8.1. Kết quả thử nghiệm của hệ thống phần mềm inav, gps
8.1.1. Kết quả thử nghiệm khả năng định vị GPS
a. Khu vực dân cư
Hình 8.1 Vị trí của máy bay so với Home (Khu vực dân cư)
Bảng 8.1. Thử nghiệm độ chính xác đo khoảng cách của GPS (Khu vực dân cư)
Phép thử Khoảng cách trên thực địa (m) Tốc độ đo của
GPS (m/s) Sai số 1 50 60/0.2 20% 2 100 117/0.2 17% 3 200 233.6/0.2 16.8% 4 400 452.8/0.3 13.2% 5 500 561.5/0.3 12.3% 6 700 783.3/0.3 11.9% 7 1000 1105/0.3 10.5%
b. Khu vực đất trống
Hình 8.3: Vị trí của máy bay so với Home (Khu vực đất trống)
Bảng 8.2. Thử nghiệm độ chính xác đo khoảng cách của GPS (Khu vực đất trống)
Phép thử Khoảng cách trên thực địa
(m) Tốc độ đo khoảng cách GPS (m/s) Sai số 1 50 55.1/0.2 10.2% 2 100 109.5/0.2 9.5% 3 200 212/0.2 6% 4 400 423.2/0.2 5.8% 5 500 525/0.2 5% 6 700 730.1/0.2 4.3% 7 1000 1035/0.3 3.5%
Nhận xét: Thử nghiệm trong khu vực có nhiều cơng trình xây dựng như trường
học, khu dân cư thì đợ chính xác của GPS kém hơn so với ở khu vực đất trống.
8.1.2. kết quả thí nghiệm hệ thống lái tự động MISSION CONTROL, WAYPONIT.
Hình 8.5 bản đồ thể hiện điểm wayponit đã chấm
8.1.3. Kết quả thử nghiệm chất lượng cảm biến cân bằng
Hình 8.7 Thử nghiệm máy bay ở trạng thái nghiêng bên phải
Hình 8.9 Thử nghiệm máy bay ở trạng thái nghiêng trái
- Nhận xét: Quá trình thử nghiệm ở 5 trạng thái phần mềm xử lý đánh lái chính xác
các góc điều chỉnh trạng thái cân bằng roll, pitch, yaw. - Kết quả:
• Trạng thái cân bằng: gyro giữ ởn định.
• Trạng thái nghiêng trái: gyro đánh cánh lái aliron sang phải. • Trạng thái nghiêng phải: gyro đánh cánh lái aliron sang trái. • Trạng thái ngóc lên: gyro đánh cánh lái elevon hướng xuống. • Trạng thái chúi xuống: gyro đánh cánh lái elevon hướng lên.
8.2. Đánh giá chất lượng UAV ở chế độ bay bằng tay và tự động
8.2.1. Đánh giá chất lượng UAV ở chế độ bay bằng tay
- Với chế độ bằng tay, máy bay cất cánh lên khỏi mặt đất khi chạy trên đường băng dài 15m, máy bay nhanh chóng bay ởn định và cân bằng khi có sự điều khiển của người lái.
- Máy bay hạ cánh xuống mặt đất nhờ sự điều khiển của người lái, máy bay giảm dần đợ cao và tiếp đất an tồn. Sau khi tiếp đất, máy bay dừng lại sau khi chạy được 25m.
- Khi người lái thực hiện các trạng thái bay theo đường thẳng, bay liệng, bay quanh mợt điểm với bán kính nhỏ nhất 10m, máy bay đáp ứng nhanh các điều khiển trên mặt đất của người lái.
- Quỹ đạo bay thực tế khi người lái điều khiển trùng với quỹ đạo máy bay hiển thị trên màn hình máy tính do dữ liệu GPS gửi về.
8.2.2. Đánh giá chất lượng UAV ở chế độ bay tự động
- Trong chế độ bay tự động, máy bay vẫn cần phải cất cánh bằng sự điều khiển của người lái, đề tài hiện đang phát triển và thử nghiệm chế độ cất cánh tự động. Sau khi cất cánh, máy bay nhanh chóng ởn định và cân bằng nhờ bộ điều khiển đặt trên máy bay.
