Luận văn: Xây dựng hệ thống điều khiển trực thăngkhông người lái giả lập bằng mô hình kết hợp ga – fl

Chia sẻ: Nguyen Bao Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

124
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thuật giải di truyền và Logic mờ là những kỹ thuật rất được chú ý trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Sự kết hợp hai kỹ thuật này rất được ưa chuộng trong điều khiển tự động, đóng góp cho nhân loại những ứng dụng hữu ích, có thể thay thế cho con người thực hiện các công việc khó khăn, nguy hiểm. Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi tìm hiểu, nghiên cứu về Thuật giải di truyền, Logic mờ và ứng dụng sự kết hợp của hai kỹ thuật này cho bài toán : Xây dựng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Xây dựng hệ thống điều khiển trực thăngkhông người lái giả lập bằng mô hình kết hợp ga – fl

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TRI THỨC NGUYỄN THANH BÌNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRỰC THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁI GIẢ LẬP BẰNG MÔ HÌNH KẾT HỢP GA – FL KHOÁ LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC TP. HCM, NĂM 2005
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TRI THỨC NGUYỄN THANH BÌNH - 0112174 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRỰC THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁI GIẢ LẬP BẰNG MÔ HÌNH KẾT HỢP GA – FL KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS. LÊ HOÀNG THÁI NIÊN KHÓA 2001 - 2005
Lời cảm ơn ---------------------------------------------------------------------------------------------- LỜI CẢM ƠN ---oOo--- Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả Thầy Cô trong khoa Công nghệ Thông tin trường Đại học Khoa học Tự nhiên, những người đã tận tâm truyền dạy những kiến thức quý báu cho chúng em. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Hoàng Thái, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian qua. Những lời chỉ dẫn, những tài liệu và sự khích lệ của Thầy đã giúp em rất nhiều để hoàn thiện luận văn này. Xin cảm ơn bác Nguyễn Đình Sáo – Căn cứ trưởng ga trực thăng sân bay Tân Sơn Nhất thuộc Công ty bay dịch vụ Miền Nam – đã giúp cháu rất nhiều trong việc tìm kiếm tài liệu, kiến thức về máy bay trực thăng. Xin gởi lời cảm ơn rất nhiều đến toàn thể gia đình, bạn bè. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2005 Nguyễn Thanh Bình ----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. Giáo viên hướng dẫn TS. Lê Hoàng Thái ----------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------- NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. Giáo viên phản biện ThS. Đinh Nguyễn Anh Dũng ----------------------------------------------------------------------------------------------
Mục lục ---------------------------------------------------------------------------------------------- MỤC LỤC ---oOo--- Lời cảm ơn Đề cương chi tiết Mục lục Danh sách hình, bảng, từ viết tắt Tóm tắt luận văn Mở đầu Chương 1. Mô hình kết hợp Thuật giải di truyền – Logic mờ ............................................1 1.1.Giới thiệu…………………………………………….…………………………….…2 1.2. Kết hợp Thuật giải di truyền và Logic mờ trong thực tế………………………….…2 Kết hợp GA và FL trong việc điều khiển trực thăng không người lái.............................3 Sơ đồ giải quyết bài toán…………………………….………………………………....4 1.3. Kết luận chương 1........................................................................................................4 Chương 2. Tổng quan về hệ thống điều khiển trực thăng không người lái………………...5 2.1. Giới thiệu……………………………………………………………..……………....6 2.2. Các vấn đề trong việc điều khiển trực thăng .………………………………………..8 2.3. Biến trạng thái (state variables)……………………………………………………..11 2.4. Sơ đồ hệ thống điều khiển ………………………………………………………….14 2.4.1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển máy bay trực thăng ………………….14 2.4.2. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển logic mờ …...…………………………….