HaiAu2005
08-11-2006, 09:25 AM
Vừa có gửi một bài trên DientuVN về UAV (Unmanned Aerial Vehicles), tôi nhớ ra có người trao đổi về điều khiển UAV ở Picvietnam trong mục Điều khiển tối ưu. Tôi xin chuyển chủ đề đó ra đây. Vì là UAV cũng có thể là Unmanned Aerial Vehicles và cũng có thể là Underwater Autonomous Vehicles và chúng cùng có chung nhiều nguyên lý (điều khiển, dẫn đường...) nên tôi để chung vào mục này cho tiện theo dõi.
Bạn Hải Âu ơi,
cho mình hỏi một cái, lab mình có một cậu làm về Autonomous Submarine. Cậu ta bảo rằng điểu hiển loại này khá phức tạp vì nó hoàn toàn là non-linear. Chỉ ví dụ đơn giản là một vật chuyển động tuyến tính trên nước, lực cản của nước đã tỷ lệ bình phương hay lập phương với vận tốc con tàu. Trong mô hình của bạn, bạn giả thiết là hệ tuyến tính thì liệu có mô tả chính xác không đấy?
MinhCuong
Tùy theo mục tiêu điều khiển và thuật toán điều khiển mà chọn mô hình cho phù hợp. Trong ví dụ trên, hệ điều khiển là máy lái tự động để điều khiển hướng tàu bằng bánh lái, chuyển động quay trở (yaw) là chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang, hệ điều khiển là hệ đơn tín hiệu vào đơn tín hiệu ra (SISO) do đó chỉ cần phương trình như trên biểu diễn quan hệ bánh lái và hướng tàu là đủ. Còn để điều khiển tàu ngầm tự hành (Autonomous submarine, chắc không phải thiết bị ngầm tự hành: Autonomous Underwater Vehicle?) thì cần phải điều khiển chuyển động của tàu trong 6 bậc tự do, và có thể sử dụng nhiều chân vịt và bánh lái, do vậy cần mô hình phức tạp hơn. Nếu mô hình tuyến tính mà có thể biểu diễn đầy đủ thủy động học của tàu (ship hydrodynamics) và động học lái tàu (steering dynamics) thì tôi nghĩ không cần phải dùng tới non-linear models. Mô hình tàu trong ví dụ của tôi là mô hình đơn giản nhất biểu diễn chuyển động quay trở của tàu trong mặt phẳng nằm ngang cho nên không thể áp dụng cho điều khiển Autonomous submarine được!
H.A.
Ai làm mô phỏng về hệ thống điều khiển tàu thì vào trang sau (đăng kí thành viên) download một số mô hình tàu:
http://www.dieukhien.net/vn/index.ph...=111&conid=125
H.A.
Ai đang làm và sắp làm về lĩnh vực điều khiển thiết bị ngầm (Unmanned Underwater Vehicles, Remotely Operated Vehicles, hoặc Autonomous Underwater Vechicles, có lẽ không phải Submarines (tầu ngầm) vì submarine được hiểu là tầu ngầm có người lái) xin trao đổi. Hiện nay lĩnh vực này có lẽ còn khá mới mẻ ở VN, và hình như theo hiểu biết của tôi hiện nay chưa có bể thử nghiệm nào có thể làm thí nghiệm với thiết bị ngầm ở VN. Lĩnh vực này tôi nghĩ nay mai ở VN sẽ có nơi làm vì có nhu cầu khai thác các vùng biển Biển Đông và Vịnh Bắc Bộ bởi các vùng này có rất nhiều tiềm năng dầu khí và có những tài nguyên khác. Thiết bị ngầm, hoặc dạng cơ động hơn là rô bốt ngầm sẽ giúp cho con người khảo sát đáy biển, thực hiện việc lắp đặt đường ống ngầm hay dây cáp ngầm, xây dựng và bảo dưỡng các thiết bị và công trình đặt ngầm dưới đáy biển... Ai muốn làm về lĩnh vực này xin liên lạc tới tôi <kamome.seagull@gmail.com> chúng ta có thể sẽ cùng trao đổi và phát triển những chương trình mô phỏng trước.
Cần nói thêm: tôi có nhìn thấy những linh kiện điện tử có thể dùng trong môi trường nước (ngoài kỹ thuật waterproof thông thường cho các thiết bị chạy trong môi trường chất lỏng) mà không sợ bị hỏng và ngắn mạch, không biết có ai biết những kỹ thuật này không? Nếu biết xin trao đổi cùng.
