Đồ án Thiết kế và điều khiển cân bằng máy bay 3 cánh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và điều khiển cân bằng máy bay 3 cánh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG MÁY BAY 3 CÁNH GVHD: THS. TRẦN ĐỨC THIỆN SVTH: HOÀNG ĐÌNH VINH MSSV: 10101174 SVTH: THÁI LONG VŨ MSSV: 10101180 SKL003081 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG MÁY BAY 3 CÁNH GVHD : Ths. Trần Đức Thiện SVTH : Hoàng Đình Vinh MSSV: 10101174 Thái Long Vũ MSSV: 10101180 TP. Hồ Chí Minh, 7/2014 
3. PHẦN 1 GIỚI THIỆU
4. TRƢỜNG ĐH. SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp. HCM, ngày tháng năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hoàng Đình Vinh MSSV: 10101174 Thái Long Vũ MSSV: 10101180 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện – Điện tử Mã ngành: 101 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2010-2014 Lớp: 101011 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG MÁY BAY 3 CÁNH II. NHIỆM VỤ 1. Các yêu cầu thực hiện, thông số của đề tài: i
5. 2. Các vấn đề tồn tại của ĐATN có liên quan đã thực hiện ở các khóa trƣớc: 3. ĐATN giải quyết đƣợc vấn đề gì, tính mới, tính cải tiến, tính tối ƣu: 4. Kết quả đạt đƣợc của ĐATN sau khi thực hiện: III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/03/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/07/2014 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: Ths. Trần Đức Thiện CÁN BỘ HƢỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Ths. Trần Đức Thiện Ts. Nguyễn Thanh Hải ii
6. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công nghiệp ___ ___ Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: HOÀNG ĐÌNH VINH Lớp: 101011B MSSV : 10101174 Họ tên sinh viên 2: THÁI LONG VŨ Lớp: 101011A MSSV : 10101180 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG MÁY BAY 3 CÁNH Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Thầy trƣởng khoa phân công giáo viên hƣớng dẫn. Gặp giáo viên hƣớng dẫn để thảo luận về tài thực hiện. Tuần 1 Thảo luận về đề tài giữa sinh viên và giáo viên hƣớng dẫn. Tuần 2 Giáo viên giao nhiệm vụ: tìm kiếm tài liệu liên quan. Tuần 3 Sinh viên làm theo nhiệm vụ đƣợc giao iii
7. Sinh viên báo cáo về các tài liệu kiếm đƣợc và hiểu biết sơ về đề tài cũng nhƣ các yêu cầu cần thực hiện đối với đề tài. Tuần 4 Giáo viên giao nhiệm vụ tiếp theo: tìm kiếm thêm tài liệu, từ đó tìm hiểu nguyên lý bay và cách điều khiển cân bằng. Sinh viên thực hiện nhiệm vụ giáo viên giao. Tuần 5 Sinh viên báo cáo tình hình nghiên cứu với giáo viên và cùng trao đổi. Giáo viên hƣớng dẫn đọc hiểu và phân tích tài liệu (một số tài liệu tiếng anh). Sinh viên báo cáo tiến độ với giao viên hƣớng dẫn. Tuần 6 Sinh viên và giáo viên thảo luận. Sinh viên tiếp tục nghiên cứu cảm biến và tiến hành mua cảm biến. Tìm hiểu các dòng vi điều khiển và lựu chọn vi điều khiển sẽ sử dụng (lựa chọn board arduino). Tuần 7 Sinh viên nghiên cứu sơ lƣợt cách sử dụng board điều khiển. Giáo viên giao nhiệm vụ mới: nghiên cứu đọc cảm biến và chuyển đổi về góc cần dùng (yaw, pitch, roll). Tuần 8 Sinh viên mua các thiết bị còn lại (động cơ, esc, ). Xây dựng 1 mô hình cơ khí đơn giản. Nghiên cứu sử dụng và kiểm tra hoạt động của thiết bị. Tiến hành cho khởi động thử mô hình khi chƣa lắp cảm biến. Tuần 9 Sinh viên hoàn thiện phần đọc cảm biến, xây dựng 1 mô hình cơ khí mới hoàn chỉnh iv
