Luận văn tốt nghiệp về thiết bị bay không người lái và mô hình điều khiển từ xa

• Tác giả: Đoàn Huy Hoàng
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đoàn Phong
• Trường học: Trường Đại Học Quản Lý Và Công Nghệ Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Bị Bay Không Người Lái, Chế Tạo Mô Hình Có Điều Khiển Từ Xa
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Mục tiêu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ UAV
• 2.1. Khái quát lịch sử phát triển và ứng dụng của UAV
• 2.2. Lịch sử phát triển của UAV
• 2.3. Vai trò và khả năng ứng dụng của UAV
• 2.4. Tình hình nghiên cứu phát triển UAV trên thế giới
• 2.5. Phát triển UAV của một số nước trên thế giới
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CƠ HỌC BAY CỦA UAV
• 3.1. Các hệ tọa độ thường dùng
• 3.2. Các góc xác định trạng thái và quỹ đạo bay
• 3.3. Các dạng chuyển động chính của UAV
• 3.4. Các lực và mômen khí động học
• 3.5. Khí quyển và nhiễu động của khí quyển
• 4. CHƯƠNG 4: HỆ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA UAV
• 4.1. Bài toán chuyển động của UAV
• 4.2. Các giả thiết cơ bản
• 4.3. Hệ phương trình chuyển động của trọng tâm UAV
• 4.4. Các phương trình động lực học. Các phương trình động hình học. Hệ phương trình chuyển động của trọng tâm UAV trong không gian. Hoàn chỉnh hệ phương trình chuyển động của UAV
• 5. CHƯƠNG 5: TỔNG HỢP, TỐI ƯU BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH GÓC CHÚC NGÓC KHI CÓ NHIỄU GIÓ ĐỨNG
• 5.1. Khí quyển và nhiễu động khí quyển
• 5.2. Bộ tự động điều chỉnh điều khiển – cơ cấu trợ dẫn
• 5.3. Bộ tự động điều chỉnh điều khiển
• 5.4. Cơ cấu trợ dẫn
• 5.5. Mạch vòng ổn định góc chúc ngóc
• 5.6. Xây dựng mạch vòng điều khiển ổn định góc chúc ngóc
• 5.7. Lựa chọn, tính toán các thông số của hàm truyền và bộ điều khiển
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về thiết bị bay không người lái

Thiết bị bay không người lái, hay còn gọi là drone, đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Công nghệ điều khiển từ xa cho phép người dùng điều khiển drone từ xa, mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn. Nghiên cứu drone không chỉ dừng lại ở việc phát triển công nghệ mà còn bao gồm việc phân tích và tối ưu hóa hiệu suất của chúng. Các cảm biến drone hiện đại giúp thu thập dữ liệu chính xác, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như giám sát, khảo sát địa hình, và thậm chí là cứu hộ. Việc quản lý thiết bị bay cũng trở nên dễ dàng hơn với sự phát triển của các phần mềm điều khiển và phân tích dữ liệu.

1.1. Lịch sử phát triển của UAV

Lịch sử phát triển của UAV bắt đầu từ những năm đầu thế kỷ 20. Những thiết bị đầu tiên được sử dụng chủ yếu trong quân sự, phục vụ cho các nhiệm vụ trinh sát và huấn luyện. Qua thời gian, công nghệ bay đã có những bước tiến vượt bậc, từ những chiếc máy bay điều khiển từ xa đơn giản đến những robot bay hiện đại với khả năng tự động hóa cao. Sự phát triển này không chỉ dừng lại ở quân sự mà còn mở rộng sang các lĩnh vực dân sự như nông nghiệp, bảo vệ môi trường và giao thông. Các quốc gia như Mỹ, Israel và Trung Quốc đã đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu và phát triển UAV, tạo ra những sản phẩm tiên tiến phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.

II. Ứng dụng của drone trong thực tiễn

Các ứng dụng drone hiện nay rất đa dạng, từ quân sự đến dân sự. Trong quân sự, drone được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ trinh sát, giám sát và tấn công. Chúng có khả năng hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt mà không cần phi công, giảm thiểu rủi ro cho con người. Trong lĩnh vực dân sự, drone được sử dụng trong nông nghiệp để giám sát mùa màng, trong xây dựng để khảo sát địa hình, và trong cứu hộ để tìm kiếm người mất tích. Hệ thống điều khiển drone ngày càng trở nên thông minh hơn, cho phép chúng tự động hóa nhiều quy trình, từ việc bay đến việc thu thập và phân tích dữ liệu.

2.1. Công nghệ cảm biến trong drone

Cảm biến là một phần không thể thiếu trong drone hiện đại. Chúng giúp thu thập dữ liệu về môi trường xung quanh, từ đó hỗ trợ cho các quyết định điều khiển. Các loại cảm biến như camera quang học, cảm biến hồng ngoại và radar được tích hợp vào drone để nâng cao khả năng giám sát và phân tích. Việc sử dụng cảm biến drone không chỉ giúp cải thiện hiệu suất bay mà còn tăng cường độ chính xác trong việc thu thập thông tin. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như giám sát môi trường và cứu hộ, nơi mà thông tin chính xác có thể cứu sống nhiều người.

III. Thách thức trong nghiên cứu và phát triển drone

Mặc dù công nghệ UAV đã có những bước tiến lớn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo an toàn bay không người lái. Các vấn đề như va chạm với các phương tiện khác, mất tín hiệu điều khiển và các yếu tố môi trường như gió mạnh đều có thể ảnh hưởng đến hoạt động của drone. Ngoài ra, việc phát triển các hệ thống điều khiển drone thông minh và tự động hóa cũng là một thách thức lớn. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để cải thiện khả năng tự động hóa và giảm thiểu rủi ro trong quá trình hoạt động.

3.1. Tương lai của drone

Tương lai của drone hứa hẹn sẽ rất tươi sáng với sự phát triển không ngừng của công nghệ. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các UAV có khả năng tự động hóa cao hơn, có thể hoạt động độc lập mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất mà còn giảm thiểu rủi ro cho con người. Ngoài ra, việc tích hợp công nghệ AI vào drone cũng sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong việc ứng dụng chúng trong các lĩnh vực khác nhau, từ giao thông đến cứu hộ và bảo vệ môi trường.