Đồ án Khảo sát hệ thống xử lý nước thải tòa nhà Samco (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Khảo sát hệ thống xử lý nước thải tòa nhà Samco (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÒA NHÀ SAMCO GVHD : ThS. NGUYỄN TẤN NHƯ SVTH : NGUYỄN HỮU SƠN MSSV : 13141279 Khoá : 2013-2017 S K L 0 0 4 9 6 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG Cơ quan thực tập: CÔNG TY CỔ PHẦN SÀI GÒN TRIỂN VỌNG SAVISTA Đề tài: KHẢO SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI TÒA NHÀ SAMCO SVTH : NGUYỄN HỮU SƠN MSSV : 13141279 TP. HỒ CHÍ MINH – 7/2017
3. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng tôi xin gửi đến thầy Ths. Nguyễn Tấn Như lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất. Nhờ có sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Thầy trong suốt thời gian qua, chúng tôiđã có thể thực hiện và hoàn thành ĐồÁn Tốt Nghiệp. Những lời nhận xét, góp ý và hướng dẫn tận tình của Thầy đã giúp chúng tôi có một định hướng đúng đắn trong suốt quá trình thực hiện đề tài, giúp chúng tôi nhìn ra được những ưu khuyết điểm của đề tài và từng bước hoàn thiện hơn. Đồng thời, chúng tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM nói chung và của khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ chúng tôi suốt quãng thời gian ngồi trên ghế giảng đường Đại học. Những lời giảng của Thầy Cô trên bục giảng đã trang bị cho chúng tôi những kiến thức và giúp chúng tôi tích lũy thêm những kinh nghiệm. Bên cạnh đó, chúng tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ và giúp đỡ của bạn bè trong thời gian học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM và trong quá trình hoàn trình hoàn thành ĐồÁn Tốt Nghiệp này. Cuối cùng, chúng tôi cũng chân thành cảm ơn sựđộng viên và sự hỗ trợ của gia đình và cha mẹ trong suốt thời gian học tập. Đặc biệt, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến cha mẹ, người đã sinh ra và nuôi dưỡng chúng tôi nên người. Sự quan tâm, lo lắng và hy sinh lớn lao của cha mẹ luôn làđộng lực cho chúng tôi cố gắng phấn đấu trên con đường học tập của mình. i
4. TÓM TẮT Đời sống ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất tinh thần của con người ngày càng cao. Vì thế các ứng dụng của thành tựu khoa học kỹ thuật vào cuộc sống ngày càng nhiều. Nhất là các thiết bị thông minh như robot, các máy móc tự động hóa, máy bay không người lái, công nghệ định vị toàn cầu (GPS) là một trong những phát minh xuất sắc của nhân loại.Chúng đang ngày càng phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống như: quân sự, giao thông,viễn thông, Đề tài “Lập trình drone bám theo vật thể chuyển động” được những người thực hiện đề tài hình thành từ nhu cầu xây dựng một hệ thống quản lý và giám sát hành trình của các vật thể chuyển động một cách chính xác, cụ thể và tối thiểu hóa sức lực con người. Vật thể sẽ được camera gắn trên drone xác định và gửi đến bộ xử lý trung tâm để phân tích sau đó thay đổi tốc độ các cánh quạt để đưa drone bám theo vật thể đó. Tất cả các quy trình được triển khai dựa trên hệ điều hành để kiểm soát robot. Sau 4 tháng thực hiện, tuy đề tài đã được hoàn thành tương đối hoàn chỉnh nhưng do thời gian có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi được những thiếu sót,kính mong quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm đề tài cũng rất mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp quý giá của quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên để đề tài có thể hoàn chỉnh hơn nữa. ii