8. Sinh viên nghiên cứu giải thuật điều khiển, động lực học. Tuần 10 Áp dụng giải thuật vào điều khiển cân bằng cho một góc (góc roll) và đồng thời nghiên cứu RF Giáo viên hƣớng dẫn hổ trợ sinh viên trong phần giải quyết Tuần 11,12,14 bài toán cân bằng cho mô hình bằng PID và kết hợp viết sách Sinh viên tập trung vào việc cân bằng cho toàn mô hình, Tuần 15,16 lấy kết quả thực nghiệm và cho bay thử. Xây dựng tay điều khiển bằng RF. Hoàn thiện sách. Tuần 17,18 Tiếp tục chỉnh sửa để hoàn thiện mô hình. GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) Ths. Trần Đức Thiện v
9. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN vi
10. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN vii
11. LỜI CẢM ƠN  Đề tài “thiết kế và điều khiển cân bằng máy bay 3 cánh” thực sự là một đề tài khó tuy nhiên sau một khoảng thời gian ngắn nhóm cũng đả hoàn thành xong đề tài. Kết quả đạt đƣợc có thể coi là một thành công của cả nhóm. Để có thể hoàn thành tốt đề tài này thì cần yêu cầu một sự nổ lực lớn từ chúng em nhƣng sự nổ lực không thì không thể hoàn thiện đề tài và đạt đƣợc kết quả nhƣ vậy trong một thời gian ngắn. Chính vì thế chúng em cần phải có một lƣợng kiến thức nhất định để có thể thực hiện đề tài. Là sinh viên chuyên nghành điện – điện tử thì các kiến thức liên quan đến tự động cân bằng cũng nhƣ các giải thuật điều khiển không đƣợc tốt. Trong khi đó đề tài này tập trung phần quan trọng là phải cân bằng đƣợc cho mô hình và lựa chọn một giải thuật hợp lý. Vậy nên vai trò của giao viên hƣớng dẫn là rất lớn, là một giáo viên chuyên nghành điện tự động, thầy Trần Đức Thiện đả rất nhiệt tình cùng chúng em nghiên cứu để có thể giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài này. Trong quá trình làm đề tài nhóm cũng phát sinh nhiều mâu thuẩn, điều này ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng cũng nhƣ thời gian thực hiện đề tài. Và chính thầy cũng là ngƣời anh giúp chúng em giải quyết các vấn đề riêng tƣ một cách tình cảm dù đây không thuộc nhiệm vụ của giáo viên hƣớng dẫn. Trong quá trình làm, vì là một đề tài khó nên chúng em cũng đôi lúc nản chí. Và với kinh nghiệm của một ngƣời thầy thầy không chỉ giúp chúng em trong việc giải quyết vấn đề mà còn động viên và khích lệ tinh thần giúp chúng em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ đề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Đức Thiện. Để có thể hoàn thiện đề tài thì sự tích lũy kiến thức trong 4 năm học đại học là yếu tố quan trọng vì vậy chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa đả cung cấp các kiến thức hữu ích