Chế tạo mô hình máy bay không người lái (DroneQuadcopter)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHẾ TẠO MƠ HÌNH QUADCOPTER BAY TỰ ĐỘNG
THEO GPS
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn : ThS. Lê Mạnh Thắng
Sinh viên thực hiện :
SV1: Hà Nguyễn Ngọc Sỹ 1751050094 TD17B
SV2: Phạm Hồng Sơn

1751050093 TD17B

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022

BM-TN-05


Khoa: Điện – Điện Tử Viễn Thông
Bộ môn: ………………………………

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm: ……):
(1) ………………………………………. MSSV: …………………. Lớp: ……....
(2) ………………………………………. MSSV: …………………. Lớp: ……....
(3) ………………………………………. MSSV: …………………. Lớp: ……....

2.

3.

4.

5.

Ngành
: ..........................................................................................................
Chuyên ngành : ..........................................................................................................
Tên đề tài :
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Các dữ liệu ban đầu :
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Các yêu cầu chủ yếu
a) ................................................................................................................................
b) ................................................................................................................................
c) ................................................................................................................................
d) ................................................................................................................................
Kết quả tối thiểu phải có:
a) ................................................................................................................................
b) ................................................................................................................................
c) ................................................................................................................................
Ngày giao đề tài: ……/……/202… Ngày nộp báo cáo: ……/……/202….
TP. HCM, ngày ...... tháng ...... năm 202…
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG BỘ MÔN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

BM-TN-02


Khoa: Điện – Điện Tử Viễn Thông
Bộ môn: ……………………………………

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm ……):
(1) ………………………………………. MSSV: ………………..... Lớp: ……....
(2) ………………………………………. MSSV: ………………..... Lớp: ……....
(3) ………………………………………. MSSV: ………………..... Lớp: ……....
Ngành
: ............................................................................................................
Chuyên ngành : ............................................................................................................
2. Tên đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Tổng quát về LVTN:
Số trang:
....................... Số chương:

....................................
Số bảng số liệu:
....................... Số hình vẽ:
....................................
Số tài liệu tham khảo: ....................... Phần mềm tính tốn: ....................................
Số bản vẽ kèm theo: ....................... Hình thức bản vẽ:
....................................
Hiện vật (sản phẩm) kèm theo: ...................................................................................
4. Nhận xét:
a) Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
b) Những kết quả đạt được của LVTN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
c) Những hạn chế của LVTN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
5. Đề nghị:
Được bảo vệ (hoặc nộp LVTN để chấm) 
Không được bảo vệ 
6. Điểm thi (nếu có):
TP. HCM, ngày…… tháng …… năm 202…
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

BM-TN-06


Khoa: Điện – Điện Tử Viễn Thông
Bộ môn: ………………………………………

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 02):
(1)………………………………………... MSSV: ………………..... Lớp: ………....
(2)………………………………………… MSSV: ………………..... Lớp: ………....
(3)………………………………………… MSSV: ………………..... Lớp: ………....
Ngành
Chuyên ngành

: ............................................................................................................
: ............................................................................................................

2. Tên đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Nhận xét:
a) Những kết quả đạt được của LVTN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
b) Những hạn chế của LVTN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
4. Đề nghị:
Được bảo vệ 

Bổ sung thêm để bảo vệ 

Không được bảo vệ 

5. Các câu hỏi sinh viên cần trả lời trước Hội đồng:
(1)...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
(2)...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
(3)...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
6. Điểm:
TP. HCM, ngày …… tháng …… năm 202…
Giảng viên phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

BM-TN-07


Khoa: Điện – Điện Tử Viễn Thông
Bộ môn: ………………………………………

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 02):

(1)………………………………………... MSSV: ………………..... Lớp: ………....
(2)………………………………………… MSSV: ………………..... Lớp: ………....
(3)………………………………………… MSSV: ………………..... Lớp: ………....
Ngành
Chuyên ngành

: ............................................................................................................
: ............................................................................................................

2. Tên đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Nhận xét:
a) Những kết quả đạt được của LVTN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
b) Những hạn chế của LVTN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
4. Đề nghị:
Được bảo vệ 

Bổ sung thêm để bảo vệ 

Không được bảo vệ 

5. Các câu hỏi sinh viên cần trả lời trước Hội đồng:
(1)...................................................................................................................................

...................................................................................................................................
(2)...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
(3)...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
6. Điểm:
TP. HCM, ngày …… tháng …… năm 202…
Giảng viên phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

BM-TN-07


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


LỜI NÓI ĐẦU
Từ rất lâu về trước khi con người ngắm nhìn bầu trời và bắt đầu có những
suy nghĩ về việc tại sao lồi chim có thể bay được trên không? Tại sao con người
lại không thể bay như chúng? Chính những câu hỏi này đã khơi dậy sự tò mò vốn
là một phẩm chất rất đặc trưng và nguyên thủy của con người. Đây cũng là nền
tảng sâu xa nhất của bất kỳ một phát minh vĩ đại nào mà con người đã tạo ra, và
máy bay là một trong số chúng. Với lịch sử phát triển lâu đời cho đến ngày nay
máy bay vẫn không ngừng phát triển, từ máy bay phục vụ trong quân sự, vận
chuyển hàng hóa, đáp ứng nhu cầu dịch chuyển của con người, với các mẫu máy
bay được vận hành bới con người cho đến các mẫu máy bay không người lái. Nếu
thế kỷ trước là kỷ nguyên của máy bay được vận hành bởi con người thì ở thời
điểm hiện tại máy bay không người lái đang chứng minh vị thế của mình, với
những thành tựu và đóng góp lớn lao cho đa ngành từ công nghiệp, dịch vụ cho
đến nông nghiệp. Với giá thành rẻ, kích thước nhỏ, dễ bảo dưỡng hơn các loại
máy bay có người lái khác, nó được xem là tương lai của ngành vận chuyển hàng
hóa, cũng như sẽ thay thế con người trong nhiều nhiệm vụ như khảo sát, đánh giá,
phân tích dữ liệu từ tầm nhìn trên khơng, thứ mà trước đó cịn rất hạn chế. Tại
Việt Nam dù vẫn còn chậm phát triển về mảng này so với các nước trong khu vực
như Trung Quốc, Nhật Bản cũng như các nước phát triển khác ở châu Âu, châu
Mỹ. Xong không bao giờ là q muộn để bắt đầu một điều gì đó, Việt Nam chúng
ta đang có những bước tiến vững chắc trong ngành công nghiệp đầy tiềm năng
này. Nhận thấy được những tiềm năng to lớn của máy bay không người lái trong
tương lai, cùng với sự tò mò, đam mê của những người u thích kỹ thuật, khoa