………14 2.5. Kết luận chương 2......................................................................................................15 Chương 3. Điều khiển bay tự động bằng bộ luật logic mờ ……………………... ………16 3.1. Giới thiệu……………………………………………………………………………17 3.2. Cấu trúc bộ điều khiển logic mờ …………………………………………………...17 3.2.1. Bộ điều khiển mờ cổ điển và bộ điều khiển mờ phân tán ……………………17 3.2.2. Ứng dụng bộ điều khiển phân tán để thiết kế bộ điều khiển logic mờ ................18 3.2.3. Biến đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển logic mờ ……………………………22 ----------------------------------------------------------------------------------------------
Mục lục ---------------------------------------------------------------------------------------------- 3.2.4. Bộ luật tổng quát ..…….......……………………………………………………24 3.3. Thiết kế bộ luật tổng quát …..……………………………………………………...25 3.4. Kết luận chương 3......................................................................................................26 Chương 4. Phương pháp mở rộng bộ luật điều khiển bằng Thuật giải di truyền………....27 4.1. Giới thiệu …………………………………………………………….……………..28 4.2. Sự mã hoá biến và xây dựng hàm thích nghi…..……………….…………………..29 4.2.1. Mã hoá biến……………………………………………………………………..29 4.2.2. Xây dựng hàm thích nghi……………………………………………………….29 4.3 Kết luận chương 4.......................................................................................................30 Chương 5. Giải quyết bài toán.……………………..…………………....……………….31 5.1. Giới thiệu………………………………………………………...…………………32 5.2. Xây dựng bộ luật cơ bản ...……....…………………………………………………32 5.2.1. Sơ đồ thuật toán...........…………………………………………………………32 5.2.2. Mô tả sơ đồ.….……..…………………………………….….……..…………..32 5.2.3. Xây dựng bộ luật cơ bản………………………….….…………………………32 5.3. Mở rộng bộ luật cơ bản………………………….….………………………………34 5.3.1. Sơ đồ thuật toán…………….….…………….….…………….….…………….34 5.3.2. Xây dựng bộ luật cơ bản…………….….…………….….…………….….……34 5.4. Quá trình ra quyết định của bộ điều khiển …………….….…………….….………36 5.5. Kết quả thử nghiệm.….………………………….….…………………………........40 5.5.1 Xây dựng bộ luật cơ bản…..….…………………………………………………40 5.5.2. Mở rộng bộ luật cơ bản........................................ ……………………………...40 5.5.3. Điều khiển trực thăng .......... …………………………………………………...41 5.6. Kết luận chương 5......................................................................................................45 Kết luận và hướng phát triển………..………………………………………………….46 Kết luận…………………………….……..……………………………..………………46 Hướng phát triển……………………….…..……………………………………………46 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………………47 ----------------------------------------------------------------------------------------------
Mục lục ---------------------------------------------------------------------------------------------- Phụ lục A. Thuật giải di truyền. . . . . .. . .. . . …………………………………………….48 Phụ lục B. Logic mờ............................................................................................................58 Phụ lục C. Các màn hình giao diện……………………………………………………….62 Phụ lục D. Thiết kế luật cho từng khối...............................................................................68 Phụ lục E. Bộ luật tổng quát (414 luật) trong điều khiển trực thăng….…...……………..81 Phụ lục F. Một số đoạn code chính trong chương trình……………………….………….89 ----------------------------------------------------------------------------------------------
