FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ MULTIKOPTÉRY. Ing. Vlastimil Kříž

Podobné dokumenty
QUADROTORY. Ing. Vlastimil Kříž

Dynamika tuhého tělesa. Petr Šidlof

Dynamika vozidla Hnací a dynamická charakteristika vozidla

Definice 28 (Ortogonální doplněk vektorového podprostoru). V k V n ; V k V. (Pech:AGLÚ/str D.5.1)

Dynamika tuhého tělesa

Matematické základy fotogrammetrie, souřadnicové soustavy, transformace

Inerciální a neinerciální soustavy

Mechanika

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

Vnitřní energie ideálního plynu podle kinetické teorie

SEBELOKALIZACE MOBILNÍCH ROBOTŮ. Tomáš Jílek

Směrové řízení vozidla

Veronika Drobná VB1STI02 Ing. Michalcová Vladimíra, Ph.D.

i β i α ERP struktury s asynchronními motory

7. SEMINÁŘ Z MECHANIKY

1. kapitola. Vnitřní síly v průřezu prostorového prutu. Janek Faltýnek SI J (43) Teoretická část: Stavební mechanika 2.

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ strojní součásti. Přednáška 5

m cyklotronová frekvence

Řízení pohybu manipulátoru

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

Transformace (v OpenGL) příklady a knihovna GLM

Na obrázku je nakreslen vlak, který se pohybuje po přímé trati, nakresli k němu vhodnou souřadnou soustavu. v

Vlastní čísla a vlastní vektory

6.1 Shrnutí základních poznatků

Kap. 3 Makromechanika kompozitních materiálů

Geometrické transformace pomocí matic

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony

qb m cyklotronová frekvence

MĚŘENÍ NA ASYNCHRONNÍM MOTORU

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Na obrázku je nakreslený vlak, který se pohybuje po přímé trati, nakresli k němu vhodnou souřadnou soustavu. v

Popis polohy tělesa. Robotika. Vladimír Smutný. Centrum strojového vnímání. České vysoké učení technické v Praze

Soustava hmotných bodů

1.6.7 Složitější typy vrhů

Přímá a inverzní kinematika manipulátoru pro NDT (implementační poznámky) (varianta 2: RRPR manipulátor)

10. PŘEVODY S OZUBENÝMI KOLY 10. TRANSMISSION WITH GEAR WHEELS

Pohyby částic ve vnějším poli A) Homogenní pole. qb m. cyklotronová frekvence. dt = = 0. 2 ω PČ 1

ŘÍDICÍ SYSTÉM VZDUŠNÉHO PRŮZKUMNÉHO PROSTŘEDKU PRO VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ

Relativita I příklady

Mechanika tuhého tělesa

Semestrální Projekt 1 Měření rychlosti projíždějících vozidel za použití jedné kalibrované kamery

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.

FYZIKA I. Pohyb setrvačníku. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

ω JY je moment setrvačnosti k ose otáčení y

Mechatronické systémy struktury s asynchronními motory

FYZIKA I. Složené pohyby (vrh šikmý)

Matematika I 12a Euklidovská geometrie

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE DYNAMIKA ROTUJÍCÍCH SYSTÉMŮ

ď š š ž ž ž Ó ž ď Ó š š ď Ť č č ť š ď Ť Ř š š č šš č ď ď Ť ž č Ť Ť Ť ď Š Í š Ť ď Ě Ť š ž ž č ž Ť ž Š Ť č č č Í ž š Š Í š ž ď Ť š ž č č Ť ž č š Ťš Ť č

1. Regulace otáček asynchronního motoru - skalární řízení

vzdálenost těžiště (myslí se tím těžiště celého tělesa a ne jeho jednotlivých částí) od osy rotace

11. cvičení z Matematiky 2


ZÁKLADNÍ PARAMETRY GYROSKOPU

Robotické architektury pro účely NDT svarových spojů komplexních potrubních systémů jaderných elektráren

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela analýza obvodů s regulárními prvky

1. Cvičení: Opakování derivace a integrály

M5. ODHAD A ŘÍZENÍ ORIENTACE MULTIKOPTÉRY

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

Digital Control of Electric Drives. Vektorové řízení asynchronních motorů. České vysoké učení technické Fakulta elektrotechnická

úvod do teorie mechanismů, klasifikace mechanismů vazby, typy mechanismů,

Vliv přepravovaných nákladů na jízdní vlastnosti vozidel

Odchylka ekliptiky od roviny Galaxie

Z teorie je nutné znát pojmy: lineární funkcionál, jádro, hodnost a defekt lineárního funkcionálu. Také využijeme 2. větu o dimenzi.