học. Nhóm em đã quyết định chọn đề tài “Chế tạo mơ hình Quadcopter bay tự động
theo GPS” để có những tiếp xúc với nền tảng cơ bản của ngành công nghiệp tương lai
này, và đây là một trong những mơ hình máy bay khơng người lái phổ biến được sử
dụng hiện nay.
Để có thể thực hiện thành cơng đề tài lần này, nhóm em xin gửi lời cảm ơn trân
trọng đến thầy Lê Mạnh Thắng – người đã chỉ ra nhưng điểm sai sót, những điểm cần
cài thiện và có những góp ý làm nền móng để chúng em có thể hồn thiện đề tài lần này.


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................... 1
1.1.

Tổng quan về Quadcopter. .................................................................................1

1.1.1.

Khái niệm về Quadcopter............................................................................ 1

1.1.2.

Lịch sử phát triển......................................................................................... 1

1.2.

Lý do chọn đề tại................................................................................................4

1.2.1.

Ứng dụng ..................................................................................................... 4

1.2.2.

Tính cấp thiết............................................................................................... 5

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu. .........................................................................................5

1.4.

Phạm vi nghiên cứu............................................................................................6

1.5.

Phương pháp nghiên cứu. ..................................................................................6

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT HOẠT ĐỘNG CỦA QUADCOPTER............ 7
2.1.

Lý thuyết tiếp cận...............................................................................................7

2.1.1.

Các hệ tọa độ và chuyển đổi hệ tọa độ. ....................................................... 7

2.1.2.

Các chuyển động quay quanh các trục. ....................................................... 8

2.2.

Chuyển động bay cơ bản. .................................................................................10

2.2.1.

Chuyển động lơ lững trên không trung (Hover). ...................................... 11

2.2.2.

Chuyển động bay lên, hạ xuống (Throttle). .............................................. 11

2.2.3.

Chuyển động nghiêng sang trái/phải (Roll). ............................................. 12

2.2.4.

Chuyển động tiến tới/lùi (Pitch). ............................................................... 12

2.2.5.

Xoay qua trái/phải(Yaw). .......................................................................... 13

2.3.

Lý thuyết xác định góc nghiêng và phương hướng trong khơng gian. ............14

2.3.1.

Xác định góc nghiêng................................................................................ 14

2.3.2.

Xác định phương hướng. ........................................................................... 15

CHƯƠNG 3. LỰA CHỌN PHẦN CỨNG VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH ............... 20
3.1.

Cấu tạo cơ bản một Quadcopter. ......................................................................20

3.1.1.

Bộ thu, phát tần số radio (RF). .................................................................. 21

3.1.2.

Bộ xử lý trung tâm(Flight Controller). ...................................................... 21

3.1.3.

Khung đỡ (Frame). .................................................................................... 22

3.1.4.

Pin.............................................................................................................. 22

3.1.5.

ESC............................................................................................................ 23

3.1.6.

Động cơ. .................................................................................................... 25

3.1.7. Cánh quạt. ..................................................................................................... 26
3.2.

Xây dựng và thi cơng mơ hình. ........................................................................27


3.2.1.

Xác định các thông số ban đầu của Quadcopter. ...................................... 27

3.2.2.

lựa chọn khung. ......................................................................................... 28

3.2.3.

Lựa chọn cơ cấu chấp hành. ...................................................................... 29

3.2.4.

lựa chọn pin. .............................................................................................. 32

3.2.5.

Lựa chọn bộ thu phát RF. .......................................................................... 33

3.2.6.

Lựa chọn cảm biến. ................................................................................... 34

3.2.7.

Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm. ........................................................... 50

3.2.8.

Thiết kế sơ đồ mạch .................................................................................. 52

3.3.

Mơ hình hóa hệ thơng. .....................................................................................52

3.3.1.

Trạm dữ liệu mặt đất. ................................................................................ 52

3.3.2.

Quadcopter. ............................................................................................... 53

CHƯƠNG 4. ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH QUADCOPTER ...................................... 54
4.1.

Mơ hình Quadcopter và trạm dữ liệu mặt đất. .................................................54

4.1.1

Hình ảnh mơ hình Quadcopter hồn thiện. ............................................... 54

4.1.2

Trạm dữ liệu mặt đất. ................................................................................ 56

4.2.

Xây dựng mơ hình thuật tốn...........................................................................57

4.2.1.

Mơ hình thuật tốn tổng quan. .................................................................. 58

4.2.2.

Mơ hình thuật tốn tự thăng bằng. ............................................................ 63

4.2.3.

Mơ hình thuật tốn ổn định độ cao. .......................................................... 65

4.2.4.