H.A.
Lab mình có một cậu làm 1 cái tàu ngầm UAV với một công ty khoa học trực thuộc quân đội Hàn Quốc.
Bơi tiến lùi, rẽ thì ngon lành như một tàu ngầm đồ chơi RC rồi. Còn phần vision tracking theo những bóng đen pha để docking vào tàu mẹ thì hơi kém. Vì dưới nước tầm nhìn rất hạn chế. Đây là thử trong bể nước trong veo đấy. Ra đại dương chắc là mất tăm.
MinhCuong
http://www.dientuvietnam.net/forums/showthread.php?p=34607#post34607
Vài hàng về UAV (phương tiện bay không người lái)
--------------------------------------------------
UAV: Unmanned Aerial Vehicle - tạm tịch là phương tiện bay không người lái. UAV cũng có thể còn được gọi với các tên khác nhau drone - máy bay không người lái, remotely piloted vehicle - phương tiện lái từ xa. Gần đây còn có thêm tên mới Micro Aerial Vehicles (MAVs), tạm dịch là phương tiện bay nhỏ bé (tôi nghĩ tên này được đặt theo nghĩa sử dụng các kỹ thuật vi điều khiển hoặc vi xử lý cũng như chip và có kích thước khối lượng nhỏ bé) - chắc có lẽ không phải là "máy vi bay".
Ai quan tâm và muốn tìm hiểu về UAVs có thể tham khảo tại địa chỉ sau (Wikipedia):
http://en.wikipedia.org/wiki/UAV
Hoặc:
http://en.wikipedia.org/wiki/History...erial_vehicles
Trước đây ít lâu (có lẽ năm ngoái, 2005), tôi có đọc được một bài báo trên Internet về UAVs do Việt Nam chế tạo và thử nghiệm. UAV này của VN do một nhóm nghiên cứu của Bộ quốc phòng. Tôi nghĩ UAVs ngoài việc sử dụng cho mục đích quân sự, chúng còn có thể được dùng cho mục đích dân sự như làm nhiệm vụ rải thuốc trừ sâu cho những cánh đồng (farms) rộng lớn...
Nếu có ai đã từng chơi đồ chơi điều khiển xe ô tô đồ chơi bằng sóng vô tuyến điện thì nguyên lý điều khiển của UAVs cũng giống như vậy. Từ 'drone' từ thuở ban đầu được gọi là chỉ máy bay được điều khiển bằng vô tuyến (radio controlled aircraft). Về sau này UAVs càng ngày càng được phát triển sử dụng những kỹ thuật phức tạp hơn và có thể làm những nhiệm vụ phức tạp hơn, do vậy có những dòng UAVs có các hệ thống điều khiển gắn trong (built-in control systems) và hệ thống chỉ đạo (guidance systems) có thể thực hiện những nhiệm vụ điều khiển như con người điều khiển nhưng ở mức độ thấp hơn như ổn định tốc độ, ổn định đường đi và thực hiện những thao tác dẫn đường theo đường đã định trước.
Ngày nay bằng công nghệ tin học và khoa học máy tính cùng những phát minh mới về trí năng nhân tạo (artificial intelligence) tôi nghĩ những thế hệ UAVs mới sẽ ngày càng phát triển, nhỏ nhẹ và phức tạp hơn. UAVs được điều khiển bằng máy tính và có thể sẽ thực hiện được nhiều nhiệm vụ phức tạp không kém các máy bay có người lái (manned aircrafts).
Một UAV trong tương lai được thiết kế theo công nghệ tự hành (autonomy technology). Công nghệ tự hành có thể được phân chia thành các loại sau (theo Wikipedia):
1. Kết hợp các cảm biến: các thông tin về chuyển động của UAV được cung cấp từ các cảm biến khác nhau lắp đặt trên UAV.
2. Thông tin liên lạc: thực hiện thông tin liên lạc và phối hợp giữa nhiều tác nhân (agents).
3. Lập kế hoạch chuyển động: xác định tuyến đường bay tối ưu cho UAV khi gặp phải các vật cản.
4. Tạo ra quỹ đạo chuyển động mong muốn: xác định một tuyến đường bay cho trước để điều khiển UAV theo. Thông thường thông tin về quỹ đạo chuyển động chứa đựng các thông tin về điểm đổi hướng, đổi độ cao, đổi tốc độ v.v... Quỹ đạo mong muốn này được thực hiện bằng một hệ thống (con) chỉ đạo (guidance systems). Các kỹ thuật có thể sử dụng là waypoint, light of sight
5. Chỉ định nhiệm vụ và lập bảng hành trình: xác định phân phối tối ưu các nhiệm vụ cho các nhóm tác nhân theo thời gian và những hạn chế thiết bị.
