Hình 2.1. Sơđồ điều khiển của Quadrotor
Cặp cánh quạt phía trước và phía sau quay thuận chiều kim đồng hồ, trong khi đó cặp cánh bên phải và bên trái lại quay ngược chiều kim đồng hồ nhằm cân bằng moment xoay được tạo ra bởi các cánh quạt trên khung. Cả 4 cánh sinh ra một lực
đẩy bằng nhau khi cất cánh nếu quay ở cùng một tốc độ. Góc nghiêng được điều khiển khi thay đổi mối quan hệ về tốc độ giữa cánh bên phải và bên trái sao cho giữ
nguyên tổng lực đẩy sinh ra bởi cặp cánh này.
Hình 2.2. Lực đẩy và moment trên quadrotor
Tương tự như vậy, góc lật cũng được điều khiển bởi mối quan hệ giữa 2 tốc độ
của 2 cánh phía trước và phía sau. Góc xoay lại được thay đổi nhờ vào sự thay đổi vận tốc của cánh bên phải và bên trái liên quan tới tốc độ của cặp cánh phía trước và phía sau. Khi đó, tổng lực đẩy sinh ra bởi các cặp cánh được giữ không đổi. Độ cao của quadrotor thay đổi khi tăng hoặc giảm đồng thời tốc độ của các động cơ.
Quadrotor được điều khiển bằng cách chỉ thay đổi tốc độđộng cơ mà không phải phụ
thuộc vào các kết cấu cơ khí phức tạp, phù hợp hơn cho các ứng dụng của UAV mini. Bốn bậc tự do là nghiêng, lật, xoay và lực đẩy có thể khử ghép lẫn nhau để tạo ra một sự chênh lệch nhỏ trong quá trình bay lượn.
Các chế độ bay của quadrotor : + Cất cánh và hạ cánh:
Hình 2.3. Bay lên cao hoặc hạ xuống thấp
Để quadrotor có thể cất cánh, tốc độ của 4 động cơ sẽđược tăng lên đến khi tổng lực nâng được tạo ra từ 4 cánh quạt lớn hơn trọng lực, tổng lực nâng càng lớn thì quadrotor càng bay lên cao. Và khi tốc độ của 4 động cơ giảm xuống làm cho tổng lực nâng được tạo ra từ 4 cánh quạt giảm dần, khi đó quadrotor sẽ hạ dần độ cao.
+ Quay trái và phải:
Hình 2.4. Quay ngược chiều kim đồng hồ
Khi tốc độ của cặp động cơ quay thuận chiều kim đồng hồ (Động cơ 1 và 3) lớn hơn tốc độ của cặp động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ (Động cơ 2 và 4), quadrotor sẽ có xu hướng quay tại chỗ qua trái. Ngược lại, Khi tốc độ của cặp động cơ quay thuận chiều kim đồng hồ (Động cơ 1 và 3) nhỏ hơn tốc độ của cặp động cơ
quay ngược chiều kim đồng hồ (Động cơ 2 và 4), quadrotor có xu hướng quay tại chỗ
qua phải.
+ Di chuyển trái và phải:
Hình 2.5. Di chuyển sang trái
Nếu tốc độ của cặp động cơ quay cùng chiều kim đồng hồđược giữ nguyên, tăng tốc động cơ 2, đồng thời giảm tốc động cơ 4, quadrotor sẽ di chuyển sang trái. Quá trình di chuyển sang phải diễn ra ngược lại, nếu tốc độ của cặp động cơ quay cùng chiều kim đồng hồ được giữ nguyên, tăng tốc động cơ 4, đồng thời giảm tốc động cơ
2, quadrotor sẽ di chuyển sang phải.
+ Di chuyển lùi ra sau và tiến về trước:
Hình 2.6. Di chuyển ra sau và tiến về trước
Nếu tốc độ của cặp động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ được giữ nguyên, tăng tốc động cơ 1 (Động cơ quay cùng chiều kim đồng hồ), đồng thời giảm tốc động cơ 3 (Động cơ quay cùng chiều kim đồng hồ), quadrotor sẽ di chuyển lùi ra sau. Quá trình di chuyển tiến về phía trước diễn ra ngược lại, nếu tốc độ của cặp động cơ quay
ngược chiều kim đồng hồ được giữ nguyên, tăng tốc động cơ 3, đồng thời giảm tốc
động cơ 1, quadrotor sẽ di chuyển tiến về phía trước.
+ Chế độ ổn định tại chỗ:
Hình 2.7. Bay ổn định tại chỗ
Để quadrotor có thểổn định tại chỗ, tốc độ của 4 động cơ sẽ quay ổn đinh sao cho tổng lực nâng được tạo ra từ lực nâng của 4 cánh quạt bằng với trọng lực.
Qua đó chúng ta có thể thấy việc điều khiển bay của quadrotor là việc điều khiển tốc độ quay của các động cơ. So sánh với máy bay trực thăng, việc di chuyển của máy bay trực thăng phụ thuộc vào góc lệch giữa mặt phẳng cánh và mặt đất, phải có một cơ cấu cơ khí để thay đổi góc lệch này. Cơ cấu cơ khí này có kết cấu phức tạp nhằm đáp ứng độ chính xác. Điều này dẫn đến các sai số cơ khí trong quá trình điều khiển bay. Việc điều khiển tốc độ các cặp động cơ của quadrotor sẽ đơn giản và chính xác hơn. Đây là một ưu điểm của quadrotor.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});