Mơ hình thuật tốn ổn định vị trí. ............................................................. 68

4.3.

Khảo sát và đánh giá dữ liệu cảm biến. ...........................................................76

4.3.1.

Khảo sát dữ liệu cảm biến Gyro-Accel MPU6050. .................................. 76

4.3.2.

Khảo sát dữ liệu cảm biến từ kế QMC5883L. .......................................... 80

4.3.3.

Khảo sát dữ liệu cảm biến áp suất khí quyển MS5611. ............................ 81

4.3.4.

Khảo sát dữ liệu cảm biến định vị GPS. ................................................... 82

4.4.

Khảo sát quỹ đạo bay và sự thay đổi độ cao trong lúc bay. .............................83

4.4.1.

Dữ liệu độ cao và GPS trước và sau khi tinh chỉnh. ................................. 83

4.4.2.

Dữ liệu độ cao khi bay và quỹ đạo bay trước và sau khi tinh chỉnh. ........ 85

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ....... 89
5.1.

Kết luận. ...........................................................................................................89

5.1.1. Kết quả đạt được. .......................................................................................... 89
5.1.2. Những mặt còn hạn chế. ............................................................................... 90
5.2.

Hướng phát triển của đề tài. .............................................................................91

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 92


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Breguet – Richet Gyroplane No1 ....................................................................2
Hình 1.2. Quadcopter được chế tạo bởi Etienne Oemichen ............................................2
Hình 1.3. Quadcopter được thiết kế bởi Convertawings trong năm 1956.......................3
Hình 1.4. Các mẫu Quadcopter hiện đại..........................................................................3
Hình 1.5. Ứng dụng của Quadcopter ...............................................................................4
Hình 2.1. Hệ tọa độ tồn cục {W} đối với Quadcopter ..................................................7
Hình 2.2. Hệ tọa độ cục bộ ..............................................................................................8
Hình 2.3. Chuyển động Roll ............................................................................................8
Hình 2.4. Chuyển động Pitch ..........................................................................................9
Hình 2.5. Chuyển động Yaw ...........................................................................................9
Hình 2.6. Hướng chuyển động của Quadcopter ............................................................10
Hình 2.7. Hover .............................................................................................................11
Hình 2.8. Throttle ..........................................................................................................11
Hình 2.9. Roll ................................................................................................................12
Hình 2.10. Pitch .............................................................................................................12

Hình 2.11. Yaw ..............................................................................................................13
Hình 2.12. Chuyển động trịn ........................................................................................14
Hình 2.13. Minh họa góc nghiêng trên ba trục X,Y,Z ..................................................15
Hình 2.14. Cực từ Bắc và cực Bắc địa lý ......................................................................16
Hình 2.15. Góc phương vị .............................................................................................16
Hình 2.16. Giá trị trục X,Y và các hướng khi xoay cảm biến 360⁰...............................16
Hình 2.17. Góc nghiêng của la bàn so với bề mặt trái đất ............................................17
Hình 2.18. Giá trị cảm biến khi chưa hiệu chỉnh...........................................................18
Hình 2.19. Giá trị cảm biến sau khi hiệu chỉnh. ............................................................18
Hình 2.20. Declination Angle ........................................................................................19
Hình 3.1. Cấu tạo cơ bản của một Quadcopter ..............................................................20
Hình 3.2. Bộ thu, phát tần số radio (RF) .......................................................................21
Hình 3.3. Các bộ xử lý trung tâm ..................................................................................21
Hình 3.4. khung đỡ cho Quadcopter.............................................................................22
Hình 3.5. Pin LiPo .........................................................................................................22
Hình 3.6. Bộ điều khiển tốc độ động cơ (ESC) .............................................................23
Hình 3.7. Sơ đồ đấu dây động cơ BLDC và ESC .........................................................23
Hình 3.8. Tín hiệu PWM điều khiển đưa vào ESC .......................................................24
Hình 3.9. Cấu tạo bên trong ESC ..................................................................................24
Hình 3.10. Động cơ khơng chổi than (BLDC) ..............................................................25
Hình 3.11. Động cơ BLDC inrunner .............................................................................25
Hình 3.12. Động cơ BLDC outrunner ...........................................................................26
Hình 3.13. Cánh quạt cho Quadcopter ..........................................................................26
Hình 3.14. Lực tác động lên cánh trong nguyên lý bay ................................................27
Hình 3.15. Khung Quadcopter F450 .............................................................................29
Hình 3.16. Động cơ BLDC A2212/13T 1000KV .........................................................30
Hình 3.17. ESC 30A ......................................................................................................31


Hình 3.18. Cánh quạt thuận/nghịch 8045 ......................................................................31

