Bộ điều khiển được chia làm 2 phần: - Phần trên Quadcopter
- Phần bên trong bộ điều khiển.
Hình 35 : Sơ đồ khối điều khiển
2.1. Khối điều khiển trên Quadcopter
- Khối điều khiển trên Quadcopter bao gồm các cảm biến để có thể xác định các thông số trạng thái hiện tại của quadcopter, bộ điều khiển pwm cho cả 4 động cơ, và bộ thu phát tín hiệu rf để nhận lệnh từ bộ điều khiển mặt đất cũng như gửi các thông số trạng thái trở về mặt đất:
Trang 41 - Cấu tạo của bộ gồm:
* IMU: đo đạc các thông số gyro, la bàn,…
* Cảm biến khoảng cách và áp suất không khí: để xác định độ cao của quadcopter hiện tại so với mặt đất
* Bộ RF để nhận các thông sô điều khiển từ mặt đất cũng như truyền các thông số trạng tái của quadcopter trở lại trạm mặt đất
* Vi điều khiển stm32 có tác dụng xử lý các thông số đầu vào từ cả các cảm biến lẫn tín hiệu điều khiển từ mặt đất để xuất ra xung pwm để điều khiển 4 động cơ theo mong muốn
2.2. Khối điều khiển trên bộ điều khiển
- Khối điều khiển trên bộ điều khiển mặt đất có tác dụng chuyển các tín hiệu đầu vào từ các nút nhấn, joysticks thành tín hiệu điều khiển để truyền đến quadcopter, đồng thời nhận các thông số trạng thái từ quadcopter gửi về thông qua bộ RF để hiểu thị cho người điều khiển.
- Cấu tạo của bộ điều khiển mặt đất: * Một nút nguồn tắt mở
* 2 joysticks điều khiển hướng và tốc độ động cơ * Các nút chế độ
* Bộ RF để truyền cũng như nhận tín hiệu
2.3. Từ bài toán sang phần mềm
Từ bài toán điều khiển chuyển các thông số roll, pitch, yaw và thrust thành lực đẩy tương ứng giữa các động cơ để có thể khiến cho vi điều khiển hoạt động theo yêu cầu ta buộc phải chuyển từ hệ analog tự nhiên sang hệ rời rạc của máy tính.
Điều này đòi hỏi vi điều khiển phải có khả năng hoạt động xuất tín hiệu điều khiển ở tần số ít nhất gấp đôi tốc độ thu nhận các feed back. Cũng như việc đòi hỏi phải xây dựng một bộ điều khiển rời rạc tương thích với bài toán thực tế tự nhiên đã đề ra.
Trang 42
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
` Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế và chế tạo với sự nỗ lực của cả nhóm , chúng em đã có được những kết quả sau :
- Cơ khí :
Hiểu thêm về nhiều kiến thức chuyên ngành. Đã hoàn thiện phần mô hình.
Mô hình mang tính thẩm mỹ tốt. - Điện – Điện tử :
Mô hình Quadcopter có thể bay ổn định trong một khoảng thời gian. Mạch điện đáp ứng cho phần điều khiển.
Phần đi dây điện được thiết kế một cách hợp lí, gọn gàng và an toàn về điện. - Khó khăn :
Trong quá trình tìm thuật toán để giải quyết vấn đề cân bằng khi điều khiển cho mô hình Quadcopter, nhóm chúng em gặp khá nhiều khó khăn trong các vấn đề này.
Xử lí tín hiệu.
Thiết kế chọn linh kiện cho mạch điều khiển Xây dựng bộ điều khiển.
- Thuận lợi :
Em đã được các thầy trong khoa hỗ trợ.
Nhóm chúng em đã tham khảo và đúc kết được khá nhiều kinh nghiệm thông qua quá trình làm việc.
- Hướng giải quyết và phát triển của đề tài :
Hướng sắp tới, chúng em sẽ tiếp tục tìm hiểu, xử lý và điều khiển bay cân bằng ổn định cho Quadcopter.
Xây dựng bộ điều khiển PID một cách tối ưu nhất . Tạo thêm các chế độ bay khác nhau
Nghiên cứu cải tiến phương pháp xây dựng bộ điều khiển. Khắc phục tín hiệu nhiễu khi bay.
Tích hợp AI để xử lí ảnh.
Khắc phục các yếu tố vật lý có thể ảnh hưởng đến Quadcopter trong quá trình bay.
Trang 43
Tài liệu tham khảo :
https://engineeringmedia.com/
Book: Fundamental of control theory.
Datasheets: 74hc4050, stm32f103c8t6, IMUmp6050, bmp180, hcr04
- Các series videos về lý thuyết Matlab techtalk PID và quadcopter của Brian Douglas - Quadcopter: https://www.youtube.com/watch?v=hGcGPUqB67Q https://www.youtube.com/watch?v=3Gtb5Eq1Lvk https://www.youtube.com/watch?v=gEmGfo36INc https://www.youtube.com/watch?v=BqrRfoH-19s - PID: https://www.youtube.com/watch?v=wkfEZmsQqiA https://www.youtube.com/watch?v=7dUVdrs1e18 https://www.youtube.com/watch?v=sFOEsA0Irjs https://www.youtube.com/watch?v=qhIjIu-Zk10 https://www.youtube.com/watch?v=qj8vTO1eIHo https://www.youtube.com/watch?v=tbgV6caAVcss