Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY SIÊU NHỎ Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Phú Hùng Ths. Hà Mạnh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Cường Nguyễn Ngọc Sơn Nội dung Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY Chương II: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY Chương III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Chương IV: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY SIÊU NHỎ Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Phú Hùng Ths. Hà Mạnh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Cường Nguyễn Ngọc Sơn 1 Nội dung Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY Chương II: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY Chương III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Chương IV: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 2 1.1. Phân loại máy bay và phương pháp điều khiển 3 Máy bay cánh cố định Máy bay sử dụng động cơ TiltrotorMáy bay trực thăng Điều khiển máy bay có các cơ cấu : cánh nâng chính, đuôi lái ngang, cánh lái hướng, cánh tà, cánh liệng, phanh khí động Cơ cấu chính để điều khiển máy bay là điều khiển chong chóng mang và số vòng quay của nó. So với máy bay cánh cố định thì việc điều khiển máy bay trực thăng là phức tạp hơn rất nhiều Máy bay sử dụng động cơ Tiltrotor áp dụng cả 2 phương pháp điều khiển của máy bay cánh cố định và máy bay trực thăng để điều khiển 1.2. Hệ thống điều khiển máy bay 4 Máy bay sử dụng hệ thống điều khiển không người lái dùng trong dân sự. Tuy nhiên những hệ thống này chỉ được sử dụng trong 1 số chế độ bay nhất định còn phần lớn vẫn sử dụng hệ thống điều khiển có người lái. Máy bay sử dụng hệ thống điều khiển không người lái.(UAV) trong quân sự. Với kích thước gọn nhẹ, hệ số an toàn không yêu cầu cao, UAV có thể thực hiện các công việc trong những điều kiện khó khăn. 1.2. Hệ thống điều khiển máy bay 5 Hệ thống điều khiển bằng radar áp dụng với máy bay UAV dùng trong huấn luyện, với thời gian hoạt động ngắn. Độ chính xác của tín hiệu cao, bán kính 1 trạm radar từ 400 – 600 km. Điều khiển thông qua tín hiệu GPS điều khiển được trên toàn bộ bề mặt trái đất. Nhưng tín hiệu GPS có độ chính xác không cao. Sai số của GPS có thể lên đến 15m Với các loại máy bay nhỏ dùng trong giải trí thì người ta có thể điều khiển thông qua sóng radio. Phạm vi điều khiển của sóng radio là từ 3-5 km CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY 6 e t Lt L e S dC C S d δ η δ = w v v v Lv n r r Q l S dC C Q Sb d δ δ = − l l a a d C C d α δ δ ∞ = Điều khiển chúc - ngóc của máy bay Điều khiển hướng của máy bay Điều khiển liệng của máy bay CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY 7 [v, , ] chuc ngoc e e F A δ δ − = ∆ [v, , ] quay r r F B δ δ = ∆ [v, , ] lieng a a F C δ δ = ∆ , , a e r δ δ δ ∆ ∆ ∆ , , a e r δ δ δ ∆ ∆ ∆ Trong đó • A, B, C là các hệ số phụ thuộc vào các tham số tĩnh, có thể coi là do các nhà thiết kế tính toán và cho trước. • V là vận tốc máy bay trong quá trình chuyển động. • góc thay đổi trong quá trình chuyển động. • Gia tốc góc của các cánh lái trong quá trình chuyển động , , a e r δ δ δ CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY 8 Điều kiện giới hạn • Chế