Hình 3.19. LiPo Lion-Power 11.1V 5200mAh 35C......................................................32
Hình 3.20. FLYSKY FS-i6 2.4GHz AFHDS Transmitter + FS-iA6B Receiver. .........33
Hình 3.21. Cảm biến MPU6050 ....................................................................................34
Hình 3.22. Hướng xoay của các trục XYZ ....................................................................35
Hình 3.23. Cảm biến từ kế QMC5883L ........................................................................38
Hình 3.24. Hướng của các trục trên cảm biến ...............................................................39
Hình 3.25. Module cảm biến áp suất khí quyển MS5611 .............................................40
Hình 3.26. Sơ đồ khối của MS5611 ..............................................................................41
Hình 3.27. Quy trình tính tốn áp suất và nhiệt độ của MS5611 ..................................43
Hình 3.28. Sơ đồ hiệu chỉnh tối ưu độ chính xác của MS5611 .....................................44
Hình 3.29. Sự thay đổi của áp suất theo độ cao ............................................................46
Hình 3.30. Sơ đồ định vị của hệ thống GPS ..................................................................47
Hình 3.31. Module NEO-M8N-0-01 .............................................................................47
Hình 3.32. Arduino MEGA 2560 ..................................................................................51
Hình 3.33. Sơ đồ mạch kết nối tồn bộ phần cứng trên Quadcopter ............................52
Hình 3.34. Sơ đồi khối trạm dữ liệu mặt đất .................................................................52
Hình 3.35. Sơ đồi khổi của Quadcopter ........................................................................53
Hình 4.1. Tầm nhìn Quadcopter từ phía trên.................................................................54
Hình 4.2. Hình ảnh các phía của Quadcopter ................................................................55
Hình 4.3. Giao diện trạm dữ liệu mặt đất ......................................................................56
Hình 4.4. Sơ đồ khối bộ điều khiển PID kinh điển .......................................................57
Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý tổng quan ............................................................................58
Hình 4.6. Lưu đồ thuật tốn tổng quan trang 1 .............................................................60
Hình 4.7. Lưu đồ thuật tốn tổng quan trang 2 .............................................................61
Hình 4.8. Lưu đồ thuật tốn tổng quan trang 3 .............................................................62
Hình 4.9. Sơ đồ nguyên lý tự thăng bằng ......................................................................63
Hình 4.10. Lưu đồ thuật tốn tự thăng bằng..................................................................64
Hình 4.11. Sơ đồ ngun lý ổn định độ cao ..................................................................65
Hình 4.12. Lưu đồ thuật tốn ổn định độ cao ................................................................67
Hình 4.13. Sơ đồ nguyên lý điều khiển ổn định vị trí ...................................................68

Hình 4.14. Quy trình bù đắp sai số để tạo dữ liệu mới của GPS ...................................70
Hình 4.15. Lưu đồ thuật tốn ổn định vị trí trang 1 ......................................................71
Hình 4.16. Lưu đồ thuật tốn ổn định vị trí trang 2 ......................................................72
Hình 4.17. Lưu đồ ổn định vị trí trang 3 .......................................................................73
Hình 4.18. Lưu đồ thuật toán bay bán tự động theo tọa độ định sẵn ............................74
Hình 4.19. Lưu đồ thuật tốn bay tự động theo tọa độ định sẵn ...................................75
Hình 4.20. Phương pháp loại bỏ offset cho Gyro/Accel ...............................................76
Hình 4.21. Dữ liệu đầu ra của Gyro trước và sau khi loại bỏ offset .............................77
Hình 4.22. Dữ liệu đầu ra của Accel trước và sau khi loại bỏ offset ............................77
Hình 4.23. Góc Roll/Pitch trước và sau 10 phút ...........................................................78
Hình 4.24. Góc Roll/Pitch khi cảm biến đứng n và có rung động.............................78
Hình 4.25. Dữ liệu góc được kết hợp từ Gyro và Accel ...............................................78
Hình 4.26. Giá trị góc Roll/Pitch khi qua bộ lọc ...........................................................79
Hình 4.27. Giá trị góc Roll/Pitch sau 10 phút khi qua bộ lọc .......................................79


Hình 4.28. Giá trị góc Roll/Pitch khi có rung động sau khi qua bộ lọc ........................79
Hình 4.29. Giá trị đầu ra trên hai trục X,Y của QMC5883L trước và sau hiệu chỉnh ..80
Hình 4.30. Giá trị đầu ra QMC5883L khi đưa lại gần nam châm .................................80
Hình 4.32. Dữ liệu áp suất của MS5611 trước và sau hiệu chỉnh .................................81
Hình 4.33. Giá trị độ cao được tính tốn so với độ cao thực tế của cảm biến MS5611 82
Hình 4.34. Dữ liệu của GPS ..........................................................................................82
Hình 4.35. Tọa độ GPS khi có số vệ tinh khác nhau .....................................................83
Hình 4.36. Biểu đồ độ cao trước khi tinh chỉnh ............................................................84
Hình 4.37. Biểu đồ độ cao sau khi tinh chỉnh ...............................................................84
Hình 4.38. Biểu đồ sai số kinh độ/vĩ độ trước khi tinh chỉnh .......................................85
Hình 4.39. Biểu đồ sai số kinh độ/vĩ độ sau khi tinh chỉnh...........................................85
Hình 4.40. Quỹ đạo bay trước khi tinh chỉnh, khơng sử dụng Heading lock................86
Hình 4.41. Biểu đồ sự thay đổi độ cao trong lúc bay khi chưa tinh chỉnh ....................86
Hình 4.42. Quỹ đạo bay sau khi tinh chỉnh, có sử dụng heading lock ..........................87

Hình 4.43. Biểu đồ độ cao trong lúc bay trước khi tinh chỉnh ......................................88
Hình 4.44. Biểu đồ độ cao trong lúc bay sau khi tinh chỉnh .........................................88
Hình 5.1. Phân tích dữ liệu thảm thực vật sử dụng chỉ số NDVI ..................................91