- Máy bay đã hạ cánh tự động và tiếp đất an toàn, trước khi hạ cánh máy bay giảm dần độ cao với gia số nhỏ, khi bánh xe chạm mặt đất động cơ ngừng hoạt động, máy bay dừng hẳn sau khi chạy được quãng đường 25m.
- Máy bay đáp ứng nhanh và ổn định khi bay ở các chế độ bay thẳng, bay liệng, bay vịng trịn quanh mợt điểm.
- Quỹ đạo bay thực tế gần trùng với quỹ đạo bay lập trình trên màn hình hiển thị của trạm điều khiển mặt đất.
i
8.3. kiểm nghiệm độ ổn định máy bay ở điều kiện thời tiết có gió
8.3.1. thử nghiệm cất cánh lần 1 với sức gió 8km/h
Hình 8.13 Thử nghiệm bay lần 1
- Nhận xét: với điều kiện thời tiết 8km/h thì sức gió nằm ở mức để máy bay đạt
được độ ổn định cao khi không cần bật chế đợ tự đợng cân bằng có trên máy bay.
- Kết quả: thử nghiệm ở tốc đợ gió 8km/h
Tốc đợ ga Độ ổn định Hiện tượng start Hiện tượng thất tốc 30% Trung bình Xác xuất bị thấp Xuất hiện
60% Cao Không Khơng
8.3.2. Thử nghiệm lần 2 với sức gió 12-15km
Hình 8.14 Thử nghiệm lần 2
- Nhận xét: với điều kiện thời tiết 12-15km/h thì sức gió nằm ở mức để máy bay
đủ đạt được độ ổn định cần đến sự can sự hỗ trợ của mạch cân bằng đã setup sẵn, bật chế độ tự đợng cân bằng có trên máy bay. Ở tốc đợ thấp khi vào cua đã gặp các trường hợp thất tốc ở tốc độ thấp.
- Kết quả: thử nghiệm ở tốc đợ gió 12-15km/h
Tốc đợ ga Đợ ổn định Hiện tượng start Hiện tượng thất tốc
30% Thấp Xác suất bị cao Khơng
60% Trung bình Xác suất bị thấp Không
8.4. Khảo sát lực nâng máy bay tại các giá trị góc tấn khác nhau
Thực hiện bay với tốc độ cố định là 50% ga và thay đởi góc tấn từ 10°,15°, 22°
Góc tấn α = 100
Góc tấn α = 150
Góc tấn α = 220
Nhận xét:
- Tại góc tấn 220 đã xảy ra hiện tượng thất tốc.
- Tại gốc cánh chính, xốy lớn, bất ổn định, lực cản lớn, lực nâng giảm.
- Xoáy lớn tại gốc cánh khi xảy ra thất tốc, vì vậy khi thiết kế chế tạo cần chú ý gia cố phần gốc cánh để đảm bảo kết cấu bền vững.
Đồ thị lực nâng theo góc tấn:
Hình 8.15 Đồ thị lực nâng, lực cản theo góc tấn
- Như vậy góc thất tốc rơi vào khoảng từ 220 -250.
Nhận xét:
Các kết quả về kiểm nghiệm UAV được lắp ráp hoàn chỉnh. Với các kiểm nghiệm về hệ thống định vị GPS, cảm biến mạch cân bằng, bợ thu phát sóng, khảo sát các góc nâng thất tốc và cho bay thử với chế độ tự động và bằng tay. Kết quả đạt được nằm trong giới hạn cho phép và đáp ứng được mục tiêu đặt ra của đề tài.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu với sự cố gắng và nỗ lực của tác giả cùng sự hướng dẫn tận tình của ThS. Ngơ Tấn Thống đề tài đã đạt được các mục tiêu đề ra và hoàng
thành đúng thời gian quy định.
Đồ án đạt được những kết quả:
- Từ mợt mơ hình máy bay cánh bằng khảo sát các thông số kỹ thuật chế tạo máy bay và lực tác dụng lên máy bay.
- Mô phỏng hệ thống điều khiển bằng phần mềm INAV.
- Tích hợp các hệ thống điều khiển, cơ khí, điện tử lên mơ hình máy bay cánh bằng đang khảo sát. Mơ hình UAV có tầm hoạt động 2-5 km, độ cao 150 m, tốc đợ 35 km/h, có thể mang tải trọng 2kg, hoạt đợng ởn định trong điều kiện gió từ 0 đến 6.