độ bay bằng: vận tốc và độ cao không đổi. • Quỹ đạo là 1 mặt phẳng. • Bỏ qua ảnh hưởng của điều kiện môi trường: áp suất, nhiệt độ, gió… • Hàm truyền H=1, hệ thống không có trễ. Nhiệm vụ của mạch điều khiển: Tính toán góc xoay của servo Điều khiển servo quay theo góc đã tính toán => Thiết kế mạch điều khiển servo để điều khiển cánh lái hướng của máy bay CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 9 Khối nguồn Khối hiển thị Khối ghép nối máy tính Khối LOGIC Khối module GPS Khối xử lý trung tâm Khối chấp hành Khối phản hồi Tín hiệu vệ tinh Tín hiệu vệ tinh Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 10 mạch in [...]... xoay của servo o Sai số từ các linh kiện của hệ thống: vi điều khiển, servo, … o Thuật toán lập trình cho vi điều khiển chưa tối ưu 17 KẾT LUẬN Kết quả thu được • • Nghiên cứu lý thuyết điều khiển máy bay Xây dựng được mạch: Sử dụng dữ liệu và tính toán góc lệch của cánh lái hướng Điều khiển cánh lái quay theo 1 góc đã tính toán thông qua điều khiển servo www.themegallery.com 18 KẾT LUẬN Hạn chế,... rạc quỹ đạo bay mẫu theo tọa độ (x, y) o Biên dịch quỹ đạo mẫu thành chu trình chuyển động của động cơ servo ở dạng: góc lái và thời gian lái o Nạp chu trình chuyển động mẫu của servo vào vi điều khiển và điều khiển góc lái và thời gian lái của servo đã tính toán o Đo đạc góc lái và thời gian lái thực tế của servo o Vẽ quỹ đạo mẫu và quỹ đạo thực tế trên cùng một hệ trục tọa độ 14 4.2 Thực nghiệm với... đạo bay mẫu trong mặt phẳng o Nạp quỹ đạo vào vi điều khiển và tiến hành thực hiện việc điều khiển servo o Đo đạc góc lái và thời gian lái thực tế của servo o So sánh quỹ đạo thực tế và quỹ đạo mẫu 11 4.1 Cơ sở lý thuyết Phương pháp rời rạc quỹ đạo của máy bay Trục Ox: xi+1-xi=const Trục Oy: yi=f(xi) Quỹ đạo điểm: Ai(xi,yi) 12 4.1 Cơ sở lý thuyết Phương pháp biên dịch quỹ đạo của máy bay sang chu trình. .. www.themegallery.com 18 KẾT LUẬN Hạn chế, thiếu sót: o Độ trễ, hàm truyền của hệ thống Định hướng phát triển trong tương lai: o Nghiên cứu đến các yếu tố ảnh hưởng môi trường o Nghiên cứu chương trình điều khiển cho cánh lái liệng và đuôi ngang o Tính toán độ trễ và hàm truyền của hệ thống www.themegallery.com 19 20 ... Góc rẽ hướng của máy bayuuuuuuuu uuuuuu v v uuuuuuuu uuuuuu v v Ak − 2 Ak − Ak −1 Ak a(k ) = ar cos( Ak − 2 Ak −1 , Ak −1 Ak ) = uuuuuuuu 1 uuuuuu v v Ak − 2 Ak −1 Ak −1 Ak 2) Góc lái của servo ∝ (k)=H-1 a (k) 3) Thời gian lái: Ak −1 Ak tk = v 13 4.2 Thực nghiệm QUỸ ĐẠO THỰC NGHIỆM o Quỹ đạo hình chữ S o Quỹ đạo tròn với bán kính R=200 m CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH o Rời rạc quỹ đạo bay mẫu theo tọa độ . bay Trục Ox: x i+1 -x i =const Trục Oy: y i =f(x i ) Quỹ đạo điểm: A i (x i ,y i ) 12 4.1. Cơ sở lý thuyết 13 2 1 1 2 1 1 2 1 1 . ( ) ar cos( , ) . k k k k k k k k k k k k A A A A a k A A A A A A A A −. đạo mẫu và quỹ đạo thực tế trên cùng một hệ trục tọa độ. 4 .2. Thực nghiệm với quỹ đạo chữ S 15 4 .2. Thực nghiệm với quỹ đạo tròn 16 4 .2. Thực nghiệm 17 NGUYÊN NHÂN o Sai số tính toán: làm tròn. A t v − = 1) Góc rẽ hướng của máy bay 2) Góc lái của servo 3) Thời gian lái: Phương pháp biên dịch quỹ đạo của máy bay sang chu trình chuyển động của servo 4 .2. Thực nghiệm 14 QUỸ ĐẠO THỰC NGHIỆM o Quỹ