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1. Thông số của Pin LiPo .....................................................................................22
Bảng 2. Bảng chọn động cơ dựa vào kích thước khung (Frame Size) ..........................29
Bảng 3. Thơng số cánh quạt 8045 ứng với động cơ A2212/13T 1000KV....................32
Bảng 4. Địa chỉ thanh ghi dữ liệu của Gyro ..................................................................35
Bảng 5. Thông số của Gyro ...........................................................................................36
Bảng 6. Địa chỉ thanh ghi dữ liệu của Accel .................................................................37
Bảng 7. Thông số của Accel ..........................................................................................37
Bảng 8. Các thông số cài đặt thanh ghi điều khiển của QMC5883L ............................39
Bảng 9. Địa chỉ thanh ghi dữ liệu và thanh ghi điều khiển của QMC5883L ................40
Bảng 10. Thông số kỹ thuật của module cảm biến MS5611 .........................................41
Bảng 11. Các thông số hiệu chỉnh của MS5611............................................................42
Bảng 12. Bộ nhớ Prom của MS5611 .............................................................................44
Bảng 13. Cấu trúc lệnh của MS5611 .............................................................................45
Bảng 14. Tính năng của các Module NEO-M8 .............................................................48
Bảng 15. Thông số của các Module NEO-M8 ..............................................................48
Bảng 16. Dữ liệu thông điệp GGA của định dạng NMEA............................................49
Bảng 17. Thông số của arduino MEGA 2560 ...............................................................51
Bảng 18. Tác động của việc tăng một thông số độc lập ................................................57
Bảng 19. Bảng so sánh giá trị góc phương vị ................................................................81


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan về Quadcopter.
1.1.1. Khái niệm về Quadcopter.
Quadcopter là một loại trực thăng 4 cánh được xếp vào loại máy bay có khả năng
cất cánh và hạ cánh thẳng đứng hay còn gọi là VTOL (Vertical Take Off and Landing).
Nó có khả năng di chuyển theo 6 hướng (lên-xuống, trước-sau, trái-phải), khả năng đứng
yên tại chỗ (Hover). So với các loại mơ hình bay khác như mơ hình trực thăng – có kết
cấu cơ khí rất phức tạp và nhiều chi tiết nhỏ gia công tinh xảo, thì Quadcopter đơn giản
hơn rất nhiều, loại này chỉ bao gồm 4 động cơ không chổi than được đặt ở bốn góc của
một hình vng. Chiều quay của 2 động cơ đặt liền kề sẽ ngược chiều với nhau. Nhờ đó
nó có thể triệt tiêu được moment xoắn do từng động cơ gây ra. Ngồi khả năng đó, 4
động cơ này khi quay đều tạo lực nâng cho máy bay.
Một yếu tố quan trọng nữa là đường kính cánh quạt của Quadcopter nhỏ hơn nhiều
so với các loại mơ hình bay khác(cụ thể như Helicopter) cho nên việc bay thử nghiệm
hay bay trong nhà cũng thuận tiện hơn, đỡ gây nguy hiểm hơn tới người xung quanh.
Xét về mặt điều khiển, Quadcopter là một hệ thống điều khiển phức tạp vì phải thu thập,
xử lý nhiều loại cảm biến chuyển động có độ ổn định khơng cao và thời gian phản ứng
phải ln kịp thời nhất có thể.
Tùy vào hệ thống mạch điều khiển tới mức nào sẽ quyết định tới khả năng điều
khiển Quadcopter dễ hay khó. Nhưng khi đã có được thiết kế tốt, một người chưa từng
điều khiển qua lần nào cũng có thể điều khiển được Quadcopter một cách dễ dàng. Theo
như nguyên lý trên thì điều khiển Quadcopter thực chất chỉ là điều khiển tốc độ của 4
motor để có được chuyển động mong muốn.
1.1.2. Lịch sử phát triển.
Quadcopter đầu tiên trên thế giới ra đời vào năm 1907 do anh em nhà khoa học
người Pháp Louis và Jacques Breguet cùng giáo sư Charles Richet chế tạo. Nó được
mang tên là “Breguet – Richet Gyroplane No1”. Quadcopter này sử dụng động cơ 8 xy
lanh được sử dụng để quay 4 cánh quạt. Mỗi cánh quạt có 4 bản cánh. Hệ thống dây đai
và pu-li được gắn lên nhằm truyền động từ động cơ cho các cánh. Bộ khung của
Quadcopter sử dụng các ống thép nên có tổng trọng lượng tương đối nặng, vào khoảng

575Kg. Trong lần bay đầu tiên, nó đã có thể nâng cao khỏi mặt đất 1.5m.

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

Hình 1.1. Breguet – Richet Gyroplane No1
Đến năm 1920, Etienne Oemichen đã chế tạo một chiếc Quadcopter với 8 cánh
quạt linh hoạt nhằm điều khiển vào tạo lực đẩy. Ban đầu, nó được gắn thêm một khinh
khí cầu để nâng và giữ ổn định cho hệ thống này. Hai năm sau đó, Oemichen đã thành
cơng khi cho chiếc Quadcopter bay mà khơng cần đến sự trợ giúp của khinh khí cầu.

Hình 1.2. Quadcopter được chế tạo bởi Etienne Oemichen
Cũng trong năm đó, tiến sĩ George De BotheZat và Ivan Jerome đã thiết kế thành
công Quadcopter khổng lồ phục vụ cho quân đội Mỹ. Chiếc máy bay này được điều
khiển bằng cách thay đổi đơn lẻ hoặc cùng lúc các góc xoắn của cánh quạt. Nhưng dự
án này bị hủy bỏ ngay lập tức vì khả năng bay thấp và giá thành cao.
Đến năm 1956, Convertawings lần nữa xây dựng và thiết kế lại trực thăng 4 cánh
từ bản thiết kế năm 1922 bởi Oemichen và Botheazat tại Mỹ. Bốn cánh quạt của chiếc
trực thăng này được gắn kề theo từng cặp trên 2 thanh nối song song. Cơ chế kiểm sốt
vơ cùng đơn giản bằng cách thay đổi lực đẩy giữa các cánh quạt. Năng lượng được cung
cấp bởi hai động cơ, truyền động tới hệ thống cánh quạt bằng dây đại chữ V. Máy bay
có ba bánh đáp với hai bánh sau và một bánh trước có thể xoay được. Chuyến bay được
thực hiện thành công vào tháng 3 năm 1956 tại Mỹ. Tuy nhiên, dự án đã sớm bị chấm
GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

dứt do khơng nhận được đơn đặt hàng nào. Từ đó, Quadcopter khơng cịn được chú ý
như trước nữa.

