Đang tạo bản xem trước...
TRUNG ĐỨC HIẾU KỸ THUẬT ĐIỆN BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRUNG ĐỨC HIẾU NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING TRƯỢT THÍCH NGHI CHO THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI QUADROTOR ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN 2026 Hà Nội – 2026
BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- TRUNG ĐỨC HIẾU NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING TRƯỢT THÍCH NGHI CHO THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI QUADROTOR Ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 8520201 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Người hướng dẫn: TS. PHẠM VĂN CƯỜNG TS. HOÀNG VĂN HUY Hà Nội - 2026
LỜI CAM ĐOAN Tôi Trung Đức Hiếu cam đoan đề án là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Văn Cường và TS. Hoàng văn Huy. Các số liệu, kết quả nêu trong đề án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Học viên cao học Trung Đức Hiếu
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và sự kính trọng cao nhất tới TS. Phạm Văn Cường và TS. Hoàng Văn Huy - những người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô giáo thuộc Trường Điện - Điện tử, cùng Trung tâm Đào tạo Sau đại học - Đại học Công nghiệp Hà Nội đã truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành chương trình học tập. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Giám đốc cùng toàn thể anh chị em đồng nghiệp tại Công ty Cổ phần Vinapol đã luôn tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè - những người luôn là chỗ dựa vững chắc, không ngừng động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong cuộc sống cũng như trong hành trình hoàn thành đề án này.
MỤC LỤC GIỚI THIỆU .................................................................................................. 1 1.1. Lý do chọn đề tài/Tính cấp thiết của đề tài .............................................. 1 1.2. Tổng quan nghiên cứu ............................................................................. 2 1.3. Mục tiêu của đề tài .................................................................................. 3 1.4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu ............................................................ 3 1.5. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 3 1.6. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 3 1.7. Kết cấu đề án ........................................................................................... 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUADROTOR ........................................... 6 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của quadrotor ........................................ 6 1.2. Đặc điểm chuyển động của quadrotor ..................................................... 10 1.3. Cấu tạo của quadrotor ............................................................................ 15 1.4. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 19 1.5. Ưu điểm, nhược điểm của quadrotor...................................................... 21 1.5.1. Ưu điểm của quadrotor ....................................................................... 21 1.5.2. Nhược điểm ........................................................................................ 22 1.6. Ứng dụng của quadrotor ........................................................................ 23 1.7. Kết luận chương 1 ................................................................................. 24 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING TRƯỢT THÍCH NGHI CHO QUADROTOR ............................................................ 25 2.1. Tổng quan về điều khiển Backstepping trượt ......................................... 25 2.1.1. Tổng quan về điều khiển backstepping ............................................... 26 2.1.2 Điều khiển trượt .................................................................................. 30 2.1.3 Phương pháp backstepping trượt ......................................................... 31 2.2. Phương trình động học của quadrotor .................................................... 33 2.2.1. Hệ tọa độ và các biến trạng thái .......................................................... 33
2.2.2. Động lực học của quadrotor ................................................................ 35 2.2.3. Phương trình động học của hệ ............................................................ 48 2.3. Thiết kế bộ điều khiển Backstepping trượt ............................................ 49 2.3.1. Thiết kế các bộ điều khiển quadrotor .................................................. 51 2.3.1.1. Thiết kế hệ thống điều khiển độ cao quadrotor ................................ 52 2.3.1.2. Thiết kế bộ điều khiển vị trí theo phương ngang quadrotor .............. 54 2.3.1.3. Thiết kế bộ điều khiển tư thế quadrotor (ổn định các góc Euler) ...... 56 2.4. Kết luận ................................................................................................. 59 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .............................. 60 3.1. Mô hình mô phỏng ................................................................................ 60 3.2. Kết quả mô phỏng ................................................................................. 61 3.3. Kết luận chương 3 ................................................................................. 65 KẾT LUẬN .................................................................................................. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 68
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Tên các bảng, biểu Trang 1 Bảng 3.1. Tham số của mô hình các tham số của bộ điều khiển quadrotor 58
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ Hình 1.1. Gyroplane ....................................................................................... 6 Hình 1.2. Oehmichen ..................................................................................... 7 Hình 1.3. Flying Octopus ............................................................................... 7 Hình 1.4. Convertawings Model A ................................................................. 8 Hình 1.5. Curtiss-Wright VZ-7 ...................................................................... 8 Hình 1.6. Draganflyer ..................................................................................... 9 Hình 1.7. Quadrotor không người lái (drone) ............................................... 10 Hình 1.8. Mô hình đơn giản của động cơ quadrotor khi bay lơ lửng ............. 11 Hình 1.9. Thay đổi độ cao ............................................................................ 12 Hình 1.10. Thay đổi góc Roll ....................................................................... 13 Hình 1.11. Thay đổi góc Pitch ...................................................................... 14 Hình 1.12. Thay đổi góc Yaw ....................................................................... 14 Hình 1.13. Khung thân quadrotor ................................................................. 16 Hình 1.14. Bo mạch điều khiển tốc độ điện tử (ESC) ................................... 17 Hình1.15. Hệ thống truyền nhận tín hiệu (RX/TX) ....................................... 18 Hình 1.16. Bộ thu điều khiển từ xa ............................................................... 19 Hình 3.2. Kết quả mô phỏng sai lệch vị trí của quadrotor ............................. 62 Hình 3.3. Kết quả mô phỏng quỹ đạo bám độ cao của quadrotor .................. 63 Hình 3.4. Kết quả mô phỏng góc bám của quadrotor .................................... 63 Hình 3.5. Kết quả mô phỏng vận tốc góc của quadrotor ............................... 64 Hình 3.6. Kết quả mô phỏng mô men điều khiển của quadrotor ................... 65
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU 1. Chữ viết tắt Ý nghĩa UAV Unmanned Aerial Vehicle: Máy bay không người lái BĐK Bộ điều khiển ĐTĐK Đối tượng điều khiển DOF Degree Of Freedom: Bậc tự do FLC Fuzzy Logic Controller: Bộ điều khiển Logic mờ GPS Global Positioning System: Hệ thống định vị toàn cầu IMU Inertial Measurement Unit: Đơn vị đo lường quán tính LQR Linear Quadratic Regulator: Điều khiển tối ưu toàn phương MCU Micro Controller Unit: Bộ vi điều khiển PID Proportional Integral Derivative Bộ điều khiển tỷ lệ tích phân vi phân ROM Read Only Memory: Bộ nhớ đọc RC Remote Controller: Điều khiển từ xa RF Radio Frequency: Tần số vô tuyến SONAR SOund Navigation And Ranging SMC Sliding Mode Control: Điều khiển chế độ trượt VTOL Vertical Take-Off and Landing - Cất hạ cánh thẳng đứng BLDC Brushless Direct Current - Động cơ điện một chiều không chổi than 2. Ký hiệu Ý nghĩa Ω୧ Tốc độ của các cánh quạt F୧ Các lực được tạo ra từ các cánh quạt của quadrotor F1 Lực đẩy của cánh quạt trước của quadrotor [ . ] 1 rad s [N] [N]
Hiển thị 9 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!