Danh sách hình, bảng, từ viết tắt ---------------------------------------------------------------------------------------------- • DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ giải quyết bài toán....................................................................................................4 Hình 2.1. Lực không khí sản sinh quanh máy bay trực thăng............................................................9 Hình 2.2.a. Cấu trúc điều khiển của máy bay trực thăng...................................................................9 Hình 2.2.b. Ba bộ phận điều khiển chính trong khoang lái của trực thăng.......................................10 Hình 2.3. Góc nghiêng (pitch)...........................................................................................................13 Hình 2.4. Góc lệch (yaw)..................................................................................................................13 Hình 2.5. Góc lộn vòng (roll)............................................................................................................14 Hình 3.1. Bộ điều khiển mờ cổ điển và bộ điều khiển phân tán.......................................................17 Hình 3.2. Vùng điều khiển cần gạt theo chiều ngang của bộ điều khiển mờ....................................19 Hình 3.3. Vùng điều khiển cần gạt theo chiều dọc của bộ điều khiển mờ........................................19 Hình 3.4. Vùng điều khiển bàn đạp của bộ điều khiển mờ...............................................................19 Hình 3.5. Vùng điều khiển cần nâng của bộ điều khiển mờ.............................................................19 Hình 5.1. Các bước tạo bộ luật cơ bản..............................................................................................32 Hình 5.2. Dùng GA tạo bộ luật mở rộng...........................................................................................34 • DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1. Mô tả đầu vào của mỗi khối điều khiển mờ......................................................................23 Bảng 3.2. Mô tả đầu ra và tổng số luật của mỗi khối điều khiển mờ................................................24 • DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT GA : Genetic Algorithms ( Thuật giải di truyền ) FL : Fuzzy Logic ( Logic mờ ) N : Negative St : Stable P : Postive Sm : Small M : Medium NB : Negative Big NM : Negative Medium NS : Neagative Small Z : Zero PS : Positive Small PM : Positive Medium PB : Positive Big ----------------------------------------------------------------------------------------------
Tóm tắt luận văn ---------------------------------------------------------------------------------------------- TÓM TẮT LUẬN VĂN Thông tin chung về đề tài: Tên đề tài: Xây dựng hệ thống điều khiển trực thăng không người lái giả lập bằng mô hình kết hợp GA – FL GVHD: TS. Lê Hoàng Thái Sinh viên thực hiện: MSSV: 0112174 Họ và tên: Nguyễn Thanh Bình Tóm tắt nội dung luận văn: - Tìm hiểu lý thuyết về Thuật giải di truyền và Logic mờ. - Nghiên cứu các vấn đề trong điều khiển máy bay trực thăng. - Thiết kế cấu trúc bộ điều khiển logic mờ cho máy bay trực thăng. - Ứng dụng Logic mờ để xây dựng bộ luật điều khiển cho máy bay trực thăng. - Mở rộng bộ luật điều khiển bằng Thuật giải di truyền. - Xây dựng chương trình giả lập trực thăng bay không người lái trên môi trường Visual C++ 6.0 Một số từ khóa chính liên quan đến nội dung đề tài: Fuzzy Logic, Genetic Algorithms, Helicopter, Flight Control. Lĩnh vực áp dụng: Điều khiển tự động Các thuật toán, phương pháp, quy trình chính được nghiên cứu, ứng dụng trong đề tài - Fuzzy Logic - Genetic Algorithms Các công cụ, công nghệ chính được nghiên cứu, ứng dụng trong đề tài Thư viện OpenGL. Xác nhận của GVHD TS. Lê Hoàng Thái ----------------------------------------------------------------------------------------------
Mở đầu ---------------------------------------------------------------------------------------------- MỞ ĐẦU ---o0o--- Thuật giải di truyền (Genetic Algorithms_GA) và Logic mờ (Fuzzy Logic_FL) là những kỹ thuật rất được chú ý trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Sự kết hợp hai kỹ thuật này rất được ưa chuộng trong điều khiển tự động, đóng góp cho nhân loại những ứng dụng hữu ích, có thể thay thế cho con người thực hiện các công việc khó khăn, nguy hiểm. Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi tìm hiểu, nghiên cứu về Thuật giải di truyền, Logic mờ và ứng dụng sự kết hợp của hai kỹ thuật này cho bài toán : Xây dựng hệ thống điều khiển trực thăng không người lái giả lập bằng mô hình kết hợp GA - FL. Xét về bố cục, luận văn được tổ chức như sau : - Chương 1: Trình bày sự kết hợp của hai kỹ thuật này trong thực tế và trong bài toán điều khiển trực thăng không người lái. - Chương 2: Giới thiệu hệ thống điều khiển và các vấn đề liên quan đến điều khiển trực thăng. - Chương 3: Giới thiệu cấu trúc bộ điều khiển logic mờ và thiết kế bộ luật điều khiển tổng quát cho máy bay trực thăng. - Chương 4: Trình bày phương pháp mở rộng bộ luật cơ bản thành bộ luật mở rộng. - Chương 5: Ứng dụng hai kỹ thuật vào giải quyết bài toán. Tính khoa học của mô hình kết hợp GA-FL được chỉ ra thông qua các thuật toán đề xuất trong luận văn (tạo bộ luật cơ bản bằng FL, mở rộng bộ luật cơ bản bằng GA…) Tính khả thi của mô hình đề xuất trong luận văn thể hiện qua ứng dụng: chương trình giả lập điều khiển trực thăng không người lái. ----------------------------------------------------------------------------------------------
Chương 1 ---------------------------------------------------------------------------------------------- CHƯƠNG 1 MÔ HÌNH KẾT HỢP THUẬT GIẢI DI TRUYỀN - LOGIC MỜ 1.1. Giới thiệu 1.2. Kết hợp Thuật giải di truyền và Logic mờ trong thực tế 1.3. Kết luận ---------------------------------------------------------------------------------------------- 1
Chương 1 : Mô hình kết hợp Thuật giải di truyền – Logic mờ ---------------------------------------------------------------------------------------------- 1.1. Giới thiệu : Thuật giải di truyền và Logic mờ đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực Trí tuệ Nhân tạo. Những kỹ thuật này được phát triển vào gần cuối thế kỷ 20, và thành công của nó trong khoa học khiến con người luôn nghiên cứu phát triển và tìm cách kết hợp chúng lại. Tổng quan về Thuật giải di truyền Logic mờ tham khảo ở phần phục lục A và B. Chương 1 sẽ giới thiệu về sự kết hợp của hai kỹ thuật này trong thực tế, mục đích của luận văn và sơ đồ giải quyết bài toán. 1.2. Kết hợp Thuật giải di truyền và Logic mờ trong thực tế :[2] Do Logic mờ dựa trên kinh nghiệm để tạo luật, do đó việc chọn lựa các luật thích nghi cho vấn đề rất là nan giải. Logic mờ đã được bổ túc với những phương pháp truy tìm và chọn lựa giải pháp tối ưu của GA. Chuck Karr, thuộc cơ quan khai mỏ của Hoa Kỳ (U.S. Bureau of Mines), là một trong những người tiên phong khai thác ưu điểm của hai kỹ thuật GA và Logic mờ. Khởi đầu bằng luận án tiến sĩ về đề tài sử dụng GA và Logic mờ để điều khiển các dụng cụ điện tử trong lĩnh vực khai thác quặng mỏ, sau đó Chuck Karr đã dùng những hiểu biết này để điều khiển phi thuyền đáp tại các trạm trên không gian. Cách xa nhau hàng triệu dặm, trung tâm điều khiển tại địa cầu không thể nào theo dõi và điều khiển các phi thuyền, do đó các phi thuyền phải dựa vào Logic mờ và Thuật giải di truyền để nhận định tình hình và tìm ra giải pháp tối ưu để tồn tại trong không gian đầy những chuyển biến bất thường. Trong lĩnh vực thương mại, tiền tệ người ta đã dùng các chương trình tin học kết hợp Logic mờ và GA cho các công việc đầu tư hay tiếp thị. Và trong luận văn này, chúng tôi đã dùng sự kết hợp này cho việc xây dựng hệ thống điều khiển máy bay không người lái (giả lập). ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2
Chương 1 : Mô hình kết hợp Thuật giải di truyền – Logic mờ ---------------------------------------------------------------------------------------------- * Kết hợp GA và FL trong việc điều khiển trực thăng không người lái: Để điều khiển máy bay một cách tự động, thì ta cần có bộ điều khiển logic mờ (fuzzy logic controller). Bộ điều khiển thường rất phức tạp do việc lái máy bay một cách tự động là rất khó. Trên thực tế, các nhiệm vụ điều khiển được chia ra thành những bộ phận điều khiển riêng lẻ, mỗi bộ phận có những luật riêng và gắn liền với những hàm thành viên.Vì bộ điều khiển logic mờ rất rộng, và cả những luật thi hành trong những bộ phận điều khiển riêng lẻ cũng không cần đến người phi công, nên rất cần có một kỹ thuật hiệu quả trong việc viết ra những luật hữu dụng. GA được dùng để khám phá những luật và cung cấp chúng cho bộ điều khiển của máy bay trực thăng. Như vậy, GA đã chứng minh khả năng tìm kiếm hiệu quả trong việc xác định luật cho bộ điều khiển logic mờ. Luận văn này mô tả cấu trúc bộ điều khiển logic mờ của máy bay trực thăng, cung cấp chi tiết việc xây dựng bộ luật điều khiển, áp dụng GA để tìm kiếm luật, và kết quả là chương trình giả lập điều khiển máy bay không người lái (thử nghiệm). ---------------------------------------------------------------------------------------------- 3