Hình 1.3. Quadcopter được thiết kế bởi Convertawings trong năm 1956
Ngày nay cùng với sự phát triển bùng nổ của công nghệ bán dẫn, trị tuệ nhân tạo
đã giúp Quadcopter ngày càng trở nên thông minh hơn, giá thành rẻ hơn, điều khiển dễ
dàng hơn và có khả năng hoạt động độc lập với người điều khiển, cùng với đó là những
lợi ích to lơn mà nó đem lại cho các ngành nơng nghiệp, cơng nghiệp.

Hình 1.4. Các mẫu Quadcopter hiện đại

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 3


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

1.2. Lý do chọn đề tại.
1.2.1. Ứng dụng

Cho đến thời điểm hiện tại, Quadcopter đã chứng minh được tính ứng dụng cao
trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Có thể kể đến như sau:
-

-

-

-

Một trong những lĩnh vực quan trọng đó chính là quân sự. Chúng được sử dụng
phổ biến đầu tiên là để đáp ứng các nhu cầu và đòi hỏi của các nhiệm vụ quân sự
và sau đó mới được mở rộng sang dân sự. Những thiết bị này có thể giám sát từ
trên cao giúp bảo vệ an ninh một cách tối ưu. Trong những vụ tấn công nguy hiểm
thì máy bay khơng người lái sẽ đảm bảo an tồn cho con người khi có thể thay thế
hồn tồn cho máy bay có người lái.
Nơng nghiệp: Việc thu thập dữ liệu, phân tích, đánh giá sản lượng, phát hiện sâu
bệnh, dự báo sức khỏe thực vật,..
Hỗ trợ cứu nạn: Việc tìm kiếm nạn nhân trong các vùng núi hiểm trở khơng cịn là
một vấn đề khó khăn. Với những chiếc máy bay không người lái, các video thời
gian thực về các vụ động đất, hỏa hoạn, lũ lụt được cung cấp khi cần thiết.
Thương mại sản xuất: việc vận chuyển, giao nhận hàng hóa trở nên hiện đại và tiện
dụng hơn bao giờ hết. Không những vậy, ta cịn có thể giám sát các cơng trình xây
dựng cầu đường, nhà máy, nhà cao tầng, …
Giải trí: Đây là một lĩnh vực hưởng lợi khá nhiều khi những chiếc máy bay không
người lái xuất hiện. Việc quay phim chụp ảnh của những cảnh quay trên khơng
khơng cịn trở ngại, thậm chí những cảnh hiếm có cũng có thể được thu lại một
cách đơn giản.

Hình 1.5. Ứng dụng của Quadcopter

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 4


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

1.2.2. Tính cấp thiết.
Nước ta có một truyền thống nơng nghiệp lâu đời, được thiên nhiên ban tặng nhiều
điều kiện trù phú để phát triển và canh tác, tuy nhiên nền nơng nghiệp vẫn cịn phụ thuộc
phương thức canh tác truyền thống. Điều này khiến giá trị nông sản thấp, hiệu quả canh
tác chưa cao và ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe nơng dân. Trước những vấn đề đó các
mơ hình Quadcopter ứng dụng trong nơng nghiệp đã ra đời, tích hợp các thuật tốn thơng
minh cũng như phân tích ảnh qua camera để đánh giá chất lượng cây trồng, phát hiện
sâu bệnh. Công ty MiSmart đã đưa ra thị trường mẫu máy bay không người lái để chụp
ảnh cánh đồng. Hình ảnh sau đó được chuyển về máy chủ phân tích hình ảnh. Nhờ ứng
dụng AI, hệ thống tự động phát hiện những điểm bị sâu bệnh. Sau đó chính máy bay này
sẽ làm nhiệm vụ phun thuốc đúng cây bị sâu bệnh, cách làm này giúp tiết kiệm đến 90%
nước dùng, giảm 30% lượng thuốc bảo vệ thực vật, tiết kiệm 12-15% chi phí sản xuất.
Đối mặt với giao thông ngày càng đông đúc, các công ty chuyển phát nhanh đã
thấy được tiềm năng to lớn của máy bay khơng người lái trong việc vận chuyển hàng
hóa, đã và đang thi nhau phát triển những hệ thống vận chuyển trên khơng cho riêng
mình. Cụ thể những chiếc máy bay khơng người lái thế hệ mới của Amazon có khả năng
bay với tầm cao tối đa 120m, có phạm vi hoạt động trong bán kính 24 km và được trang
bị các cảm biến để nhận diện và tránh các chướng ngại vật trên đường bay cũng như trên
đường cất/hạ cánh. Còn UPS đang thực hiện dịch vụ chuyển phát bằng máy bay không
người lái cho nhánh hàng y tế - chăm sóc sức khỏe. Đầu năm 2019, UPS đã khởi động

việc sử dụng máy bay không người lái đầu tiên đạt chứng nhận FAA cho mục đích giao
hàng hằng ngày bao gồm việc vận chuyển hàng hóa theo hợp đồng chuyển phát tại Hoa
kỳ đến các khuôn viên bệnh viện. Công ty đã sử dụng máy bay không người lái để giao
nhận các mẫu thử y tế, bổ trợ cho dịch vụ chuyển phát thông thường dưới mặt đất.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu.
Chế tạo được mơ hình Quadcopter hoạt động trong điều kiện mơi trường bên ngồi,
khơng gian thống, ít vật cản(cây cối, tịa nhà, trụ điện,...) diện tích trống > 25x25m,
khơng có mưa, gió nhẹ hoặc khơng có gió. Đảm bảo được các yêu cầu sau:
-