Ě Č ě Š Í Č Ě ě č ň

Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

ÚVOD DO DYNAMIKY HMOTNÉHO BODU

VÝZNAM VLASTNÍCH FREKVENCÍ PRO LOKALIZACI POŠKOZENÍ KONZOLOVÉHO NOSNÍKU

Vliv konfigurace obráběcího stroje na jeho prostorovou geometrickou přesnost

Analýza napjatosti PLASTICITA

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

6 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ

Technická mechanika - Statika

Pružnost a pevnost I

2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil

Pohyb tělesa, základní typy pohybů, pohyb posuvný a rotační. Obsah přednášky : typy pohybů tělesa posuvný pohyb rotační pohyb geometrie hmot

Stavební statika. Cvičení 1 Přímková a rovinná soustava sil. Goniometrické funkce. Přímková a rovinná soustava sil. 1) Souřadný systém

SEZNÁMENÍ S PROJEKTEM AMA AUTONOMOUS MAPPING AIRSHIP

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

SIMULACE A ŘÍZENÍ LÉTAJÍCÍHO ROBOTA

FYZIKA 3. ROČNÍK. Vlastní kmitání oscilátoru. Kmitavý pohyb. Kinematika kmitavého pohybu. y m

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

VY_32_INOVACE_G hmotnost součástí konajících přímočarý vratný pohyb (píst, křižák, pístní tyč, část ojnice).

Rovinná napjatost a Mohrova kružnice

Mechanika letu. Tomáš Kostroun

7 Lineární elasticita

Příklad 1.3: Mocnina matice


Matematicko-fyzikální model vozidla

Pohybová energie pro translační pohyb

MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

Kinematika. Kinematika studuje geometrii pohybu robotu a trajektorie, po kterých se pohybují jednotlivé body. Klíčový pojem je poloha.

MODELOVÁNÍ VLASTNOSTI BEZKARDANOVÝCH INERCIÁLNÍCH NAVIGAČNÍCH SYSTÉMU MODELLING OF THE FEATURES OF STRAPDOWN INERTIAL NAVIGATION SYSTEMS

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,



V soustavě N hmotných bodů působí síly. vnější. vnitřní jsou svázány principem akce a reakce

Transkript:

FAKULTA ELEKTROTECHNKY A KOMUNKAČNÍCH TECHNOLOGÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V BRNĚ MULTKOPTÉRY ng. Vlastiil Kříž Koplení inoace studijních prograů a šoání kalit ýuk na FEKT VUT Brně OP VK CZ.1.07/2.2.00/28.0193 Břeen 2015 Únor 2017

2 Multikoptéra (dron, X-rotor, X-copter...) Zdroj: http://www.ainc.co Zdroj: http://usaircraftpics.blogspot.co/2012/01/ q-8b-na-unanned-aerial-ehicle.htl Zdroj: http://www.autoatiace.c/article.php?a=1016 Zdroj: http://science.howstuffworks.co/predator.ht Zdroj: http://www.icrodrones.co

3 Multikoptéra (dron, X-rotor, X-copter...) ožnost isu iniu pohbliých součástek dobrý poěr elikost/nosnost Zdroj: http://www.ainc.co Zdroj: http://usaircraftpics.blogspot.co/2012/01/ q-8b-na-unanned-aerial-ehicle.htl Zdroj: http://www.autoatiace.c/article.php?a=1016 Zdroj: http://science.howstuffworks.co/predator.ht Zdroj: http://www.icrodrones.co

Princip letu quadrotoru 4 Klopení (angl. pitching; podél příčné os) a klonění (angl. rolling; podél podélné os) poocí ěn otáček (=> tahu) rotorů na protilehlých raenách klopení klonění

Princip letu quadrotoru 5 Bočení poocí ěn otáček (=> rekčního oentu) rotorů točících se opačné sslu bočení

Princip letu quadrotoru 6 Stoupání / klesání ěnou tahu šech rotorů Let e odoroné roině naklopení / naklonění

Mateatický odel 7 12 staoých proěnných 2 báe n 1 n 4 n 2 n 3 inerciální báe

Staoé proěnné 8 V bái robota: úhloá rchlost ose robota úhloá rchlost ose robota úhloá rchlost ose robota rchlost ose robota rchlost ose robota rchlost ose robota V inerciální bái: - natočení ose eě (naklonění, roll) - natočení ose eě (naklopení, pitch) - natočení ose eě (bočení, aw) poloha ose eě poloha ose eě poloha ose eě

