đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Trong chương này trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế.
Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài và các tính toán, thiết kế gồm những phần như: thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, tính toán thiết kế mạch. Chương 4: Thi Công Hệ Thống. Viết chương trình cho hệ thống. Trình bày phần cơ khí, điện và chương trình mà học viên thực hiện cho mô hình máy bay trực thăng hai bậc tự do.
Thực hiện mô phỏng mô hình. Chương 5: Kết Quả_Nhận Xét_Đánh Giá. Trình bày về những kết quả đã được mục tiêu đề ra sau quá trình nghiên cứu thi công. Từ những kết quả đạt được để đánh giá quá trình hoàn thành được bao nhiêu phần trăm.
Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển. Chương này trình bày về những kết quả mà đồ án đạt được, những hạn chế, từ đó rút ra kết luận và hướng phát triển để giải quyết các vấn đề tồn đọng để đồ án hoàn thiện hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG HAI BẬC TỰ DO: Nguyên lí hoạt động của trực thăng: Trong máy bay trực thăng, lực nâng sinh ra bằng cách điều khiển công suất của cánh quạt gọi là rotor chính.
Khi rotor chính của máy bay trực thăng quay sinh ra lực nâng và momen phản ứng. Momen phản ứng này có xu hướng làm cho thân máy bay trực thăng quay theo chiều ngược lại. Trên hầu hết các máy bay trực thăng, một cánh quạt nhỏ gần đuôi mà gọi là rotor đuôi. Trên máy bay trực thăng cánh quạt đuôi cánh quạt chính quay ngược chiều nhau, triệt tiêu momen phản ứng sinh ra.
1 Trực thăng EC_225. Cánh quạt chính: Nhiệm vụ của cánh quạt chính là tạo ra lực nâng để thắng trọng lực của máy bay để nâng nó bay trong không khí. Lực nâng được tạo ra nhờ sự tương tác với khí quyển. Trong quá trình quay cánh quạt tác dụng vào không khí một lực và ngược lại theo định luật 3 Newton.
Không khí tác dụng lên cánh quạt một phản lực hướng lên trên. Do đó khi không có không khí lực nâng này sẽ không còn - hay nói cách khác, không thể dùng máy bay trực thăng để bay lên mặt trăng dù công suất của động cơ có lớn đến đâu. Vì giữa trái đất và mặt trăng là chân không. Bằng cách thay đổi mặt phẳng quay của cánh quạt, giúp trực thăng bay tiến lên phía trước, lùi lại sau hay bay sang phải và trái.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 2 Lực nâng trực thăng lên. Cánh quạt đuôi: Cánh quạt đuôi hết sức quan trọng vì theo định luật bảo toàn momen, xung lượng khi cánh quạt chính quay theo chiều kim đồng hồ thì phần còn lại của máy bay sẽ có xu hướng quay theo chiều ngược lại.
Ngoài ra nhờ việc thay đổi công suất của cánh quạt đuôi mà máy bay có thể chuyển hướng sang phải sang trái dễ dàng. Cánh quạt đuôi sẽ tạo ra momen cân bằng với momen do cánh quạt chính gây ra. Cánh quạt đuôi được nối với cánh quạt chính nhờ một hệ dẫn động như hình vẽ dưới đây. 3 Hệ thống dẫn động giữa cánh quạt chính và cánh quạt đuôi.
Trong thiết kế, động cơ đuôi liên kết với động cơ chính thông qua hệ thống truyền động trục và hộp số. Có nghĩa là khi động cơ chính quay thì động cơ đuôi sẽ quay theo tỉ lệ nào đó. Với trực thăng loại rất nhỏ loại điện thì đó là điện áp cho mỗi động cơ. Tuy nhiên, hệ thống cơ khí thì chất lượng điều khiển này không cao nên cần có một bộ điều khiển điện tử sử dụng cảm biến để tăng tính hiệu quả ngay cả trong môi trường thực tế.
Đây là một trong những bài toán điều khiển máy bay trực thăng. Cấu tạo hệ Twin Rotor MIMO System (TRMS): TRMS là mô hình của một máy bay trực thăng nhưng được đơn giản hóa. TRMS được gắn với một trụ tháp và một đặc điểm rất quan trọng của nó là vị trí và vận tốc của BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT máy bay trực thăng được điều khiển qua sự thay đổi vận tốc của rotor.
Với hai đầu vào (điện áp cung cấp cho các rotor) và các đầu ra (các góc dọc và ngang, các vận tốc góc). Hệ thống TRMS là một hệ thống được thiết kế dưới dạng mô hình máy bay hai cánh quạt. Một cánh quạt được đặt theo phương ngang và một cánh quạt được đặt theo phương dọc được sử dụng trong phòng thí nghiệm và có rất nhiều luật điều khiển được áp dụng để điều khiển nó. Do tính phức tạp của quỹ đạo phi tuyến, sự ảnh hưởng của các khớp nối giữa các cánh quạt, sự thay đổi của khí động lực học tác dụng lên cánh quạt do vậy vấn đề nghiên cứu bộ điều khiển cho hệ thống TRMS là một thử thách, một vấn đề mới và phức tạp cho các đề tài nghiên cứu về nó.