Đảm bảo tính ổn định, tin cậy và an toàn trong giới hạn cho phép.
Tự động thăng bằng theo phương ngang trong quá trình bay.
Tự động ổn định được độ cao với sai số < 50cm.
Tự động ổn định được vị trí với bán kính lệch < 2m.
Có thể truyền dữ liệu từ Quadcopter về trạm dưới đất trong lúc bay <100m.
Bay theo các tọa độ điểm đã được định sẵn.
Thời gian bay 10-15p.
Xây dựng các tính năng hổ trợ người điều khiển dễ dàng.
Hiểu rõ được bản chất, các thuật toán, thuyết điều khiển từ việc chế tạo mơ hình
bay. Từ đó có thể áp dụng, kế thừa và phát triển cho các sản phẩm sau này.

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 5


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

1.4. Phạm vi nghiên cứu.
Do kiến thức còn hạn chế, nên nhóm đã khơng thể xây dựng mơ hình tốn học và
mô phỏng bay cho Quadcopter trước khi chế tạo, do đó nhưng trở ngại trong q trình
thực hiện xây dựng đề tài với mơ hình thực tế trở nên khó khăn hơn. Đề tài sẽ tập trung
đi sâu vào khảo sát độ ổn định khi chuyển động từ mơ hình vật lý, nghiên cứu các thuật
tốn, ngun lí điều khiển, xử lý dữ liệu cảm biến, để giúp mơ hình trở nên ổn định và
đáp ứng được các mục tiêu ban đầu đề ra.
1.5. Phương pháp nghiên cứu.
Đề tài lần này sẽ tập trung nghiên cứu vào các mảng kiên thức liên quan sau:
-

-

Phân tích, hiểu rõ nguyên lý hoạt động của một mơ hình Quadcopter.
Nghiên cứu các chuẩn truyền thơng trên Quadcopter.
Tìm hiểu các thuật tốn, bộ lọc để xử lý các dữ liệu nhiễu, sai số từ cảm biến,
giúp các dữ liệu này chính xác, ổn định hơn.
Nghiên cứu, phân tích các đặc trưng của các bộ điều khiển PID để lựa chọn các
thông số KP, KI, KD phù hợp nhất, giúp các sai số sinh ra trong giới hạn cho
phép. Truy xuất dữ liệu từ đầu ra để có thể đánh giá chất lượng điều khiển.
Quan sát và đánh giá dữ liệu từ mơ hình thực tế để đưa ra các phương pháp cải
thiện và phát triển mơ hình.

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 6


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT HOẠT ĐỘNG CỦA QUADCOPTER
2.1. Lý thuyết tiếp cận.
2.1.1. Các hệ tọa độ và chuyển đổi hệ tọa độ.
 Hệ tọa độ toàn cục:
Một hệ quy chiếu qn tính tồn cục là cố định tại một nơi nằm trên mặt đất, ký
hiệu là {W}. Hệ quy chiếu quán tính này tuân thủ theo quy tắc ENU ( East – North UP) với Z W hướng lên trên, YW hướng về phía Đơng và X W hướng về phía Bắc. Hệ quy
chiếu quán tính này được biểu diễn như hình dưới đây:

Hình 2.1. Hệ tọa độ tồn cục {W} đối với Quadcopter
Đối với Quadcopter, quy tắc ENU sẽ được sử dụng trong hệ tọa độ nằm trên
Quadcopter. Có một vài lý do mà quy tắc ENU được sử dụng phổ biến. Đầu tiên,
Quadcopter bao gồm nhiều khớp mà thường được mô tả bằng các thông số Denavit Hartenberg, tạo sự đồng nhất với các hệ trục khác và dễ dàng trong việc theo dõi.
 Hệ tọa độ cục bộ:
Hệ tọa độ 6 bậc tự do thường được sử dụng để biểu diễn trạng thái của Quadcopter
trên không. Hệ tham chiếu của Quadcopter sẽ được đặt tại trọng tâm và nằm phía trên
bề mặt của Quadcopter. Trong hầu hết các trường hợp, trục Z của hệ tọa độ cục bộ sẽ
trùng với trục Z của Quadcopter được biểu diễn như hình dưới. Các trục của hệ tọa độ
cục bộ sẽ song song và cùng hướng với các trục của hệ tọa độ toàn cục.

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 7


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

Hình 2.2. Hệ tọa độ cục bộ
Khi thiết lập được 2 hệ trục tọa độ này, vị trí và phương hướng của bất kỳ một
điểm nào đó trong khơng gian sẽ được mô tả thông qua một ma trận biến đổi thuần nhất.
Ma trận này biểu diễn mối liên hệ giữa hệ tọa độ này với hệ tọa độ khác. Ma trận có
kích thước 4x4 bao gồm: một vector biểu diễn cho vị trí và 3 vector cịn lại biểu diễn
cho phương hướng hay còn gọi là ma trận xoay 3x3.
2.1.2. Các chuyển động quay quanh các trục.
Để Quadcopter chuyển động tự do trong khơng gian, nó phải được cấu hình để
quay theo 3 trục quay cơ bản chính là Roll, Pitch, Yaw.