5. SUMMARY Life is growing, the demand for spiritual material is increasing day by day. So the applications of scientific and technological achievements into our life more and more. Especially intelligent devices such as robots, automation machines, drones, GPS technology are one of the great inventions of mankind. They are increasingly developed and widely used in many fields in life such as military, transportation, telecommunications, The project entitled "Programming drone follow moving objects" was constituted from the need to develop a journey management and supervision system for the objects that exactly, specific and minimize human ability. Objects will be determined by the camera mounted on the drone and send to the central processing unit for analysing then changing speed of the propellers to follow these objects. All processes are implemented based on application operating system to control the robot. After 4 months of implementation, although the topic has been completed relatively complete but due to limited time so the shortcomings will be inevitable, we wish the teacher and students sympathetic.We would also want to receive your valuable opinions so that the project can be even more complete. iii
6. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii SUMMARY iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Lý do chọn đề tài 1 1.1.1 Tình hình phát triển trên thế giới 1 1.1.2 Tình hình phát triển trong nước 2 1.2. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 2 1.2.1 Nhiệm vụ 2 1.2.2 Giới hạn 3 1.3. Bố cục đề tài 3 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1. Quadcopter và mô hình toán học của máy bay cánh bằng 5 2.1.1 Tổng quan về Quadcopter 5 2.1.2 Nguyên lý bay 5 2.1.3 Mô hình động lực học của máy bay cánh bằng 8 2.2. Xử lý ảnh và nhận dạng mục tiêu 11 2.2.1 Không gian màu RGB 11 2.2.2 Không gian màu HSV 12 iv
7. 2.3. Điều khiển PID 14 2.3.1 Khâu tỉ lệ P 15 2.3.2 Khâu tích phân I 16 2.3.3 Khâu vi phân D 16 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ 18 3.1. Sơ đồ khối hệ thống 18 3.2. Thiết kế hệ thống 19 3.2.1 Khung S500 quadcopter 19 3.2.2 APM 2.6 20 3.2.3 Module 7M GPS 21 3.2.4 Motor Himodel XXD 2212 1000KV 22 3.2.5 Electronic Speed Control (ESC) 24 3.2.6 Pin Lipo Infinity 11.1V 2200mAh 30C 3S 25 3.2.7 Máy tính Raspberry Pi 3 26 CHƢƠNG 4: THI CÔNG 30 4.1. Lắp ráp Drone 30 4.1.1 Lắp ráp khung kit S500 quadcopter 30 4.1.2 Kết nối động cơ với ESC 32 4.1.3 Kết nối ESC với board mạch S500 quadcopter 33 4.1.4 Kết nối module nguồn với kit S500 quadcopter 34 4.1.5 Lắp rắp APM 2.6 lên thân kit S500 quadcopter 35 4.1.6 Kết nối module nguồn với APM 2.6 36 4.1.7 Kết nối ESC với APM 2.6 37 4.1.8 Gắn module GPS 7M lên kit S500 quadcopter 38 v
8. 4.1.9 Kết nối module GPS 7M với APM 2.6 38 4.2. Cài đặt thông số cho APM 2.6 39 4.2.1 Phần mềm 39 4.2.2 Kết nối 40 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 46 5.1. Điều khiển drone bằng tay điều khiển 46 5.2. Điều khiển drone bằng laptop 48 5.3. Xác định tọa độ vật thể qua camera 52 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 54 6.1. Kết luận 54 6.2. Hƣớng phát triển 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO xi vi
9. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GPS: Global Positioning System RGB: Red – Green – Blue HSV: Hue – Saturation – Value PID: Proportional Integral Derivative BLDC: Brushless DC ESC: Electronic Speed Control HDMI: High-Definition Multimedia Interface WIFI: Wireless Fidelity vii
10. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật khung S500 quadcopter 19 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật Quadcopter APM 2.6 20 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật module GPS 7M 21 Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật motor Himodel XXD 2212 1000KV 23 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật ESC Emax Simon 30A 25 Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật pin Infinity 11.1V 2200mAh 30C 3S 26 Bảng 3.7: Các trạng thái LED báo của Pi 27 Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật Raspberry Pi 3 28 viii
11. DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 2.1: Mô hình Quadcopter 4 cánh 5 Hình 2.2: Hướng quay của các động cơ 6 Hình 2.3: Cách thay đổi hướng bay bằng cách thay đổi tốc độ các động cơ 7 Hình 2.4: Các góc Pitch, Yaw, Roll của Quadcopter 8 Hình 2.5: Hệ quy chiếu với chiều dài 1 trục L, tổng khối lượng mô hình m 10 Hình 2.6: Trình tự xác định và nhận dạng vật thể 11 Hình 2.7: Không gian màu RGB 12 Hình 2.8: Không gian màu HSV dưới dạng hình nón và hình trụ 14 Hình 2.9: Sơ đồ tổng quát điều khiển PID 14 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 18 Hình 3.2: Khung S500 quadcopter 19 Hình 3.3: Quadcopter APM 2.6 20 Hình 3.4: Module GPS 7M 21 Hình 3.5: Motor Himodel XXD 2212 1000KV 23 Hình 3.6: ESC Emax Simon 30A 24 Hình 3.7: Pin Lipo Infinity 11.1V 2200mAh 30C 3S 26 Hình 3.8: Raspberry Pi 3 28 Hình 4.1: Gắn 4 motor vào 4 trục cánh kit S500 quadcopter 30 Hình 4.2: Gắn thân kit với gá treo pin 31 Hình 4.3: Gắn 4 chân kit với thân và 4 trục cánh với nhau 31 Hình 4.4: Gắn miếng kết nối 4 trục cánh với nhau 32 Hình 4.5: Gắn động cơ vào ESC 33 Hình 4.6: Kết nối ESC với board mạch S500 quadcopter 34 Hình 4.7: Kết nối module nguồn với kit S500 quadcopter 35 Hình 4.8: Lắp rắp APM 2.6 lên thân kit S500 quadcopter 36 Hình 4.9: Kết nối module nguồn với APM 2.6 37 Hình 4.10: Kết nối ESC với APM 2.6 37 Hình 4.11: Gắn module GPS 7M lên kit S500 quadcopter 38 ix
12. Hình 4.12: Kết nối module GPS 7M với APM 2.6 39 Hình 4.13: Giao diện Mission Planner 39 Hình 4.14: Kết nối APM 2.6 với máy tính qua cổng USB 40 Hình 4.15: Kết nối Mission Planner với APM 2.6 41 Hình 4.16: Chọn khung máy bay 41 Hình 4.17: Cân chỉnh la bàn cho APM 2.6 42 Hình 4.18: Cài đặt hướng cho APM 2.6 43 Hình 4.19: Điều chỉnh ga cho các motor 43 Hình 4.20: Điều chỉnh xung phát từ APM 2.6 cho các ESC 44 Hình 4.21: Thiết lập chế độ bay cho APM 2.6 44 Hình 4.22: Đặt chế độ an toàn cho drone 45 Hình 5.1: Drone được điều khiển bằng tay điều khiển 46 Hình 5.2: Thông số PID sau khi tuning bay thực tế 47 Hình 5.3: Các mode có thể điều chỉnh khi bay bằng tay điều khiển 47 Hình 5.4: Drone bay tự giữ ở độ cao nhất định 48 Hình 5.5: Kết nối thành công Rasperry Pi 3 với APM 2.6 49 Hình 5.6: Tạo service trên laptop 49 Hình 5.7: Tạo kết nối thành công trong mạng wifi nội bộ giữa laptop và PI 3 50 Hình 5.8: Chương trình điều khiển GetKeyBoard trên laptop 50 Hình 5.9: Lưu đố giải thuật chương trình điều khiển Drone bằng laptop 51 Hình 5.10: Xác định tọa độ vật thể 52 Hình 5.11: Chọn vật thể cần tracking 52 Hình 5.12: Hình ảnh HSV và hình ảnh khi lấy tọa độ trên khung camera 53 Hình 5.13: Hình ảnh và tọa độ sau khi thay dổi vị trí 53 x
13. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Lý do chọn đề tài Với sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của công nghiệp robot, con người dần được giải phóng khỏi những công việc mang tính chất khó khăn, nguy hiểm, năng suất làm việc và chất lượng sản phẩm cũng được tăng lên đáng kể. Bên cạnh đó với ước mơ chinh phục bầu trời hay xa hơn và vũ trụ rộng lớn thì các thiết bị robot bay không người lái được đầu tư mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Các thiết bị bay này có thể tiếp cận được những mục tiêu, những vùng đất hiểm trở mà con người khó có thể đặt chân đến. Các thiết bị này cũng có thể làm nhiệm vụ quân sự, do thám tình hình phe đối địch, giám sát an toàn giao thông, theo dõi con người, giao nhận hàng hóa một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả. Hơn thế nữa, với đam mê và khát khao sáng tạo một loại máy bay có khả năng hạ cánh đúng mục tiêu định sẵn và di động trong môi trường khắc nghiệt (như tàu sân bay), những người thực hiện đề tài quyết định thực hiện thêm chức năng bám theo vật thể chuyển động với mong muốn nên công nghiệp máy bay cũng như quân sự ở nước ta có một bước phát triển mới và vượt bậc. 1.1.1 Tình hình phát triển trên thế giới Thời gian gần đây các nhà quan sát và chuyên gia công nghệ tỏ ra quan tâm đặc biệt tới chương trình thí điểm dùng drone giao hàng của Amazon. Drone không phải lần đầu tham gia vào hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp, song động thái của công ty bán lẻ trực tuyến khổng lồ thực sự khích lệ các doanh nghiệp khác hướng tới giải pháp giao hàng tiên tiến này. Drone dân dụng không chỉ để chuyên chở hàng hóa. Theo tờ Business Insider (BI) ngành công nghiệp sản xuất drone đang trên đà làm ăn khấm khá, với danh sách khách hàng ngày càng dài, vượt ra ngoài lĩnh vực quân sự, ứng dụng đa dạng trong nông nghiệp, quản lý đất đai, năng lượng, xây dựng, khảo sát, thu thập tin tức hứa hẹn làm thay đổi hẳn thế giới trong những năm tới. 1
14. Nhu cầu lớn, công nghệ phát triển nhanh, giá thành giảm mạnh, dễ sử dụng và có thể điều khiển bằng các thiết bị thông minh như smartphone hay máy tính bảng, nhưng drone vẫn chưa trở thành trào lưu lớn một phần là do còn chờ các qui định, khi mà các nhà chức trách đang tỏ ra rất thận trọng trong lĩnh vực mới mẻ này. Tại Mỹ, châu Âu, Nhật Bản, Canada hay Úc việc cấp phép cho drone thương mại không phải là điều mới, nhưng còn rất dè dặt và chưa áp dụng rộng rãi. 1.1.2 Tình hình phát triển trong nƣớc Drone - flycam gần như đã tạo một cơn sốt trong giới đam mê công nghệ cũng như nghệ thuật chụp ảnh quay phim từ trên cao. Flycam gần như đã tạo một cơn sốt trong giới đam mê công nghệ cũng như nghệ thuật chụp ảnh quay phim từ trên cao. Với mục đích thắt chặt tình hình sử dụng các thiết bị trên tại Việt Nam, vào ngày 21/7/2015, Bộ Quốc Phòng đã gửi công văn số 6321/BQP-TM tới các bộ ban ngành và UBND các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, nhằm nêu rõ sự cần thiết trong việc cấp phép, quản lý, kinh doanh dịch vụ flycam, các máy bay không người lái, máy bay siêu nhẹ đang bùng phát hiện nay. Vì vậy mô hình bay Drone chưa thật sự phát triển trong nước. Tuy đã có một số nhóm sinh viên đã nghiên cứu chế tạo mô hình bay loại tricopter, quadcopter, hexacopter nhưng chỉ dùng để điều khiển và giám sát, chưa phát triển mô hình drone bám theo vật thể. 1.2. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 1.2.1 Nhiệm vụ - Tìm hiểu về drone và các phần cứng - Xây dựng thành công mô hình quadcopter - Cân chỉnh phần cứng và cài đặtthông số cho APM 2.6 bay ổn định. - Điều khiển Drone bay bằng tay điều khiển và bằng máy tính. - Tìm hiểu về Kit Raspberry Pi 3 và các ngoại vi của nó. 2
15. - Kết nối APM với kit Raspberry Pi 3. - Tìm hiểu nhận dạng màu sắc bằng Raspberry Pi 3 thông qua camera. - Nhận dạng và tracking theo vật thể di chuyển bằng kit Raspberry Pi 3. - Viết chương trình điều khiển quadcopter di chuyển theo vật thể. - Lắp hệ thống Raspberry Pi lên drone. - Tiến hành bay. 1.2.2 Giới hạn Với sự hạn chế về kinh nghiệm, kinh phí và thời gian thực hiện nên nhóm giới hạn phạm vi thực hiện đề tài: - Trọng lượng toàn bộ quadcopter khi cất cánh dưới 1 Kg. - Camera với độ phân giải trên 0.3 Mega pixels. - Camera dùng để phát hiện màu sắc của vật thể. - Màu sắc của vật thể được quy định sẵn trong chương trình. - Khoảng cách phát hiện vật thể tối thiểu là 10 cm, tối đa là 200 cm. - Vật thể được đặt trong môi trường đầy đủ ánh sáng. - Thời gian bay từ 8 đến 10 phút. - Vật thể di chuyển trong không gian 2D. - Tốc độ di chuyển của vật thể mà drone bám theo dưới 2 m/s. 1.3. Bố cục đề tài Đề tài:Lập trình Drone bám theo vật thể chuyển động. Địa điểm nghiên cứu: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Thời gian nghiên cứu: Tháng 4 năm 2017 đến tháng 7 năm 2017. - Chƣơng 1:Tổng quan Tìm hiểu những lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. - Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết 3
16. Giới thiệu về các kiến thức lý thuyết cơ bản về Raspberry PI, máy bay 4 cánh bằng và mô hình toán học của nó; phương pháp nhận diện màu sắc; điều khiển PID, - Chƣơng 3: Thiết kế Trình bày sơ đồ khối của hệ thống, chức năng của các khối và tính toán lựa chọn các thiết bị, linh kiện sử dụng trong đề tài. - Chƣơng 4: Thi công Trình bày quá trình lắp ráp, kết nối các linh kiện và cài đặt thông số cho Arducopter APM 2.6. - Chƣơng 5: Kết quả thực hiện Trình bày những kết quả đạt được trong quá trình thực nghiệm và so sánh với mục tiêu, giới hạn đã đặt ra. - Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển Đưa ra nhận xét, đánh giá về ưu điểm, nhược điểm của sản phẩm, kết luận chung và hướng phát triển của đề tài. 4
17. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Quadcopter và mô hình toán học của máy bay cánh bằng 2.1.1 Tổng quan về Quadcopter Quadcopter là một mã nguồn mở của mô hình bay không người lái multicopter được phát triển bởi cộng đồng DIY Drones dựa trên nền tảng Arduino. Quadcopter chạy trên 2 hệ thống lái tự động là Pixhawk và Ardupilot Mega (APM 1.x, APM 2.x) được tạo ra bởi DIY Drones và bán bởi 3D Robotics. Quadcopter thực chất cũng giống như các mô hình bay tricopter, quadcopter hay hexacopter.