6. Chiến thuật phối hợp: công thức hóa chuỗi hành động và phân phối không gian tối ưu giữa các tác nhân nhằm làm tối đa cơ hội thành công trong một chương trình nhiệm vụ đã cho.
Về cấu trúc của UAV, tùy theo phương pháp điều khiển có thể có một số cấu trúc khác nhau. Nhưng nhìn chung có thể đưa ra một mô hình chung gồm có ba phần chính: 1. bộ phận chỉ đạo và ra lệnh điều khiển; 2. bộ phận thông tin liên lạc và 3. bộ phận thi hành mệnh lệnh (tức là UAV và các thiết bị trên đó). Tôi thử phác thảo một UAV được điều khiển bằng máy tính sử dụng hệ điều hành thời gian thực thành ba phần như sau:
Máy tính chủ (host PC) <-> Data Communication (wireless hoặc radio) <-> UAV (có target PC và các cảm biến).
1. Máy tính chủ (host PC) có chương trình phần mềm được dùng để lập trình chương trình điều khiển có các nhiệm vụ: lập kế hoạnh đường đi (path planning), phát tín hiệu quỹ đạo mong muốn, nhận tín hiệu từ UAV (từ các cảm biến) và xử lý tín hiệu để có thông tin chính xác, đồng thời phát lệnh điều khiển cho UAV. Có nhiều thuật toán điều khiển có thể áp dụng được trong chương trình điều khiển.
2. Data communication (tạm dịch là trao đổi dữ liệu): làm nhiệm vụ trao đổi dữ liệu giữa máy tính chủ và máy tính mục tiêu trên UAV, tức là theo hai chiều nhận và phát tín hiệu. Có thể sử dụng kỹ thuật không dây (wireless) hoặc bluetooth cho khoảng cách ngắn - tầm ngắn, hoặc kỹ thuật sóng vô tuyến cho khoảng cách xa - tầm xa. Tầm hoạt động của UAV phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của bộ phận trao đổi dữ liệu này. Một giải pháp mới hiện nay có một số nơi đang làm nghiên cứu là dùng kỹ thuật Broadband (băng thông rộng) và kỹ thuật thông tin vệ tinh (satellite communication) - tức là qua Internet. Với kỹ thuật thông tin vệ tinh (qua Internet) có thể điều khiển một UAV ở Mỹ nếu ngồi ở văn phòng tại VN - đây là viễn cảnh!
3. UAV: trên UAV có các cảm biến để đo các chuyển động của UAV trong sáu bậc tự do (trong không gian ba chiều) - outputs, và các động cơ điều khiển - inputs, các thiết bị xác định vị trí chuyển động (có thể sử dụng các kỹ thuật dẫn đường như GPS/GNSS & DGPS hoặc RTK-GPS và INS - inertial navigation systems) cùng các bộ lọc (filters) và bộ quan sát (observers) để có dữ liệu thông tin chính xác (sau khi đã loại bỏ nhiễu). Trên UAV cũng có thể sử dụng một embedded PC làm Target PC có hệ điều hành thời gian thực (eg. QNX) để Host PC có thể đọc và truyền dữ liệu trực tiếp dữ liệu được và từ đó điều khiển UAV theo chương trình chạy trên Host PC. Dùng cho mục đích nghiên cứu phát triển với giá không qua đắt có thể sử dụng một số thiết bị (hardware và software) là sản phẩm của www.opal-rt.com (như RT-LAB), của www.xanalog.com hoặc sản phẩm của Mathworks (xPC Target).
Xin tạm thế đã. Ai có ý tưởng hoặc có những giải pháp hay, đơn giản về lĩnh vực này xin trao đổi cùng, và có thể tiến tới xúc tiến một dự án nào đó.
Hải Âu
Bạn Hải Âu ơi,
cho mình hỏi một cái, lab mình có một cậu làm về Autonomous Submarine. Cậu ta bảo rằng điểu hiển loại này khá phức tạp vì nó hoàn toàn là non-linear. Chỉ ví dụ đơn giản là một vật chuyển động tuyến tính trên nước, lực cản của nước đã tỷ lệ bình phương hay lập phương với vận tốc con tàu. Trong mô hình của bạn, bạn giả thiết là hệ tuyến tính thì liệu có mô tả chính xác không đấy?