Roll: Đây là chuyển động của Quadcopter
xoay quanh trục X về sang trái hoặc sang
phải. Chuyển động quay Roll được điều khiển
bằng cách đẩy cần ga bên phải theo phương
ngang.
Phép quay Roll được biểu diễn dưới dạng ma
trận xoay R   , x  :

Hình 2.3. Chuyển động Roll

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

0
0 
1

R  , x    0 cos   sin  
 0 sin  cos  



Trang 8


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

Pitch: Đây là chuyển động của Quadcopter
xoay quanh trục Y về phía trước hoặc phía
sau. Chuyển động quay Pitch được điều
khiển bằng cách đẩy cần ga bên phải theo
hướng dọc.
Phép quay Pitch được biểu diễn dưới dạng
ma trận xoay R  , y  :

Hình 2.4. Chuyển động Pitch

 cos 
R  , y    0
  sin 


0 sin  
1
0 
0 cos  

Yaw: Đây là chuyển động xoay quanh trục
Z của Quadcopter, có thể sang trái hoặc

sang phải. Người ta điều khiển các hướng
xoay này bằng cách sử dụng thanh ga bên
trái và hiệu chỉnh theo phương ngang.
Phép quay Yaw được biểu diễn dưới ma trận
xoay R  , z  :

Hình 2.5. Chuyển động Yaw

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

 cos
R  , z    sin
 0


 sin
cos
0

0
0 
1 

Trang 9


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

2.2. Chuyển động bay cơ bản.

Hình 2.6. Hướng chuyển động của Quadcopter
Cặp cánh quạt phía trước (front) và phía sau (back) quay ngược chiều kim đồng
hồ, trong khi đó cặp cánh bên phải (right) và bên trái (left) lại quay thuận chiều kim
đồng hồ nhằm cân bằng moment xoắn được tạo ra bởi các cánh quạt trên khung. Cả 4
cánh phải sinh ra một lực đẩy bằng nhau khi máy bay cất cánh và hạ cánh (throttle
up/down). Góc xoay (Roll) được điều khiển bằng cách thay đổi tốc độ giữa cánh bên
phải và bên trái sao cho vẫn giữ nguyên tổng lực đẩy sinh ra bởi cặp cánh này. Tương
tự như vậy, góc nghiêng (Pitch) được điều khiển bằng cách thay đổi tốc độ của 2 cánh
phía trước và phía sau mà vẫn giữ nguyên tổng lực đẩy. Trong khi đó, góc lệch (Yaw)
được điều khiển nhờ vào sự thay đổi tốc độ của cặp cánh phải/trái so với tốc độ của cặp
cánh trước/sau mà tổng lực đẩy 4 cánh vẫn khơng đổi để máy bay giữ được độ cao.
Qua đó, chúng ta có thể thấy rằng việc điều khiển bay của Quadcopter là việc điều
khiển tốc độ quay của các động cơ.

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 10


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

2.2.1. Chuyển động lơ lững trên không trung (Hover).
Quadcopter bay lơ lửng trong không trung. tất cả các cánh quạt quay cùng một
tốc độ không đổi( 1  2  3  4 ).

Hình 2.7. Hover

Trong đó: 1 , 2 , 3 , 4 là vận tốc góc của lần lượt 4 cánh quạt.
2.2.2. Chuyển động bay lên, hạ xuống (Throttle).
Quadcopter sẽ bay lên hoặc hạ xuống theo phương thẳng đứng. Để bay lên, tốc độ
của 4 cánh quạt sẽ tăng lên, ngược lại hạ xuống khi cả 4 cánh cùng giảm tốc, khi đó sẽ
tạo ra một hợp lực dọc trục đứng làm Quadcopter bay lên hoặc bay xuống.

Hình 2.8. Throttle
Trong đó:
-

Z là gia tốc theo phương Z b .

-

 H là vận tốc góc của cánh quạt.

-

 A là lượng tăng hoặc giảm tốc độ của cánh quạt để nâng lên hạ xuống.

GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 11


Luận văn tốt nghiệp

Chun ngành: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp

2.2.3. Chuyển động nghiêng sang trái/phải (Roll).

Quadcopter bay sang phải hoặc sang trái. Để bay sang phải hoặc sang trái (ta giữ
nguyên tốc độ của 2 cánh quạt trước và sau, tăng (hoặc giảm) tốc độ của cánh quạt bên
trái và giảm (hoặc tăng) tốc độ cánh quạt bên phải. Lúc này sự chênh lệch tốc độ của
cánh quạt hai bên sẽ tạo ra một lực đẩy khác nhau, lực đẩy bên nào mạnh hơn sẽ khiến
Quadcopter nghiêng về hướng ngược lại. Khi cánh quạt bên trái xoay với tốc độ cao
hơn, máy bay sẽ nghiêng về bên phải và ngược lại.

Hình 2.9. Roll
Trong đó:
-

 là gia tốc góc xoay quanh trục X b .

-

 H là vận tốc góc của cánh quạt.

-

 A ,  B (  A   B )là lượng tăng hoặc giảm tốc độ của cánh quạt trái,phải.

2.2.4. Chuyển động tiến tới/lùi (Pitch).
Quadcopter bay tới trước hoặc bay lùi về sau. Hai cánh quạt trái và phải giữ nguyên
tốc độ bằng nhau. Để bay tới (hoặc bay lùi) điều khiển tăng (hoặc giảm) tốc độ của cánh
quạt sau và giảm (hoặc tăng) tốc độ cánh quạt trước. Nguyên lý này tương tự với chuyển
động Roll, do đó cánh quạt trước xoay với tốc độ cao hơn sẽ khiến máy bay đi lùi và
ngược lại.

Hình 2.10. Pitch
GVHD: ThS. Lê Mạnh Thắng

Trang 12