Chia sẻ bài báo qua Email MÔ PHỎNG QUỸ ĐẠO PHI TUYẾN CỦA QUADCOPTER BẰNG PHƯƠNG PHÁP BEEMAN
Thông tin bài báo
Ngày nhận bài: 01/04/25 Ngày hoàn thiện: 16/06/25 Ngày đăng: 17/06/25Các tác giả
1. Nguyễn Công Minh
, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội2. Nguyễn Hoàng Quân, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
Tóm tắt
Quadcopter ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giám sát, vận chuyển và tìm kiếm cứu nạn, v.v. Thực tế này đòi hỏi cần thiết phải nghiên cứu xây dựng các mô hình động lực học quadcopter để mô phỏng chính xác quỹ đạo bay. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển mô hình động lực học quadcopter dựa trên phương trình Newton-Euler và áp dụng phương pháp Beeman để tính toán quỹ đạo bay. Đây là một thuật toán số có độ chính xác cao, đặc biệt hiệu quả trong các bài toán động lực học phi tuyến, đặc biệt được ứng dụng trong các bài toán động lực học phi tuyến. Hiệu quả của phương pháp được kiểm chứng bằng so sánh với phương pháp Runge-Kutta bậc 4. Kết quả cho thấy phương pháp Beeman cho thời gian xử lý nhanh hơn chỉ bằng 61,54% tới 73,75% so với thời gian xử lý của phương pháp Runge-Kutta bậc 4, trong khi độ sai số vẫn duy trì dưới 1%. Điều này khẳng định Beeman là một lựa chọn tối ưu trong mô phỏng động lực học phi tuyến của quadcopter, giúp rút ngắn thời gian tính toán, tăng hiệu suất tính toán mà vẫn đảm bảo độ chính xác cao. Việc mô phỏng quỹ đạo bay chính xác có thể hỗ trợ cải tiến thuật toán điều khiển, đánh giá mức độ ổn định của quadcopter khi chịu tác động từ môi trường bên ngoài hoặc dự đoán quỹ đạo bay dựa trên dữ liệu thực nghiệm.
Từ khóa
Toàn văn:
PDFTài liệu tham khảo
[1] M. A. Hashemi, H. R. Momeni, and M. J. Yazdanpanah, "Mathematical modeling and control law design for 1DOF quadcopter flight dynamics," Proceedings of IEEE Conference on Control and Automation, 2016, pp. 315-320.
[2] Y. Wang, K. P. Lee, and J. H. Park, "Model predictive control for quadcopters with almost global trajectory tracking guarantees," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 32, no. 1, pp. 142-155, 2024.
[3] T. S. Kim and R. T. Jones, "Trajectory tracking of a quadcopter using fuzzy-PD controller," Journal of Aerospace Engineering, vol. 35, no. 7, pp. 987-1002, 2022.
[4] J. K. Patel, S. S. Sharma, and P. Gupta, "Position and trajectory control of a quadcopter using optimization algorithm," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 60, no. 2, pp. 1025-1037, 2024.
[5] P. R. Evans and M. T. Lee, "Trajectory control of quadcopter in Matlab simulation environment," Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2025, pp. 1248-1253.
[6] W. Zhou, D. Nair, O. Gunawan, T. van Kessel, and H. F. Hamann, "A testing platform for on-drone computation," Proceedings of the 33rd IEEE International Conference on Computer Design (ICCD), 2015, pp. 472-475.
[7] A. R. Smith and D. J. Brown, "Trajectory analysis of quadcopter UAV using software in the loop simulation," Journal of Intelligent & Robotic Systems, vol. 98, no. 3, pp. 475-490, 2023.
[8] T. Luukkonen, "Modelling and control of quadcopter," Independent Research Project in Applied Mathematics, School of Science, Mat-2.4108, Espoo, 2011.
[9] T. Oktay and O. Kose, "Dynamic modeling and simulation of quadrotor for different flight conditions," European Journal of Science and Technology, no. 15, pp. 132-142, 2019.
[10] A. Nagaty, S. Saeedi, C. Thibault, M. Seto, and H. Li, "Control and navigation framework for quadrotor helicopters," Journal of Intelligent and Robotic Systems, vol. 70, no. 1-4, pp. 1–12, 2013.
[11] A. Tayebi and S. McGilvray, "Attitude stabilization of a four-rotor aerial robot," in Proceedings of the 43rd IEEE Conference on Decision and Control, vol. 2, pp. 1216-1221, 2005.
[12] H. M. Elkholy and M. K. Habib, "Dynamic modeling and control techniques for a quadrotor," Handbook of Research on Advancements in Robotics and Mechatronics, IGI Global, 2015, doi: 10.4018/978-1-4666-7387-8.ch014.
[13] M. A. Braun, Numerical Methods for Physics, Cambridge University Press, 2008.
[14] M. Newman, Computational Physics: Problem Solving with Python, Pearson Education, 2012
[15] M. A. Demba, N. Senu, and F. Ismail, “Trigonometrically-fitted explicit four-stage fourth-order Runge–Kutta–Nyström method for the solution of initial value problems with oscillatory behavior,” Global Journal of Pure and Applied Mathematics, vol. 12, no. 1, pp. 67–80, 2016.
[16] V. Singh, “Estimation of Error in Runge-Kutta Fourth Order Method,” Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR), vol. 5, no. 2, 2018, Art. no. b1590.
[17] V. Chauhan and P. K. Srivastava, “Computational Techniques Based on Runge-Kutta Method of Various Order and Type for Solving Differential Equations,” International Journal of Mathematical, Engineering and Management Sciences, vol. 4, no. 2, pp. 375–386, 2019.
DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.12451
Các bài báo tham chiếu
- Hiện tại không có bài báo tham chiếu