không chỉ cho việc thực hiện đề tài mà còn là kiến thức về sau này trong công việc sau khi ra trƣờng. Bên cạnh đó chúng em cũng xin cảm ơn khoa Điện – Điện tử và các chú làm công tác bảo vệ trƣờng đả hổ trợ cơ sở vật chất và tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài trong phòng thuộc xƣởng điện (phòng thầy Thiện quản lý). Với đề tài này thì chi phí để có thể hoàn thiện đề tài cũng khá lớn, không những thế vì lần đầu tiên tiếp xúc với các thiết bị với nên kinh nghiệm chƣa có vì vậy sự hƣ hỏng thiết bị là không thể tránh khỏi, đây là lý dó làm chi phí phát sinh tăng thêm. Toàn bộ kinh phí để thực hiện đề tài là từ gia đình. Và chúng em cảm ơn gia đình đả tin tƣởng và hổ trợ cả về tình thần lẩn kinh phí thực hiện. viii
12. Và chúng em cũng cảm ơn bạn bè, tuy là không cùng chung đề tài nhƣng các bạn cũng nhiệt tình hổ trợ giúp đở về tinh thần cũng nhƣ các kiến thức liên quan giúp chúng em có thể giải quyết một số vấn đề khi gặp khó khăn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2014 Nhóm thực hiện Hoàng Đình Vinh – Thái Long Vũ ix
13. LỜI NÓI ĐẦU  Hiện nay với sự bùng nổ của khoa học công nghệ và sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp thì con ngƣời có xu hƣớng tự động hóa công việc, thay thế con ngƣời bằng các robot tự động. Đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp việc thay thế con ngƣời bằng robot đóng vai trò vô cùng quan trọng, nó giúp nền công nghiệp ngày càng phát triển với năng suất cao và chất lƣợng tốt. Chính sự phát triển mạnh mẽ này đả giúp con ngƣời chinh phục đƣợc bầu trời và vũ trụ với sự phát triển của các thiết bị có thể bay đƣợc trên không. Ngày nay trong các lĩnh vực dân dụng, quân sự hay khoa học vũ trụ con ngƣời dần thây thế các phƣơng tiện bay có ngƣời lái bằng các thiết bị bay không ngƣời lái với các tính năng ƣu việc nhƣ có thể hoạt động một cách tự động, có thể hoạt động thây con ngƣời ở nhƣng nơi nguy hiểm mà con ngƣời không thể đặt chân tới, chúng có thể giúp chúng làm các công việc nhƣ giám sát núi lửa, cháy rừng, giám sát an ninh khu vực, trong hoạt động sản xuất nông nghiệp có thể sử dụng để phun thuốc trừ sâu hại Và các thiệt bị bay không ngƣời lái này cũng là một vũ khí lợi hại trong quân sự mà đả và đang đƣợc các nƣớc chế tạo và đƣa vào sử dụng với mục đích chính là thăm dò, do thăm tình hình hay vẽ bản đồ Đề tài “thiết kế và điều khiển cân bằng máy bay 3 cánh” là một đề tài mới mẽ với sinh viên nghành kỹ thuật điện – điện tử, đề tài yêu câu sinh viên có kiến thức cơ bản về cơ khí, khí động học, động lực học và các kiến thức chuyên môn về điện tử nhƣ lập trình vi xử lý, điều khiển động cơ, truyền nhận song radio, đọc hiểu và sử dụng cảm biến Vì vậy, đề tài sẽ cho chúng ta hiểu hơn về nguyên lý bay của mô hình máy bay 3 cánh cũng nhƣ một số mô hình bay lien quan, một số cơ sở lý thuyết cũng nhƣ cách điều khiển bay. x
14. TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài đƣợc chia làm ba phần nhƣ sau: PHẦN 1: GIỚI THIỆU PHẦN 2: NỘI DUNG Phần nội dung là phần chính của đề tài và đƣợc chia làm 7 chƣơng:  Chƣơng 1 Dẫn nhập: nêu lên vấn đề của đề tài, phạm vi giới hạn đề tài và giới thiệu sơ lƣợt về multicopter.  Chƣơng 2 Cơ sở lý thuyết: trình bày nguyên lý bay, một số phƣơng trình động học và toán học liên quan. Nêu một số cơ sở lý thuyết cơ bản nhƣ lý thuyết về góc và xác định góc, vấn đề liên quan đến cảm biến gyro và accelerometer.  Chƣơng 3 Giới thiệu linh kiện: giới thiệu một số linh kiện liên quan cũng nhƣ lý thuyết liên quan tới nhƣ là động cơ, esc, pin  Chƣơng 4 Giải thuật điều khiển: nói về lý thuyết bộ điều khiển PID, nêu lên mô hình giải thuật điều khiển và xây dựng lƣu đồ giải thuật  Chƣơng 5 Xây dựng mô hình và kết quả thực nghiệm: xây dựng phần cứng, phần mềm và kết quả thực nghiệm. Bao gồm sơ đồ khối phần cứng, giao điện phần mềm C#, phần mềm lập trình và các kết quả thực nghiệm trên đồ thị.  Chƣơng 6 Kết luận và hƣớng phát triển: những kết quả đả đạt đƣợc, những hạn chế của đề tài, kết luận chung sau khi hoàn thành đề tài và các hƣớng phát triển cho đề tài. PHẦN 3: PHỤ LỤC Phần này đề cập đến một số lý thuyết liên quan nhƣ vi điều khiển atemega328, chuẩn giao tiếp I2C và SPI. xi
15. MỤC LỤC PHẦN 1 GIỚI THIỆU 1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN vi NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN vii LỜI CẢM ƠN viii LỜI NÓI ĐẦU x DANH MỤC HÌNH iv PHẦN 2 NỘI DUNG vi CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu đề tài 1 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu 2 1.5 Giới hạn phạm vi đề tài 2 1.6 Tìm hiểu sơ lƣợt về multicopter 3 1.7 Tình hình phát triển ngoài nƣớc 4 1.7.1 Hua Wei HW-3220 UFO 4 1.7.2 Pocket Drone 5 1.8 Tình hình phát triển tricopter trong nƣớc 6 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 2.1 Lý thuyết bay, động học và phƣơng trình toán 7 2.2 Động học và phƣơng trình toán 9 2.3 Lý thuyết sơ lƣợt về IMU 12 2.4 Một số cách xác định góc nghiêng trong không gian 13 2.4.1 Phƣơng pháp góc Euler 13 2.4.2 Phƣơng pháp Quaternion 16 2.5 Một số cảm biến cấu thành một đơn vị đo lƣờng quán tính IMU 17 2.5.1 Cảm biến Gyro 17 2.5.1.1 Sơ lƣợt về cảm biến gyro 17 2.5.1.2 Xử lý tín hiệu từ Gyro 18 2.5.2 Cảm biến gia tốc (Accelerometer) 19 2.5.2.1 Sơ lƣợt về cảm biến gia tốc 19 2.5.2.2 Xử lý tín hiệu từ cảm biến gia tốc 20
16. CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 22 3.1 Động cơ DC không chuổi than (Brushless DC motor ) 22 3.1.1 Giới thiệu chung 22 3.1.2 Cấu tạo 22 3.1.3 Nguyên lí hoạt đông và điều khiển động cơ 23 3.1.4 Một số sản phẩm ứng dụng trong multicopter 25 3.2 Bộ điều tốc – ESC (Electronic Speed Controler) 26 3.2.1 Giới thiệu chung 26 3.2.2 Cấu tạo 27 3.3 Cảm biến cân bằng MPU 6050 27 3.3.1 Giới thiệu chung 27 3.3.2 Cấu tạo 28 3.4 Board điểu khiển – board Arduino Uno 28 3.4.1 Giới thiệu chung 28 3.4.2 Cấu tạo . 29 3.5 Nguồn cấp(Pin LiPo) 30 3.5.1 Giới thiệu 30 3.5.2 Tính dung lƣợng pin . 