Đồ Án HCMUTE: Mô Hình Máy Bay Tricopter Điều Khiển Từ Xa

• Tác giả: Hoàng Ngọc Dũng
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Mô Hình Máy Bay Điều Khiển Từ Xa Tricopter
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI NÓI ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Bố cục của đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Lý thuyết bay, điều khiển của tricopter
• 2.2. Động học và phương trình toán
• 2.3. Lý thuyết về hệ thống IMU
• 2.4. Một số phương pháp xác định góc nghiêng trong không gian
• 2.5. Cảm biến MPU
• 2.6. Cảm biến Gyro
• 2.7. Lý thuyết bộ điều khiển PID
• 2.8. Lý thuyết động cơ DC không chổi than (Brushless DC motor)
• 2.9. Board điều khiển – Board Arduino Uno
• 2.10. Bộ điều tốc – ESC (Electronic speed controller)
• 2.10.1. Giới thiệu chung
• 2.10.2. Tính dung lượng pin
• 2.11. Giới thiệu động cơ Servo
• 2.12. Tay điều khiển FlySky
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN CHÍNH
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ
• 4.1. Yêu cầu hệ thống
• 4.2. Sơ đồ kết nối phần cứng
• 4.3. Thiết kế khung nhôm
• 4.4. Lựa chọn linh kiện
• 4.4.1. Lựa chọn ESC (electric speed controller)
• 4.4.2. Cảm biến cân bằng MPU 6050
• 4.5. Thiết kế giải thuật điều khiển
• 5. CHƯƠNG 5: THI CÔNG
• 5.1. Thi công khung và kết nối mạch điện theo sơ đồ
• 5.2. Lập trình cho board Arduino
• 5.2.1. Lưu đồ lập trình hệ thống
• 5.2.2. Phần mềm lập trình cho board Arduino
• 5.3. Trang trí cho tricopter
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết quả đạt được
• 6.2. Một số hạn chế
• 6.3. Hướng phát triển cho đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới Thiệu Mô Hình Tricopter Điều Khiển Từ Xa Tại HCMUTE

Bài viết tập trung vào đề tài "Mô Hình Máy Bay Điều Khiển Từ Xa Tricopter" được thực hiện bởi sinh viên Hoàng Ngọc Dũng tại trường HCMUTE. Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu ứng dụng board Arduino trong điều khiển máy bay, tìm hiểu về cảm biến MPU 6050, nguyên lý hoạt động của ESC và thiết kế khung cũng như hệ thống bay cho Tricopter. Dự án mang đến sản phẩm công nghệ là một mô hình máy bay điều khiển từ xa, minh chứng cho sự kết hợp giữa kiến thức kỹ thuật hàng không và công nghệ điều khiển tự động.

1.1. Bối Cảnh Nghiên Cứu

Trong bối cảnh khoa học công nghệ phát triển, máy bay không người lái (UAV) ngày càng khẳng định vị trí quan trọng trong đời sống. Tricopter, một loại máy bay điều khiển từ xa, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giám sát, thám hiểm, nông nghiệp. Đề tài nghiên cứu về Tricopter tại HCMUTE cho thấy sự quan tâm của trường đối với lĩnh vực công nghệ hàng không và mong muốn ứng dụng vào thực tế.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu

Đề tài đặt ra mục tiêu nghiên cứu ứng dụng board Arduino vào điều khiển máy bay, tìm hiểu về cảm biến MPU 6050, giải quyết bài toán cân bằng động, tìm hiểu nguyên lý hoạt động của ESC và động cơ DC không chổi than. Ngoài ra, đề tài cũng hướng đến việc thiết kế khung Tricopter nhỏ gọn và bộ điều khiển cân bằng cho mô hình máy bay.

1.3. Phạm Vi Nghiên Cứu

Do hạn chế về thời gian, kinh phí và kiến thức, phạm vi nghiên cứu tập trung vào thiết kế khung cơ khí đơn giản cho mô hình Tricopter, ứng dụng board Arduino Uno làm bộ điều khiển, thiết kế bộ điều khiển cân bằng bằng giải thuật PID và đánh giá chất lượng bộ điều khiển thông qua mô hình thực nghiệm.

II. Cơ Sở Lý Thuyết Về Tricopter

Phần này đi sâu vào các khái niệm và nguyên tắc hoạt động cơ bản của Tricopter, bao gồm nguyên lý bay, lập ráp Tricopter, hệ thống bay, hướng dẫn điều khiển Tricopter và các loại máy bay điều khiển từ xa.

2.1. Nguyên Lý Bay Và Điều Khiển Tricopter

Tricopter là loại máy bay không người lái sử dụng ba cánh quạt chính và một động cơ phụ để điều khiển hướng bay. Việc điều khiển Tricopter dựa trên việc thay đổi tốc độ quay của các cánh quạt và góc nghiêng của động cơ phụ. Các chế độ bay cơ bản bao gồm: bay lên, hạ cánh, rẽ trái, rẽ phải, bay về phía trước, bay về phía sau.

2.2. Hệ Thống IMU

IMU (Inertial Measurement Unit) là thiết bị quan trọng trong Tricopter, giúp đo lường vận tốc, phương hướng và gia tốc trọng trường. Hệ thống này sử dụng cảm biến gia tốc, con quay hồi chuyển và từ trường (hoặc GPS) để cung cấp thông tin cho bộ điều khiển, từ đó điều khiển Tricopter bay ổn định và chính xác.