TRANG THÔNG TIN NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI
VỀ MẶT HỌC THUẬT VÀ LÝ LUẬN CỦA LUẬN ÁN
Tên luận án: Nghiên cứu, xây dựng các giải pháp thiết lập và bám quỹ đạo nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động cho Quadrotor
Ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 9520203
Nghiên cứu sinh: Trần Lê Thăng Đồng
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.
Cán bộ hướng dẫn:
1. PGS.TS. Nguyễn Tuấn Minh, Đại học Thái Nguyên.
2. TS. Trần Thuận Hoàng, Đại học Duy Tân.
Những đóng góp của luận án về khoa học và thực tiễn:
Về mặt khoa học:
- Đề xuất và xây dựng được bộ điều khiển tổng hợp tách kênh gồm: bộ điều khiển Fuzzy PID với 42 luật chỉnh định riêng phù hợp với mô hình quadrotor đã thiết kế; bộ điều khiển vị trí bằng phương pháp dòng quang cải tiến giảm nhiễu nhờ trọng số cường độ tương quan pha làm tăng độ chính xác của của quá trình nội suy sub-pixel khi tính toán vector dịch chuyển, từ đó tăng chính xác của định vị và bộ điều khiển trạng thái bằng phương pháp backstepping cải tiến để hàm Lyapunov xác định dương hoàn toàn nhờ vào việc bổ sung thành phần bậc 2 của sai lệch điều khiển kết hợp với sai lệch trước đó tạo nên hệ ổn định hoàn toàn.
- Tổng hợp thành công ba phương pháp tiên tiến (MPC, SLSQP và JPS) để lập quỹ đạo UAV hiệu quả, chính xác và an toàn hơn trong môi trường cục bộ. Trong đó JPS được sử dụng để tìm đường đi. SLSQP tối ưu hóa chi tiết quỹ đạo để thỏa mãn các ràng buộc động lực học, tối ưu hóa thời gian và năng lượng. MPC đảm bảo UAV bám sát quỹ đạo trong thời gian thực và thích nghi khi có nhiễu hoặc chướng ngại vật. Phương pháp đã được kiểm nghiệm tính hiệu quả trên mô hình thực.
Về mặt thực tiễn:
Đề xuất và thực thi được một mô hình quadrotor đa cảm biến với các thông số kỹ thuật đã được lựa chọn để đạt được các tiêu chí tối ưu về mặt vật lý cũng đóng góp một phần vào việc nâng cao hiệu quả hoạt động của quadrotor trong môi trường được xem xét. Thiết bị có thể làm nền tảng để phát triển một số phương pháp tối ưu quá trình điều khiển quadrotor bao gồm các tiến trình cất cánh, bám quỹ đạo và lập quỹ đạo bay
INFORMATION ON NEW ACADEMIC AND THEORETICAL
CONTRIBUTIONS OF THE THESIS
Thesis’s Title: Research and development of trajectory planning and tracking methodologies to enhance the operational efficacy of Quadrotor.
Major: Electronics Engineering Code: 9520203
PhD Candidate: Tran Le Thang Dong
University: Thai Nguyen University of Technology (TNUT).
Science Instructor:
1. Assoc. Prof. Dr. Nguyen Tuan Minh, Thai Nguyen University.
2. Dr. Tran Thuan Hoang, Duy Tan University.
The contributions of thesis on science and practice, including:
Scientifically:
- A decoupled integrated control system has been proposed and constructed, comprising: a Fuzzy PID controller with 42 specific tuning rules suitable for the designed quadrotor model; a position controller using an improved optical flow method that reduces noise through phase correlation intensity weighting, enhancing the accuracy of sub-pixel interpolation in displacement vector calculation, thereby improving positioning precision; and a state controller based on a modified backstepping method that ensures complete positive definiteness of the Lyapunov function by incorporating a second-order term of the control error combined with the previous error, resulting in a fully stable system.
- Three advanced methods (MPC, SLSQP, and JPS) have been successfully integrated to plan UAV trajectories more efficiently, accurately, and safely in local environments. Specifically, JPS is used for global pathfinding, SLSQP optimizes the trajectory in detail to satisfy dynamic constraints, optimizing time and energy, while MPC ensures the UAV closely follows the trajectory in real-time and adapts to disturbances or unexpected obstacles. The method has been tested for effectiveness on a physical model.
Practically:
Proposing and implementing a multi-sensor quadrotor model with carefully calculated technical parameters to meet physically optimized criteria; hardware improvements also contributed to enhancing the quadrotor’s operational efficiency in the considered environment. The device can serve as a platform for developing several optimized control methods for quadrotor operations, including takeoff, trajectory tracking, and flight path planning.
Nguồn: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.
