Κατασκευή και έλεγχος εργαστηριακού τετρακόπτερου (Bachelor thesis)
Ιωσηφίδης, Δημήτριος/ Αλβανός, Νικόλαος
The purpose of this thesis is the construction and position’s control of a quadcopter. First of all, there is a presentation of the necessary parts for its assembly as well as of the control methods used. The first thing to be done after the completion of the construction was a test flight in order to identify the mathematical model of the system. Based on the results of identification, the system was approached as a first order system. After the identification is done, it’s now possible to design controllers. The first attempt to control the quadcopter was accomplished by implementing a proportional-integral controller (PI), using four different methods. Afterwards, a second order system is considered necessary to be found. The design methods of a proportional-derivative controller (PD), a proportional-integral-derivative controller (PID) and the application of all necessary filters are the presented. Finally, the three controllers (PI, PD, PID) will be compared, and a reference for possible optimizations will be made.
| Institution and School/Department of submitter: | Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών / Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού |
| Keywords: | Τετρακόπτερο;Κατασκευές;Quadcopter |
| Description: | Σκοπός της συγκεκριμένης πτυχιακής εργασίας είναι η κατασκευή και ο έλεγχος θέσης ενός εργαστηριακού τετρακόπτερου (quadcopter). |
| URI: | http://195.251.240.227/jspui/handle/123456789/11259 |
| Table of contents: | 1 Ιστορική εξέλιξη ιπτάμενων οχημάτων 1 1.1 Η βασική ιδέα 1 1.2 Η πρώτη πραγματική πτήση μη επανδρωμένου 2 1.3 Μη επανδρωμένα σταθερού πτερυγίου 2 1.4 Τετρακόπτερο 2 1.5 Μη επανδρωμένα αεροσκάφη 3 1.6 Έλεγχος μη επανδρωμένων 3 1.7 Χρήση των μη επανδρωμένων 3 1.8 Κατηγορίες μη επανδρωμένων 4 1.9 Πλεονεκτήματα των μη επανδρωμένων 6 1.10 Βασικοί σχηματισμοί του τετρακόπτερου και κινήσεις στο χώρο 6 1.10.1 Σχηματισμός + 7 1.10.2 Σχηματισμός x 8 2 Περιγραφή της κατασκευής και των εξαρτημάτων της 10 2.1 Arduino 10 2.1.1 Τροφοδοσία Arduino 11 2.1.2 Περιγραφή βασικών ακροδεκτών 11 2.3 Περιγραφή Brushless DC 11 2.3.1 Πλεονεκτήματα 12 2.4 Electronic Speed Controller (ESC) 13 2.4.1 Βασικά στοιχεία του (ESC) 14 2.4.2 Λειτουργία ESC 14 2.4.3 Οδήγηση Κινητήρων (BLDC) 15 2.5 Προπέλες 16 2.5.1 Βασικά χαρακτηριστικά 17 2.5.2 Πως επηρεάζει το μέγεθος της προπέλας 17 2.6 Τροφοδοτικό 18 2.6.1 Παλμοτροφοδοτικό 18 2.7 Αισθητήριο απόστασης 19 2.7.1 Αρχή λειτουργίας αισθητηρίου HC–SR04 21 2.8 Η επιλογή των υλικών 21 2.9 Κυκλωματική διάταξη ελέγχου 23 2.10 Μέρη της κατασκευής 24 3 Θεωρία ελεγκτών και αναγνώριση του συστήματος 26 3.1 Βασική θεωρία ελεγκτών 26 3.2 Αναγνώριση του συστήματος 30 4 Σχεδίαση αναλογικού-ολοκληρωτικού ελεγκτή (PI) και σύγκριση προσομοίωσης με πειραματικά αποτελέσματα 34 4.1 Κατάργηση αρχικού πόλου 34 4.1.1 Βηματική είσοδος 36 4.1.2 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 39 4.2 Κατάργηση νέου πόλου (ολοκληρωτή) 41 4.2.1 Βηματική είσοδος 43 4.2.2 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 46 4.3 Τοποθέτηση του μηδενικού αριστερά των δύο πόλων 48 4.3.1 Βηματική είσοδος 50 4.3.2 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 52 4.4 Σχεδίαση σύμφωνα με το βέλτιστο πολυώνυμο (ΙΤΑΕ) 54 4.4.1 Βηματική είσοδος 57 4.4.2 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 60 4.5 Συμπεράσματα Κεφαλαίου 62 5 Αναγνώριση συστήματος δευτέρου βαθμού και σχεδίαση αναλογικού-διαφορικού ελεγκτή (PD) 65 5.1 Διαδικασία αναγνώρισης μοντέλου δευτέρου βαθμού 65 5.2 Σχεδίαση ελεγκτή PD σύμφωνα με το βέλτιστο πολυώνυμο (ΙΤΑΕ) 73 5.2.1 Εισαγωγή πρόδρασης στο σύστημα 76 5.2.2 Βηματική είσοδος 80 5.2.3 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 81 5.3 Συμπεράσματα Κεφαλαίου 82 6 Σχεδίαση αναλογικού-ολοκληρωτικού-διαφορικού ελεγκτή (PID) και χρήση φίλτρων. 84 6.1 Σχεδίαση PID σύμφωνα με το βέλτιστο πολυώνυμο (ΙΤΑΕ) 84 6.2 Θεωρία φίλτρων και επίδραση αυτών στο σύστημα 87 6.2.1 Ανάλυση του φίλτρου παραγώγου (N) 89 6.2.2 Βηματική είσοδος 90 6.2.3 Ανάλυση του συντελεστή στάθμισης 94 6.2.4 Βηματική είσοδος 95 6.2.5 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 99 6.2.6 Ανάλυση του φίλτρου εισόδου (Prefilter) 101 6.2.7 Βηματική είσοδος 104 6.2.8 Είσοδος ανωφέρεια (ράμπα) 107 6.3 Χώρος κατάστασης (State-Space) 109 6.4 Συμπεράσματα Κεφαλαίου 111 7 Παράρτημα Κώδικα – Μελλοντικές Βελτιστοποιήσεις 113 7.1 Βασικός κώδικας 113 7.2 Βελτιστοποιήσεις πτυχιακής 118 Βιβλιογραφία 120 |
| Appears in Collections: | Πτυχιακές Εργασίες |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| iosifidis kai alvanos.pdf | Πτυχιακή εργασία | 3.73 MB | Adobe PDF | View/Open |
Please use this identifier to cite or link to this item:
This item is a favorite for 0 people.
http://195.251.240.227/jspui/handle/123456789/11259
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
