Mô phỏng hệ điều khiển quadrotor sử dụng động cơ chấp hành một chiều với bộ điều khiển thích nghi

Bài viết này trình bày việc xây dựng một mô hình động lực học đầy đủ của quadrotor khi kể đến cơ cấu chấp hành là động cơ điện một chiều với bộ điều khiển thích nghi. Các bộ điều khiển vị trí, tốc độ của quadrotor sẽ được thiết kế theo phương pháp tối ưu modul, tuyến tính hóa phản hồi và kết quả được kiểm chứng bằng phần mềm Matlab-Simulink.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng hệ điều khiển quadrotor sử dụng động cơ chấp hành một chiều với bộ điều khiển thích nghiP-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 https://jst-haui.vn SCIENCE - TECHNOLOGYMÔ PHỎNG HỆ ĐIỀU KHIỂN QUADROTOR SỬ DỤNG ĐỘNG CƠCHẤP HÀNH MỘT CHIỀU VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHISIMULATION OF QUADROTOR CONTROL SYSTEM USING ENGINE ONE WAY WITH ADAPTIVE CONTROLLER Hoàng Văn Huy1,*DOI: http://doi.org/10.57001/huih5804.2024.303TÓM TẮT * Điều khiển độ cao Bài báo này trình bày việc xây dựng một mô hình động lực học đầy đủ của Điều khiển độ cao quadrotor bằng việc cùng giảm hoặcquadrotor khi kể đến cơ cấu chấp hành là động cơ điện một chiều với bộ điều cùng tăng một lượng ∆A tốc độ của bốn cánh quạt. Đầukhiển thích nghi. Các bộ điều khiển vị trí, tốc độ của quadrotor sẽ được thiêt kế vào điều khiển là U (hình 1).theo phương pháp tối ưu modul, tuyến tính hóa phản hồi và kết quả được kiểm * Điều khiển góc rollchứng bằng phần mềm Matlab-Simulink. Điều khiển góc roll quadrotor thực hiện bằng việc điều Từ khóa: Mô hình quadrotor, mô hình động học, điều khiển. chỉnh giảm (hoặc tăng) tốc độ cánh quạt “trái” và tăng (hoặc giảm) tốc độ cánh quạt “phải”. Tốc độ cặp cánhABSTRACT quạt trước và sau điều chỉnh không đổi. Đầu vào điều This article presents the construction of a full dynamic model of a khiển là U (hình 2).quadrotor considering that the actuator is a DC electric motor with an adaptivecontroller. The position and speed controllers of the quadrotor will be  designed according to the modular optimization method, feedbacklinearization and the results will be verified using Matlab-Simulink software. Keywords: Model quadrotor, Dynamic model, Control.1 Hình 1. Điều khiển độ cao quadrotor Hình 2. Điều khiển góc roll Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội* Email: huyhv@haui.edu.vn * Điều khiển góc pitchNgày nhận bài: 19/4/2024 Điều khiển góc pitch quadrotor thực hiện bằng việcNgày nhận bài sửa sau phản biện: 12/6/2024 điều chỉnh giảm (hoặc tăng) tốc độ cánh quạt “sau” vàNgày chấp nhận đăng: 27/9/2024 tăng (hoặc giảm) tốc độ cánh quạt “trước”. Tốc độ cặp cánh quạt trái và phải điều chỉnh không đổi. Đầu vào điều khiển là U (hình 3). CHỮ VIẾT TẮT * Điều khiển góc yaw UAV Unmanned Aerial Vehicle Điều khiển góc yaw quadrotor thực hiện bằng việc điều (Máy bay không người lái) chỉnh giảm (hoặc tăng) tốc độ cặp cánh quạt “trái - phải” PID Proportional Integral Derivative và tăng (hoặc giảm) tốc độ cặp cánh quạt “trước - sau”. Đầu (Vi tích phân tỷ lệ) vào điều khiển là U (hình 4).  1. ĐẶT VẤN ĐỀ UAV quadrotor là một loại máy bay không có người láigồm bốn động cơ lai bốn cánh quạt được gắn lên mộtkhung hình chữ thập [7]. Cách thức điều khiển UAVquadrotor như sau: Hình 3. Điều khiển góc pitch Hình 4. Điều khiển góc yawVol. 60 - No. 9 (Sep 2024) HaUI Journal of Science and Technology 111 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ https://jst-haui.vn P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 2. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA QUADROTOR Lực của các cánh quạt: F = ∑ F (6) Mô hình cấu trúc đơn giản và các hệ trục tọa độ gắn với Khí động học sinh ra mô men cản: quadrotor được biểu diễn trong hình 5. Trong đó, O x y z δ = 0,5ρΛC r Ω = dΩ (7) là hệ trục tọa độ quán tính, O x y z là hệ trục tọa độ gắn Trong đó: F = 0,5ρΛC r Ω = bΩ ; Λ là thiết diện với vật (Quadrotor). Gốc hệ trục tọa độ O x y z đặt trùng cánh quạt; r bán kính cánh quạt; ρ mật độ của không khí; với tâm của quadrotor. F là các lực, M là các mô men, Ω tốc C , CT là hệ số lực cản và lực đẩy của khí động học độ của bốn cánh quạt [3, 6-8]. ...