- Thử nghiệm bay thật cho kết quả: hệ thống điều khiển UAV có đợ ởn định về khí đợng học, làm việc tốt cả trong chế đợ tự động hay bằng tay. Các module: định vị bằng vệ tinh GPS làm việc ởn định và chính xác. Tóm lại hệ thống điều khiển của UAV sau khi hồn thiện có chi phí thấp và dễ sử dụng.
Kiến nghị và đề xuất:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế máy bay UAV phun thuốc trừ sâu ứng dụng nông
nghiệp”.
Các định hướng giải quyết vấn đề:
- Lựa chọn vật liệu nhẹ hơn nữa để giảm tối đa khối lượng của máy bay.
- Tìm kiếm hệ thống bơm có khối lượng nhẹ, chuyên dụng cho hệ thống máy bay phun thuốc trừ sâu.
- Tối ưu vật liệu để UAV có thể hoạt đợng ởn định trong các điều kiện thời tiết xấu. - Tích hợp thêm các hệ thống cảm biến thời tiết để phát triển thêm ứng dụng
kiểm tra thời tiết. Tích hợp hệ thống cảnh báo để cảnh báo khi có lỗi kỹ thuật nhằm ứng dụng UAV vào điều kiện thực tế.
Một lần nữa em xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến ThS. Ngô Tấn Thống,
người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong bộ môn khoa Cơ Khí cũng như các bạn bè trong lớp đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 06 năm 2022
Sinh viên thực hiện
HOẠT ĐỘNG BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
1. Sinh viên đối với môi trường hiện nay
Mơi trường có tầm quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của con người. Sự
biến đổi của môi trường gây tác động đáng kể đối với các hệ sinh thái. Nhưng hiện nay, ô nhiễm môi trường tại Việt Nam ngày càng trở lên nghiêm trọng và gây ra nhiều hệ lụy lớn. Chính vì thế bảo vệ môi trường không chỉ là trách nhiệm chung của tồn xã hợi mà ngay cả những sinh viên ngồi trên ghế nhà trường cũng cần biết rõ vai trị và trách nhiệm trong việc bảo vệ mơi trường xanh-sạch-đẹp.
2. Đề tài đồ án tốt nghiệp đối với môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy bay cánh bằng UAV phun thuốc
trừ sâu hỗ trợ nông nghiệp”. Trong quá trình thực nghiệm thành cơng có tính ứng
dụng cao, có thể đưa vào sản xuất hàng loạt thì vấn đề đảm bảo các nguyên tắc bảo vệ môi trường quả thật rất cần thiết đối với đề tài của em. Đối với sản phẩm đề tài của em thì em xin nêu mợt số bợ phận gây ô nhiễm môi trường sau khi không được sử dụng đến:
- ống xả khí thải từ đợng cơ. - Pin lipo.
- Ô nhiễm tiếng ồn phát ra từ động cơ. - Lốp xe cao su.
- Xốp depron. - Decan ni lông.
3. Biện pháp xử lý
- Ống xả khí thải từ đợng cơ: cơng nghệ lọc hạt xử lý khí thải đợng cơ cho phép giảm hạt mịn từ khí thải đợng cơ rất hiệu quả và an toàn.
- Pin lipo: cách xử lý là chúng ta nên tìm hiểu kỹ hơn về dịng pin đang sử dụng, các phương pháp dùng hiệu quả kéo dài tuổi thọ của pin hoặc tái chế pin cũ. - Ô nhiễm tiếng ồn phát ra từ động cơ: lót thêm nỉ vào trong lon ống xả để giảm
thiểu tiếng ồn
- Lốp xe cao su: Tái chế
- Xốp depron: dùng xăng để tiêu hủy sau khi hạt xốp tan ra và vón thành cục sẽ dễ phân huy hơn, có thể dùng hỗn hợp đó lúc chưa đông đặc dùng để tám chỗ rị
rỉ nước trên mái tơn hoặc trám chống nước.
- Decan ni lông: chôn lấp tự nhiên, đốt chất thải để phát điện, nhiệt phân.