Chương 1 : Mô hình kết hợp Thuật giải di truyền – Logic mờ ---------------------------------------------------------------------------------------------- * Sơ đồ giải quyết bài toán: Bộ luật tổng quát Dữ liệu ban đầu (dữ liệu thử Lựa chọn luật Mờ hoá nghiệm đã biết) Bộ luật cơ bản GA Bộ luật mở rộng FL Dữ liệu nhập Điều khiển hoạt động trực thăng Hình 1.1. Sơ đồ giải quyết bài toán 1.3. Kết luận chương 1 : Chương 1 giới thiệu mô hình kết hợp Thuật giải di truyền – Logic mờ trong thực tế, tiến tới áp dụng mô hình này cho bài toán xây dựng hệ thống điều khiển trực thăng không người lái. ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4
Chương 2 ---------------------------------------------------------------------------------------------- CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRỰC THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁI 2.1. Giới thiệu 2.2. Các vấn đề trong việc điều khiển trực thăng 2.3. Biến trạng thái (state variables) 2.4. Sơ đồ hệ thống điều khiển 2.5. Kết luận ---------------------------------------------------------------------------------------------- 5
Chương 2 : Tổng quan về hệ thống điều khiển trực thăng không người lái ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1. Giới thiệu: [1] Trên thực tế, có những chuyến bay (cả trong quân sự lẫn thương mại) đặt người phi công và máy bay vào tình trạng nguy hiểm như việc kiểm tra khả năng bay lượn của một loại máy bay mới sáng chế, kiểm tra tốc độ tối đa khi máy bay lao đi với vận tốc nhanh hơn vận tốc âm thanh,…. Trong những trường hợp như vậy, chúng ta nên có một hệ thống điều khiển tự động lái thay cho người phi công. Có rất nhiều thuật giải được sử dụng cho việc điều khiển máy bay trực thăng. Tuy nhiên, những thuật giải này chỉ có thể dùng cho mỗi loại máy bay riêng biệt; chúng hoàn toàn phải thiết kế lại cho mỗi loại trực thăng mà chúng được sử dụng. Việc cài đặt một thuật giải điều khiển bay có thể dễ dàng thích ứng với nhiều loại trực thăng sẽ tiết kiệm cho ngành công nghiệp máy bay trực thăng, các nhà sản xuất vũ khí, và quân đội một khoản tiền lớn. Đồng thời đánh dấu một bước ngoặc trong lĩnh vực điều khiển bay tự động của máy bay trực thăng. Hệ thống điều khiển mờ (fuzzy control system), hay bộ điều khiển logic mờ (fuzzy logic controller) ngày càng trở nên phổ biến vào những năm cuối thế kỷ 20. Những hệ thống này đã được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như: hoá học, khai khoáng mỏ, và công nghệ vũ trụ, …. Gần đây, nhiều thuật toán đã ra đời và phát triển trợ giúp việc tự động thích ứng của bộ điều khiển logic mờ với những biến đổi khác nhau. Procyk và Mamdani là những người tiên phong trong việc xây dựng bộ điều khiển logic mờ có khả năng tự thích nghi. Tiếp sau, Karr và cộng sự của ông đã thành công trong việc sử dụng Thuật giải di truyền để xây dựng những bộ điều khiển logic mờ tự thích nghi trong những điều kiện thực tế. Bộ điều khiển logic mờ là giải pháp mở, nó có thể ứng dụng rộng rãi trên nhiều loại máy bay khác nhau. Dữ liệu cho việc thiết kế bộ điều khiển ---------------------------------------------------------------------------------------------- 6
