi liệu bao gồm góc quay tại, xung cấp cho động cơ, vị trí GPS lên máy chủ thông qua GPRS
VIDEO VỀ QUADCOPTER BAY TRONG PHÒNG CHƯƠNG TRÌNH CỦA TRANG WEB GIÁM SÁT HỆ THỐNG: #container { min-width: 310px; max-width: 800px; height: 400px; margin: auto } Hệ thống giảm sát quadcopter 100 100 PHỤ LỤC 101 101 PHỤ LỤC var tg = new Array; var y = new Array; var p = new Array; var r = new Array; var stt; var i; stt = 0; function readTextFile(file) { var rawFile = new XMLHttpRequest(); rawFile.open("GET", file, false); rawFile.onreadystatechange = function () { if(rawFile.readyState === 4) { if(rawFile.status === 200 || rawFile.status == 0) { var allText = rawFile.responseText; var e; var s; var rpytg; //window.alert(allText); //document.write(allText.length); e = allText.length; rpytg = 1; for (i = allText.length-2; i >= 0;i ) { if (i != 0) { if ((allText[i] == '\t') || (allText[i] == '\n')) { s = i+1; if (rpytg == 1) r[stt] = Number(allText.slice(s,e)); if (rpytg == 2) p[stt] = Number(allText.slice(s,e)); if (rpytg == 3) y[stt] = Number(allText.slice(s,e)); if (rpytg == 4) tg[stt] = allText.slice(s,e); e = i; if (rpytg == 4) {rpytg = 1; stt++} else rpytg++; } } else tg[stt] = allText.slice(0,e); } } 102 102 PHỤ LỤC } } rawFile.send(null); } readTextFile("database.txt"); Highcharts.chart('dothi', { title: { text: 'Biểu đồ góc Roll, Pich, Yaw', }, xAxis: { categories: [tg[19],tg[18],tg[17],tg[16],tg[15],tg[14],tg[13],tg[12], tg[11],tg[10],tg[9],tg[8],tg[7],tg[6],tg[5],tg[4],tg[3],tg[2], tg[1],tg[0]] }, yAxis: { title: { // text: 'Biểu đồ góc' }, plotLines: [{ value: 0, width: 1, color: '#808080' }] }, tooltip: { valueSuffix: '°' }, legend: { layout: 'vertical', align: 'right', verticalAlign: 'middle', borderWidth: }, series: [{ name: 'Góc Roll', data: [r[19],r[18],r[17], r[16], r[15], r[14], r[13], r[12], r[11], r[10],r[9],r[8],r[7], r[6], r[5], r[4], r[3], r[2], r[1], r[0]] },{ name: 'Góc Pich', data: [p[19],p[18],p[17], p[16], p[15], p[14], p[13], p[12], p[11], p[10],p[9],p[8],p[7], p[6], p[5], p[4], p[3], p[2], p[1], p[0]] 103 103 PHỤ LỤC },{ name: 'Góc Yaw', data: [y[19],y[18],y[17], y[16], y[15], y[14], y[13], y[12], y[11], y[10],y[9],y[8],y[7], y[6], y[5], y[4], y[3], y[2], y[1], y[0]] } ] }); /* for (i = 0;i