Điều khác biệt lớn nhất là nó có tích hợp hệ thống giao tiếp module GPS giúp cho mô hình bay có thể bay tự động theo lịch trình thiết đặt sẵn bằng GPS. Quadcopter có thể là mô hình máy bay 3 cánh, 4 cánh hay 6 cánh trong đề tài này, người thực hiện thiết kế mô hình bay Quadcopter 4 cánh như hình 2.1. Hình 2.1: Mô hình Quadcopter 4 cánh 2.1.2 Nguyên lý bay Quadcopter gồm 4 động cơ, mỗi động cơ đều sản sinh ra 1 lực và một mômen xoắn về phía trung tâm, tạo một lực cản đối với hướng của Quadcopter. Nếu 5
18. tất cả các cánh quạt quay với vận tốc góc như nhau, với cánh quạt một và ba quay ngược chiều kim đồng hồ, cánh quạt hai và bốn quay theo chiều kim đồng hồ (hình 2.2) thì mô men xoắn giữa các động cơ sẽ triệt tiêu nhau, vì thế gia tốc góc quanh trục z là bằng không. Vì vậy Quadcopter có thể bay mà không cần phải có thêm cánh điều hướng như các loại máy bay trực thăng thông thường. Hình 2.2: Hướng quay của các động cơ Đểthay đổi hướng bay của Quadcoptercần phải thay đổi tốc độcủa các động cơ theo một quy luật nhất định như hình 2.3. 6
19. 3 1 3 1 3 1 3 1 2 4 2 4 2 4 2 4 A - Nghiêng trở về B - Nghiêng tới trước C - Nghiêng sang phải D - Nghiêng sang trái 3 1 3 1 3 1 3 1 2 4 2 4 2 4 2 4 E - Đổi góc thuận chiều F - Đổi góc ngược chiều G - Bay lên cao H - Hạ thấp xuống kim đồng hồ kim đồng hồ Tốc độ cao Tốc độ thấp Hình 2.3:Cách thay đổi hướng bay bằng cách thay đổi tốc độ các động cơ Cách thay đổi hướng bay bằng cách thay đổi tốc độ các động cơ được mô tả cụ thể như sau: - Trƣờng hợp A: Tăng tốc độ động cơ 1,3 so với động cơ 2,4 sẽ tạo một lực đẩy làm máy bay nghiêng về phía sau. - Trƣờng hợp B: Tăng tốc độ động cơ 2,4 so với động cơ 1,3 sẽ tạo một lực đẩy làm máy bay nghiêng về phía trước. - Trƣờng hợp C: Tăng tốc độ động cơ 2,3 so với động cơ 1,4 sẽ làm máy bay nghiêng về phía bên phải - Trƣờng hợp D: Tương tự trường hợp C. - Trƣờng hợp E,F: Khi ta tăng tốc độ các cặp động cơ đối nhau sẽ tạo một lực để khiến máy bay tự quay và thay đổi góc quay thuận hoặc ngược chiều kim đồng hồ. - Trƣờng hợp G: Tăng tốc độ cả 4 động cơ sẽ làm máy bay bay lên cao. - Trƣờng hợp H: Giảm tốc độ cả 4 động cơ sẽ làm máy bay giảm độ cao và hạ cánh. 7
20. Như vậy Quadcopter được điều khiển bằng cách thay đổi 3 góc tham chiếu của Quadcopterlà góc xoay (Roll) trục X, góc nghiêng (Pitch) trục Y,và góc lệch (Yaw) trục Z (hình 2.4)thông qua việc điều khiển tốc độ từng động cơ. Up Yaw Roll Forward Pitch Left Hình 2.4:Các góc Pitch, Yaw, Roll của Quadcopter 2.1.3 Mô hình động lực học của máy bay cánh bằng Nguyên lý hoạt động chính của mô hình này hoạt động dựa trên sự chuyển động của các dòng khí do cánh máy bay tạo ra di chuyển xuống dướilàm vật bay lên trên và sự điều chỉnh vận tốc từng động cơ sẽ làm thay đổi hướng bay của Quadcopter. Để mô tả các chuyển động của một khung cứng 6 bậc tự do cần 2 hệ quy chiếu: 푒1: hệ quy chiếu quán tính Trái Đất. 푒 : hệ quy chiếu khung Quadcopter. Sự định hướng được biểu thị bởi 3 góc Euler qua ma trận xoay R (1) 8
21. 휑 휃 휑 푆휃 푆훿 − 푆휑 휃 휑 푆휃 훿 + 푆휑 푆훿 푅 = 푆휑 휃 푆휑 푆휃 푆훿 + 휑 훿 푆휑 푆휃 훿 − 휑 푆훿 (1) −푆휃 휃 푆훿 휃 훿 Lực sinh ra của các rotor: 2 퐹푖 = 휔푖 , i = 1,2,3,4 Khi đó lực nâng cho cả khung máy bay là: 4 4 2 = 퐹푖 = 휔푖 (2) 푖=1 푖=1 Phương trình mô tả gia tốc: 0 0 = = . 0 − 푅 0 (3) 1 1 9
22. S K L 0 0 2 1 5 4