Chương 2 : Tổng quan về hệ thống điều khiển trực thăng không người lái ---------------------------------------------------------------------------------------------- logic mờ được lấy từ việc phỏng vấn những phi công có kinh nghiệm. Những thông tin và kiến thức thu được từ người phi công được chuyển đổi về định dạng luật quyết định áp dụng trong hệ điều khiển mờ. Tương lai bộ điều khiển logic mờ dần dần sẽ thay thế người phi công trong những nhiệm vụ bay nguy hiểm, và có khả năng áp dụng cho nhiều loại máy bay khác nhau. Việc điều khiển máy bay được chia nhỏ thành các nhiệm vụ cho từng bộ điều khiển riêng biệt. Những bộ điều khiển logic mờ riêng biệt này được hình thành với 4 tiêu chí liên quan đến lái máy bay : (1) bay hướng ngang, (2) bay hướng thẳng đứng, (3) bay hướng xuống, (4) bay hướng lên. Việc chia nhỏ các chức năng giúp ta giảm bớt kích cỡ của tập luật. Tuy nhiên, việc chia nhỏ này không làm giảm kích cỡ bộ luật tới mức những luật đều thực sự rõ ràng. Vì thế rất cần kỹ thuật để xác định những luật thích hợp. GA đã được sử dụng thành công trong việc xác định những luật quyết định hiệu quả cho bộ điều khiển logic mờ. GA là thuật giải tìm kiếm dựa trên cơ chế tiến hoá tự nhiên. Chúng tìm kiếm lời giải trong không gian lớn mà không cần đến thông tin phát sinh. Tính tiện dụng đó làm chúng rất có hiệu quả trong việc tìm kiếm luật cho bộ điều khiển trực thăng. Đồng thời, hàm thích nghi đã hướng dẫn GA tìm kiếm đúng hướng, làm tối ưu cả thời gian lẫn năng lượng cùng một lúc. Khả năng này không phải lúc nào cũng có trong đa số các thuật giải điều khiển tối ưu. Luật văn đề cập việc xây dựng bộ điều khiển logic mờ cho trực thăng UH-1H. Mặc dù hệ thống điều khiển chưa thích ứng với những máy bay khác, nhưng cấu trúc thì đủ linh hoạt và có khả năng thích ứng với nhiều loại trực thăng khác. Sau đây sẽ nói về các vấn đề thường gặp trong việc điều khiển trực thăng (mục 2.2), những biến trạng thái của máy bay trực thăng (mục 2.3), và cuối cùng là sơ đồ hệ thống điều khiển (mục 2.4). ---------------------------------------------------------------------------------------------- 7
Chương 2 : Tổng quan về hệ thống điều khiển trực thăng không người lái ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.2. Các vấn đề trong việc điều khiển trực thăng: [1] Bộ điều khiển máy bay được sử dụng trong những tình huống nguy hiểm, cả quân sự lẫn thương mại, là niềm khát khao để giúp cho người phi công tránh được những rủi ro. Đã nhiều năm, chiếc máy bay có cánh cố định “Drones” (máy bay không người lái) đã thi hành vai trò này, đặc biệt trong lĩnh vực quân sự. Tuy nhiên, trong trường hợp cần có một loại máy bay thực hiện thao diễn trong một phạm vi hẹp, hay duy trì bay tại một vị trí chỉ định trong một khoảng thời gian dài thì một trực thăng không người lái là phù hợp hơn cả. Tuy nhiên điều khiển trực thăng thì khó hơn nhiều so với điều khiển máy bay (có cánh cố định). Khó khăn lớn nhất trong việc xây dựng bộ điều khiển cho trực thăng là loại bỏ sự mất ổn định và các ngẫu lực vốn có của trực thăng. Nếu người phi công buông thả việc điều khiển máy bay có cánh cố định, thì máy bay sẽ dần dần đạt đến trạng thái bay ổn định sau đó. Nhưng điều này thì không đúng với máy bay trực thăng. Nếu không có những điều khiển chính xác, trực thăng sẽ đi ra khỏi trạng thái ổn định. Động lực bay của trực thăng là những cặp ngẫu lực và nó khác nhau từ máy bay này sang máy bay khác cũng như từ vùng bay này sang vùng bay khác. Ngẫu lực một phần là do mômen hồi chuyển lớn được tạo ra bởi cánh quạt chính. Bất cứ một chuyển động bay xuống về phía trước nào (bay “chúi mũi”) đều khiến trực thăng quay tròn sang bên phải. Sự điều khiển như vậy gây ra những hiệu ứng khí động lực học, sản sinh ra ngẫu lực. ---------------------------------------------------------------------------------------------- 8
Chương 2 : Tổng quan về hệ thống điều khiển trực thăng không người lái ---------------------------------------------------------------------------------------------- Hình 2.1. Lực không khí sản sinh quanh máy bay trực thăng. Trong cấu hình trực thăng đơn giản như Hình 2.1, thân trực thăng được nâng lên nhờ cánh quạt chính (main rotor) cung cấp lực nâng. Cánh quạt đuôi được thiết kế để chống lại lực xoắn do sự phản hồi của không khí với cánh quạt chính. Hình 2.2. a) Cấu trúc điều khiển của máy bay trực thăng. [10] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 9