Transforace ei báei 9 Vektor q bái 0 q 0 = 0 0 0 0 0

Transforace ei báei 10 Noá báe 1 pootočená o kole os q 0 = 0 0 0 0 0

Transforace ei báei 11 Souřadnice q bái 1? q 0 = 0 0 0 1 0 1 0

Transforace ei báei 12 Přes atici rotace q 0 = 0 0 0 1 0 q 1 = R 10 φ q 0 1 0

Transforace ei báei 13 Matice rotace R φ = 1 0 0 0 cos φ sin φ 0 sin φ cos φ R φ = cos φ 0 sin φ 0 1 0 sin φ 0 cos φ R φ = cosφ sin φ 0 sin φ cos φ 0 0 0 1

Transforace ei báei 14 Zde rotace poue kole os q 0 = 0 0 0 1 0 q 1 = R 10 φ q 0 1 0 1 1 1 = cosφ sin φ 0 sin φ cos φ 0 0 0 1 0 0 0

Transforace ei báei 15 Transforace opačný sěre 0 1 q 1 = R 10 q 0 q 0 = R 10 1 q 1 1 0

Transforace ei báei 16 Transforace opačný sěre 0 1 q 1 = R 10 q 0 q 0 = R 10 1 q 1 protože atice rotace je ortogonální 1 0 q 0 = R 10 T q 1

Popis orientace 17 Souřadné ssté NED ENU ECEF ECN praotočié

Popis orientace 18 Souřadné ssté NED ENU ECEF ECN praotočié Zdroj: Wikipedia

Popis orientace 19 Proč (ne)použít - téěř inerciální - galaktický ssté Zdroj: Wikipedia

Transforace ei báei 20 Rotace kole íce os V aionice nejčastěji poocí posloupnosti rotací RPY ( Roll Pitch Yaw ) (klonění, klopení, bočení) q o = R Z R Y R X q 1 R 01 ntrinické etrinické rotace Rosah jednotliých osách Zdroj: http://tp.jahone.net/www/notes/pointing/pointing.htl (upraeno)

Model odoení. 21 Setračnost lineární F = d p dt p = rotační M = dh dt H = ω p hbnost tělesa H oent hbnosti tělesa

Model odoení. 22 ( ) F ( ) F ( ) F M M M

Model odoení. 23 Působící síl a oent: Složk graitační síl osách robota Noé řídicí eličin: u 1 - oent ose působený rodílný tahe rotorů 2 a 4 u 2 - oent ose působený rodílný tahe rotorů 1 a 3 u 3 - oent ose působený rodílný reakční oente rotorů rotujících opačné sslu u 4 - síla ose působená součte tahu rotorů

Moent a síl od rtulí 24 n 1 u 4 u 1 n 4 n 2 u 3 u 2 n 3

25 Tah rtulí

Tah rtulí 26 F T = k T n 2

27 Reakční oent rtulí

Reakční oent rtulí 28 M R = k M n 2

29 Přeod otáčk u

Model odoení V. 30 ( ) F ( ) F ( ) F M M M

Model odoení V. 31 ( ) G ( ) G ) ( 4 u G u 1 u 2 u 3 ( ) F ( ) F ( ) F M M M

Model odoení V. 32 ( ) G ( ) G ) ( 4 u G u 1 u 2 u 3

Model odoení V. 33 ( ) G ( ) G ) ( 4 u G u 1 u 2 u 3 u 1 u 2 u 3 G G u G 4

Blokoé schéa odelu 34 u1 u2 u3

35 Blokoé schéa odelu u G 4 G G složk graitační síl

Transforace ei báei 36 Transforace lineárního pohbu báe robota do inerciální báe q o = R Z R Y R X q 1 R 01

Transforace ei báei 37 Transforace lineárního pohbu báe robota do inerciální báe q o = R Z R Y R X q 1 R 01 cos cos cos sin sin - cos sin sin sin + cos cos sin cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin - cos sin -sin cos sin cos cos =

Transforace ei báei 38 Transforace lineárního pohbu báe robota do inerciální báe q o = R Z R Y R X q 1 R 01 cos cos cos sin sin - cos sin sin sin + cos cos sin cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin - cos sin -sin cos sin cos cos = sin sin cos cos sin cos sin cos sin sin cos cos cos cos sin sin sin cos sin cos sin sin cos sin cos cos sin cos sin

Transforace ei báei 39 Transforace rotace báe robota do inerciální báe = 1 0 - sin 0 cos cos sin 0 - sin cos cos Euleroa kineatická ronice

Transforace ei báei 40 Transforace rotace báe robota do inerciální báe = 1 0 - sin 0 cos cos sin 0 - sin cos cos Euleroa kineatická ronice ω = sin θ ω = θ cos + cos θ sin ω = θ sin + cos θ cos