30 3.6 Động cơ R/C- Servo 31 3.6.1 Giới thiệu 31 3.6.2 Cấu tạo 31 3.6.3 Hoạt động. 31 3.7 Cánh quạt 32 3.8 Module điều khiển RF (nRF24L01) 33 3.8.1 Giới thiệu chung 33 3.8.2 Thông số kỹ thuật 33 CHƢƠNG 4: GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 35 4.1 LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 35 4.1.1 Bộ điều khiển PID 35 4.1.2 Khâu tỉ lệ (độ lợi) 36 4.1.3 Khâu tích phân 36 4.1.4 Khâu vi phân 37 4.1.5 Cách hiệu chỉnh PID 38 4.2 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 39 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 43
17. 5.1 Xây dựng phần cứng 43 5.1.1 Sơ đồ khối 43 5.1.2 Xây dựng mô hình cơ khí 44 5.1.3 Sơ đồ mạch nguyên lý 45 5.1.3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 45 5.1.3.2 Sơ đồ nguyên lý tay cầm điều khiển 47 5.1.4 Sơ đồ mạch in 48 5.1.4.1 Mạch in mạch điều khiển 48 5.1.4.2 Mạch in tay cầm điều khiển – giao tiếp board arduino uno 48 5.2 Xây dựng phần mềm 48 5.2.1 Phần mềm lập trình 48 5.2.2 Xây dựng giao diện hiệu chỉnh PID bằng C# 48 5.3 Kết quả thực nghiệm 50 5.3.1 Kết quả góc pitch 50 5.3.2 Kết quả góc roll 56 5.3.3 Kết quả góc yaw 59 5.3.4 Nhận xét 61 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 62 6.1 Kết quả đạt đƣợc 62 6.2 Một số hạn chế chƣa đạt đƣợc 62 6.3 Kết luận 62 6.4 Hƣớng phát triển cho đề tài 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHẦN 3 PHỤ LỤC 65 1. Vi điều khiển Atmega328 66 2. Chuẩn giao tiếp I2C 70 3. Chuẩn giao tiếp SPI 72
18. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hình ảnh Trirotor. 3 Hình 1.2 Hình ảnh Quadrotor. 3 Hình 1.3 Hình ảnh Hexarotor. 3 Hình 1.4 Hình ảnh Octorotor . 4 Hình 1.5 Máy bay Hua Wei HW-3220 UFO 4 Hình 1.6 Kích thƣớc của HW-3220 UFO 4 Hình 1.7 Máy bay Pocket Drone 5 Hình 1.8 Máy bay nhìn từ trên xuống . 5 Hình 1.9 Một thiết bị điều khiển máy bay . 6 Hình 2.1 Trạng thái điều khiển tricopter 8 Hình 2.2 Sơ đồ khung tricopter 9 Hình 2.3 Các góc yaw, pitch, roll trong hệ định vị quán tính 13 Hình 2.4 Mặt phẳng xác định góc Euler 13 Hình 2.5 Hình chiếu trục z lên trục chuẩn 14 Hình 2.6 Hình chiếu trục Y lên trục chuẩn 14 Hình 2.7 Góc Tait-Bryan 15 Hình 2.8 Góc Tait-Bryan trong máy bay 15 Hình 2.9 Hiện tƣợng Gimbal Look đối với góc pitch 16 Hình 2.10 Cấu trúc cảm biến Gyro 18 Hình 2.11 Gia tốc của viên bi theo trục z 19 Hình 2.12 Gia tốc theo 2 trục x,z 20 Hình 2.13 Tính toán góc nghiêng từ accelerometer 20 Hình 3.1 Dạng sóng dòng điện và xung điều khiển 23 Hình 3.2 Trình tự cấp điện cho các cuộn dây 23 Hình 3.3 Một mạch điều khiển BLDC đơn giản 24 Hình 3.4 Bảng trạng thái mạch điều khiển BLDC đơn giản 24 Hình 3.5 ESC HW 30A 26 Hình 3.6 ESC HK 30 26 Hình 3.7 Sơ đồ mạch ESC 27 Hình 3.8 Cảm biến MPU-6050 27 Hình 3.9 Sơ đồ tổng quát của cảm biến 28 Hình 3.10 Hình ảnh arduino uno 28 Hình 3.11 Cấu tạo của board arduino 29 Hình 3.12 Một số loại pin Li - Po 30