Twin Rotor MIMO System (TRMS) là một hệ phi tuyến nhiều đầu vào nhiều đầu ra có hiện tượng xen kênh rõ rệt. Nó hoạt động giống như máy bay trực thăng nhưng góc tác động của các rotors được xác định và các sức động lực học được điều khiển bởi các tốc độ của các động cơ. Hiện tượng xen kênh được quan sát giữa sự hoạt động của các động cơ, mỗi động cơ đều ảnh hưởng đến cả hai vị trí góc ngang và dọc (yaw angle và pitch angle).2 TỔNG QUAN VỀ PHẦN CỨNG: 2.1 Kit STM32F407VG_disc1 discovery: Hình 2. STM32F407 là vi điều khiển do hãng ST Microelectronic sản xuất dựa trên nền tảng lõi vi xử lý ARM CortexR-M.
Là một sản phẩm vi điều khiển 32 bit kết hợp các ưu điểm về hiệu suất cao, khả năng xử lí thời gian thực, xử lí tín hiệu số, tiêu thụ ít năng lượng, hoạt BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT động điện áp thấp, trong khi duy trì khả năng tích hợp đây đủ và dễ dàng phát triển các ứng dụng. Các tính năng chính: Lõi FPU hỗ trợ xử lý tính toán dấu phẩy động, 1MB bộ nhớ Flash, 192 Kbyte RAM. Nguồn điện cung cấp cho bảng mạch: thông qua USB hoặc từ một nguồn cung cấp điện áp 5V bên ngoài.
Có thể cung cấp nguồn 3.3V và 5V cho các ứng dụng. On-board ST-LINK/V2 trên STM32F4-DISCOVERY giúp nạp chương trình, gỡ lỗi. Nguồn cấp từ cổng Mini USB qua các IC nguồn chuyển thành 3.3V để cấp cho MCU. Có sẵn cảm biến gia tốc LIS302DL, ST MEMS motion sensor, 3-axis.
Có sẵn bộ: CS43L22, audio DAC. Có nút nhấn và reset tích hợp. Có cổng Micro USB OTG. Có Led thông báo nguồn và tám Led trên board.2 Encoder E50S8- 5000 (1024): Ứng dụng chung của encoder: trong các bài toán đo tốc độ động cơ và đo vị trí, trong các máy CNC dùng để xác định khoảng dịch chuyển của 1 đối tượng thông qua đếm số vòng quay của trục.Các Encoder này có các đặc điểm sau đây: Encoder này có đường kính 50mm, loại trục E50S.
Thích hợp để đo góc, vị trí, vòng quay, tốc độ, gia tốc và khoảng cách. Nguồn cấp: 5VDC. Độ phân giải: 5000 xung/vòng đối với E50S8-5000 và 1024 xung/vòng đối với E50S8-1024. Pha ngõ ra: 6 pha.
Tần số đáp ứng max: 300KHz. Ngõ ra: line driver. Trở kháng cách li min: 100MOhm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cấu trúc bảo vệ: loại cáp, kiểu giắc cắm: IP50 (tiêu chuẩn IEC), loại giắc cắm: IP65 (tiêu chuẩn IEC). Kết nối: loại cáp, loại giắc cắm 250mm, loại giắc cắm (phía sau, phía bên cạnh). Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của Encoder: Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I (Index). Có một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phát-thu dành riêng cho lỗ nhỏ này như hình 2.
Đó là kênh I của encoder. Cữ mỗi lần motor quay được một vòng, lỗ nhỏ xuất hiện tại vị trí của cặp phát-thu, hồng ngoại từ nguồn phát sẽ xuyên qua lỗ nhỏ đến cảm biến quang, một tín hiệu xuất hiện trên cảm biến. Như thế kênh I xuất hiện một “xung” mỗi vòng quay của motor. Bên ngoài đĩa quay được chia thành các rãnh nhỏ và một cặp thu-phát khác dành cho các rãnh này.
Đây là kênh A của encoder, hoạt động của kênh A cũng tương tự kênh I, điểm khác nhau là trong một vòng quay của motor, có N “xung” xuất hiện trên kênh A. N là số rãnh trên đĩa và được gọi là độ phân giải của encoder. Mỗi loại encoder có độ phân giải khác nhau, có khi trên mỗi đĩa chỉ có vài rãnh nhưng cũng có trường hợp đến hàng nghìn rãnh được chia. Để đo tốc độ động cơ và giá trị đo của góc quay, cần phải biết độ phân giải của encoder đang dùng.
Độ phân giải ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển và cả phương pháp điều khiển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 6 Cấu tạo cơ bản của encoder.
Kênh A và B lệch nhau 90o, kết hợp hai kênh này ta có thể xác định được vận tốc hay góc và chiều quay của encoder.3 Emax BL heli ESC: Trong đồ án này, để điều khiển tốc độ động cơ, nhóm sử dụng bộ điều tốc Emax BL heli ESC 50A. Nó có các đặc điểm cụ thể sau đây: Dựa trên BLHeli firmware, tối ưu hóa cho hiệu suất cao với tuyến tính và nhanh hơn rất nhiều phản ứng tăng tốc. Đặc biệt thiết kế cho multirotors, tuyệt vời và tương thích với tuyến tính và nhanh hơn rất nhiều phản ứng tăng tốc. Bảo vệ nhiều đặc trưng bao gồm Low-điện áp vut-off bảo vệ/over-nhiệt bảo vệ/throttle mất tín hiệu bảo vệ.
Cung cấp điện riêng cho MCU và BEC, tăng cường khả năng loại bỏ nhiễu sóng từ của ESC. Tất cả các thông số có thể được lập trình thông qua sử dụng một chương trình thẻ hoặc một máy phát, bao gồm thiết lập mặc định.000 rpm cho 2 cực, 70.000 rpm cho 6 cực, 35.