Transforace ei báei 41 Transforace rotace báe robota do inerciální báe = 1 0 - sin 0 cos cos sin 0 - sin cos cos Euleroa kineatická ronice ω = sin θ ω = θ cos + cos θ sin ω = θ sin + cos θ cos sin tg cos tg cos sin sin cos cos cos

Transforace ei báei 42 Transforace graitační síl inerciální báe do báe robota q 1 = R 01 T q 0

Transforace ei báei 43 Transforace graitační síl inerciální báe do báe robota q 1 = R 01 T q 0 G T cos cos cos sin sin - cos sin sin sin + cos cos sin G = cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin - cos sin -sin cos sin cos cos G 0 0 G

Transforace ei báei 44 Transforace graitační síl inerciální báe do báe robota q 1 = R 01 T q 0 G T cos cos cos sin sin - cos sin sin sin + cos cos sin G = cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin - cos sin -sin cos sin cos cos G 0 0 G G cos cos cos sin -sin G = cos sin sin - cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin sin + cos cos sin cos sin sin - cos sin cos cos G 0 0 G

Transforace ei báei 45 Transforace graitační síl inerciální báe do báe robota q 1 = R 01 T q 0 G T cos cos cos sin sin - cos sin sin sin + cos cos sin G = cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin - cos sin -sin cos sin cos cos G 0 0 G G cos cos cos sin -sin G = cos sin sin - cos sin cos cos + sin sin sin cos sin sin sin + cos cos sin cos sin sin - cos sin cos cos G 0 0 G G gsin G gcos sin G gcos cos

46 Blokoé schéa odelu složk graitační síl cos cos cos sin sin cos tg tg cos sin

47 sin sin cos cos sin cos sin cos sin sin cos cos cos sin Blokoé schéa odelu cos cos sin sin sin cos sin cos sin sin cos cos sin cos sin složk graitační síl

48 Blokoé schéa odelu G gsin G gcos sin G gcos cos složk graitační síl

Blokoé schéa odelu 49 složk graitační síl

Staoé ronice (dnaika stroje) 50 u 1 u 2 u 3 sin g sin g cos u g 4 cos cos tg tg cos sin cos cos cos sin cos cos sin sin cos sin cos sin cos cos sin sin sin cos sin sin cos sin cos sin sin sin cos cos sin cos sin cos cos sin cos

Lineariace okolí praconího 51 bodu Praconí bod is na ístě = = = 0,, = 0,, = 0 nutno kopenoat graitační sílu u 4 = G = u 4

Říení quadrotoru 52 Poocí PD regulátorů Poocí staoého regulátoru Jiné Neuronoé sítě Fu regulátor

Použití PD regulátorů 53 Říení roděleno do jednotliých os Přesto le při dobré nastaení dosáhnout poěrně dobrých ýsledků ž u 1

Použití staoého regulátoru 54 Pracuje se šei 12 staoýi proěnnýi stroje ará Složitější

Použití staoého regulátoru 55 u = K (w - ) Matice K - příklad

Jiné působ říení 56 Neuronoé sítě naučení např. na PD regulátorech Údajně schopn ládnout ětší roptl paraetrů Zdroj: Jack F. Shepherd, Kagan Tuer; Robust neuro-control for a icro quadrotor, GECCO '10 Proceedings of the 12th annual conference on Genetic and eolutionar coputation; SBN: 978-1-4503-0072-8; USA 2010

57 Kde le UAV proooat?

Prostor proou UAV 58 Upraeno letecký předpise L2 doplňke X 3 případ Proo e dušné prostoru tříd G Proo ATZ Proo (M)CTR Vžd bepečné dálenosti od osob a staeb UAV nad 7 kg striktně in. horiontálně: 100 od osob 150 od staeb Neplatí pro osob přío apojené do proou UAV, pokud t s tí souhlasí

Vdušný prostor nad ČR 59 žd kontroloat aktuální sta http://aisiew.rlp.c

60 Možnosti proou a sětlik

Zdroj: Doplněk X leteckého předpisu L2 61 Proo ATZ a prostorech tříd G a E

Zdroj: Doplněk X leteckého předpisu L2 Proo CTR a dalších 62 prostorech

Příklad: Situace Brně 63 Hranice ATZ LKCM (Medlánk) Hranice CTR LKTB (Tuřan) 5,5 k od t. b. LKTB (Tuřan) Zdroj: http://lis.rlp.c/franual/actual/lkc_tet_c.htl

64 Děkuji a poornost