19. Hình 3.13 Động cơ Servo Futaba 3003 31 Hình 3.14 Cáo tạo động co Servo 31 Hình 3.15 Biểu đồ hoạt động của động cơ Servo 32 Hình 3.16 Cánh counter clockwise 33 Hình 3.17 Hình ảnh về module nRF24L01 33 Hình 4.1 Sơ đồ bộ điều khiển PID 36 Hình 4.2 Đồ thị đáp ứng Kp 36 Hình 4.3 Đồ thị đáp ứng Ki 37 Hình 4.4 Đồ thị đáp ứng Kd 38 Hình 4.5 Sơ đồ điều khiển tricopter 39 Hình 4.6 Lƣu đồ giải thuật 42 Hình 5.1 Sơ đồ kết nối phần cứng 43 Hình 5.2 Sơ đồ khối mô hình 43 Hình 5.3 Sơ đồ khung cơ khí tricopter 45 Hình 5.4 Sơ đồ mạch nguyên lý 46 Hình 5.5 Mạch nguyên lý tay cầm điều khiển 47 Hình 5.6 Mạch in mạch điều khiển 48 Hình 5.7 Mạch in tay cầm điều khiển 48 Hình 5.8 Giao diện phần mềm C# 49
20. PHẦN 2 NỘI DUNG
21. Đồ án tốt nghiệp Chƣơng 1 Dẫn nhập CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay với sự bùng nổ của khoa học công nghệ và sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp thì con ngƣời có xu hƣớng tự động hóa công việc, thay thế con ngƣời bằng các robot tự động. Đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp việc thay thế con ngƣời bằng robot đóng vai trò vô cùng quan trọng, nó giúp nền công nghiệp ngày càng phát triển với năng suất cao và chất lƣợng tốt. Chính sự phát triển mạnh mẽ này đả giúp con ngƣời chinh phục đƣợc bầu trời và vũ trụ với sự phát triển của các thiết bị có thể bay đƣợc trên không. Và ngày nay trong các lĩnh vực dân dụng, quân sự hay khoa học vũ trụ con ngƣời dần thây thế các phƣơng tiện bay có ngƣời lái bằng các thiết bị bay không ngƣời lái với các tính năng ƣu việc nhƣ có thể hoạt động một cách tự động, có thể hoạt động thay con ngƣời ở nhƣng nơi nguy hiểm mà con ngƣời không thể đặt chân tới, chúng có thể giúp chúng ta làm các công việc nhƣ giám sát núi lửa, cháy rừng, giám sát an ninh khu vực, trong hoạt động sản xuất nông nghiệp có thể sử dụng để phun thuốc trừ sâu hại Và các thiệt bị bay không ngƣời lái này cũng là một vũ khí lợi hại trong quân sự mà đả và đang đƣợc các nƣớc chế tạo và đƣa vào sử dụng với mục đích chính là thăm dò, do thắm tình hình hay vẽ bản đồ Đề tài “thiết kế và điều khiển cân bằng máy bay 3 cánh” là một đề tài mới mẽ với sinh viên nghành kỹ thuật điện – điện tử, đề tài yêu câu sinh viên có kiến thức cơ bản về cơ khí, khí động học, động lực học và các kiến thức chuyên môn về điện tử nhƣ lập trình vi xử lý, điều khiển động cơ, truyền nhận sóng radio, đọc hiểu và sử dụng cảm biến . Vì vậy, đề tài sẽ cho chúng ta hiểu hơn về nguyên lý bay của mô hình máy bay 3 cánh cũng nhƣ một số mô hình bay liên quan, một số cơ sở lý thuyết cũng nhƣ cách điều khiển bay. 1.2 Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu nguyên lý bay và giữ cân bằng của mô hình bay 3 cánh. - Tìm hiểu cảm biến cũng nhƣ các bộ phận của máy bay 3 cánh. - Xây dựng một mô hình cơ khí hoàn chỉnh cho mô hình bay 3 cánh. - Nghiên cứu và ứng dụng board Arduino vào điêu khiển máy bay - Thiết kế bộ điều khiển cân bằng cho máy bay giúp mô hình có thể cất cánh và tự giữ cân bằng trên không theo 3 trục x, y, z. GVHD: Trần Đức Thiện 1 SVTH: Hoàng Đình Vinh – Thái Long Vũ
22. S K L 0 0 2 1 5 4