Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng thuật toán ổn định và điều khiển UAV dạng tri-rotor khối lượng nhỏ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm tổng hợp các bộ điều khiển tri-rotor khác nhau khi tính đến mức độ phức tạp của mô hình từ đơn giản hóa đến mô hình đầy đủ từ đó có thể đưa ra phương pháp thiết kế bộ điều khiển và áp dụng cho một lớp đối tượng có mô hình toán tương tự; nghiên cứu các phương pháp mô phỏng và đánh giá độ chính xác của từng phương pháp .

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng thuật toán ổn định và điều khiển UAV dạng tri-rotor khối lượng nhỏBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ĐẶNG VĂN THÀNH XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN UAV DẠNG TRI-ROTOR KHỐI LƢỢNG NHỎ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2021BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ĐẶNG VĂN THÀNH XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN UAV DẠNG TRI-ROTOR KHỐI LƢỢNG NHỎ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9 52 02 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Trần Đức Thuận 2. TS Phạm Văn Nguyên HÀ NỘI – NĂM 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướngdẫn của PGS.TS Trần Đức Thuận và TS Phạm Văn Nguyên. Các số liệu, kếtquả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ côngtrình nào khác. Các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. NGƢỜI CAM ĐOAN Đặng Văn Thành ii LỜI CẢM ƠN Công trình nghiên cứu này được thực hiện tại Viện Khoa học và Côngnghệ quân sự/BQP. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới tập thể cán bộ hướng dẫn khoahọc: PGS.TS. Trần Đức Thuận TS. Phạm Văn Nguyênđã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tác giả luận án chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Viện Khoa học vàCông nghệ Quân sự, Viện Tên lửa/Viện KH-CN quân sự, Khoa Hàng khôngvũ trụ/Học viện KTQS, Phòng Đào tạo, Phòng Quản lý KHCN đã luôn quantâm và giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả chân thành cảm ơn các nhà giáo, các nhà khoa học và đồngnghiệp đã quan tâm đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiệncông trình khoa học này. Hà Nội, ngày tháng 7 năm 2021 Nghiên cứu sinh Đặng Văn Thành iii MỤC LỤCMỤC LỤC ………….………………………………………………..……….…………………… iiiDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ………..………………… viDANH MỤC CÁC BẢNG ……………………..…………………………………………… xDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ……………………………..………….…………………… xiMỞ ĐẦU ………………………………………….…………………………..……………………. 1Chương I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TRI-ROTOR ……..………...…. 81.1. Khát quát về tri-rotor ………………….…………………..….…………………… 8 1.1.1. Nguyên lý điều khiển chuyển động tri-rotor ………………………….… 10 1.1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tri-rotor ……….....…………...……….….… 111.2. Tình hình nghiên cứu các thuật toán điều khiển tri-rotor……......…….. 13 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ……………….……………………….…… 14 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ……………….….………………………… 14 1.2.3. Nhận xét …….….………………….……….………………………..………………… 181.3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án 18 ………………………………………..……1.4. Kết luận Chương I ……………….………...…….……………….………………… 19Chương II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG 20CHO UAV DẠNG TRI-ROTOR ……………...….……...…………………….…….……2.1. Các hệ tọa độ và tham số đặc trưng khi xem xét chuyển động tri- rotor ………………….………………….…………………………..…….……………… 202.2. Các đầu vào và đầu ra của mô hình điều khiển tri rotor …………… 232.3. Các lực và các momen tác động vào tri-rotor …………………………… 24 2.3.1. Lực …………….………………………………….….………………………..….……… 25 iv 2.3.2. Các momen xoắn ………………………………….……………………….………… 292.4. Mô hình động học ………..………………………...….….……………….………… 32 2.4.1. Đối với chuyển động tịnh tiến ………………………………….….…………… 32 2.4.2. Đối với chuyển động quay ……………………..…………….….………………. 332.5. Xây dựng mô hình điều khiển chuyển động cho tri-rotor …………... 382.6. Kết luận Chương II ……………………….……….…...………………….……… 42Chương III. XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU K ...