Chúng ta có thể thấy rằng việc cùng nhau gìn giữ và bảo vệ mơi trường có thể là bắt nguồn từ một việc rất nhỏ của bản thân mỗi chúng ta chứ không phải là việc to lớn nào đó. Bản thân chúng ta là sinh viên, là chủ nhân tương lai của đất nước chúng ta cần phải tiên phong trong việc bảo vệ môi trường, tuyên truyền giúp cho mọi người hiểu được tầm quan trọng của việc gìn giữ, bảo vệ mơi trường. hãy cùng nhau xây dựng một môi trường xanh, sạch, đẹp.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 06 năm 2022
Sinh viên thực hiện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Lê Quang, Giáo trình cơ học vật bay, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2006
[2]. PGS-TS. Nguyễn Minh Xuân, Giáo trình thiết kế máy bay – Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2010
[3]. AERIAL APPLICATION _ Aerial Application© 8/1/11 TLC http://www.abctlc.com/PDF/AerialApplicationAss.pdf
[4]. Hồ Đức Dũng, Tính toán thiết kế máy bay nhỏ dùng trong nông nghiệp, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt – Hai Bà Trưng – Hà Nội, 2013. [5]. Nguyễn Đình Hoàng, Thiết kế UAV phun thuốc trừ sâu ứng dụng trong nông nghiệp, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nôi, Số 1 Đại Cồ Việt – Hai Bà Trưng – Hà Nội 2014
[6]. Aerodynamics of an Unmanned Aerial Vehicle
[7]. UIUC Airfoil Data , UIUC Airfoil Coordinates Database [8]. Các tài liệu trên Wikipedia và internet
[9] J. Sifton, 2012, A Brief History of Drones, The Nation News.
[10]N. Winters-Brown, 2012, Beyond War: New Uses of Unmanned Aerial Vehicles at Home Brings New Concerns, National Security Law Brief News.
[11]T. Scheve, 2012, How the MQ-9 Reaper Works, How Stuff Works News.
[12]Văn Biên, 2013, Lục lại lịch sử phát triển của UAV Việt Nam, báo Kiến thức. [13]University of California, San Diego, 2012, Engineers look to the birds for the future of unmanned aerial vehicles, ScienceDaily News.
[14]Andy Lennon, 1996, Basics of R/C Model Aircraft Design Practical Techniques for Building Better Models, Model Airplane News.
[15]Trương Quốc Thịnh, 1955, Nguyên lý mô hình máy bay đơn giản, NXB Thể Dục Thể Thao.
[16]Donald Mclean, 1990, Automatic Flight Control System, Prentice Hall Books. [17]Bernard Etkin and Lloyd Duff Reid, Dynamics of Flight Stability and Control. [18] T.H.G. Megson, 1972, AIRCRAFT STRUCTURES for engineering students, Edward Arnold (Publisher) Ltd 41 Bedford Square, London.
[19] Nguyễn Đức Cương (2002), Mơ hình hóa và mơ phỏng chuyển đợng của khí cụ bay tự động, Sách chuyên khảo Trung tâm Khoa học Kỹ thuật – Công nghệ quân sự, NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội.
[20] Nguyễn Đức Cương (2015), thiết bị bay có điều khiển và tên lửa hành trình đối hải, Sách chuyên khảo Viện Khoa học và công nghệ quân sự, NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội.
[21] Vũ Ngọc Hòe, Bài giảng Khí đợng lực học bay, Học viện phịng không không quân- Khoa Kỹ thuật hàng không.
[22] Phạm Công Ngô (2001), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật. 5. Nguyễn Phùng Quang, MATLAB & SIMULINK dành cho kĩ sư điều khiển tự động, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.
[23] Các Website: http://tailieu.vn http://luanvan.net.vn http://codientu.org [24] Các link youtube hướng dẫn sử dụng phần mềm soliwworks flow simulation: https://www.youtube.com/watch?v=3hXVDpK69LE&t=1190s https://www.youtube.com/watch?v=ktWfz2QlgjI https://www.youtube.com/watch?v=4ltTTYbmQkY https://www.youtube.com/watch?v=ErIMxx4tiuE [25] Flow simulation 2009.pdf: https://app.box.com/s/a92fjuql30dl9pf6fqlf4sc0oncimzlu [26] Soliworks flow simulation 2009 tutorial.
file:///C:/Users/ADMIN/Downloads/FLOW%20SIMULATION%202009.pdf [27] Tutorial solidworks flow simulation 2015.
https://app.box.com/s/pl6q4qb317xwn2qlhgkm0zgmic2t2g3y