MinhCuong
Tùy theo mục tiêu điều khiển và thuật toán điều khiển mà chọn mô hình cho phù hợp. Trong ví dụ trên, hệ điều khiển là máy lái tự động để điều khiển hướng tàu bằng bánh lái, chuyển động quay trở (yaw) là chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang, hệ điều khiển là hệ đơn tín hiệu vào đơn tín hiệu ra (SISO) do đó chỉ cần phương trình như trên biểu diễn quan hệ bánh lái và hướng tàu là đủ. Còn để điều khiển tàu ngầm tự hành (Autonomous submarine, chắc không phải thiết bị ngầm tự hành: Autonomous Underwater Vehicle?) thì cần phải điều khiển chuyển động của tàu trong 6 bậc tự do, và có thể sử dụng nhiều chân vịt và bánh lái, do vậy cần mô hình phức tạp hơn. Nếu mô hình tuyến tính mà có thể biểu diễn đầy đủ thủy động học của tàu (ship hydrodynamics) và động học lái tàu (steering dynamics) thì tôi nghĩ không cần phải dùng tới non-linear models. Mô hình tàu trong ví dụ của tôi là mô hình đơn giản nhất biểu diễn chuyển động quay trở của tàu trong mặt phẳng nằm ngang cho nên không thể áp dụng cho điều khiển Autonomous submarine được!
H.A.
Ai làm mô phỏng về hệ thống điều khiển tàu thì vào trang sau (đăng kí thành viên) download một số mô hình tàu:
http://www.dieukhien.net/vn/index.ph...=111&conid=125
H.A.
Ai đang làm và sắp làm về lĩnh vực điều khiển thiết bị ngầm (Unmanned Underwater Vehicles, Remotely Operated Vehicles, hoặc Autonomous Underwater Vechicles, có lẽ không phải Submarines (tầu ngầm) vì submarine được hiểu là tầu ngầm có người lái) xin trao đổi. Hiện nay lĩnh vực này có lẽ còn khá mới mẻ ở VN, và hình như theo hiểu biết của tôi hiện nay chưa có bể thử nghiệm nào có thể làm thí nghiệm với thiết bị ngầm ở VN. Lĩnh vực này tôi nghĩ nay mai ở VN sẽ có nơi làm vì có nhu cầu khai thác các vùng biển Biển Đông và Vịnh Bắc Bộ bởi các vùng này có rất nhiều tiềm năng dầu khí và có những tài nguyên khác. Thiết bị ngầm, hoặc dạng cơ động hơn là rô bốt ngầm sẽ giúp cho con người khảo sát đáy biển, thực hiện việc lắp đặt đường ống ngầm hay dây cáp ngầm, xây dựng và bảo dưỡng các thiết bị và công trình đặt ngầm dưới đáy biển... Ai muốn làm về lĩnh vực này xin liên lạc tới tôi <kamome.seagull@gmail.com> chúng ta có thể sẽ cùng trao đổi và phát triển những chương trình mô phỏng trước.
Cần nói thêm: tôi có nhìn thấy những linh kiện điện tử có thể dùng trong môi trường nước (ngoài kỹ thuật waterproof thông thường cho các thiết bị chạy trong môi trường chất lỏng) mà không sợ bị hỏng và ngắn mạch, không biết có ai biết những kỹ thuật này không? Nếu biết xin trao đổi cùng.
H.A.
Lab mình có một cậu làm 1 cái tàu ngầm UAV với một công ty khoa học trực thuộc quân đội Hàn Quốc.
Bơi tiến lùi, rẽ thì ngon lành như một tàu ngầm đồ chơi RC rồi. Còn phần vision tracking theo những bóng đen pha để docking vào tàu mẹ thì hơi kém. Vì dưới nước tầm nhìn rất hạn chế. Đây là thử trong bể nước trong veo đấy. Ra đại dương chắc là mất tăm.
MinhCuong
http://www.dientuvietnam.net/forums/showthread.php?p=34607#post34607
Vài hàng về UAV (phương tiện bay không người lái)
--------------------------------------------------
UAV: Unmanned Aerial Vehicle - tạm tịch là phương tiện bay không người lái. UAV cũng có thể còn được gọi với các tên khác nhau drone - máy bay không người lái, remotely piloted vehicle - phương tiện lái từ xa. Gần đây còn có thêm tên mới Micro Aerial Vehicles (MAVs), tạm dịch là phương tiện bay nhỏ bé (tôi nghĩ tên này được đặt theo nghĩa sử dụng các kỹ thuật vi điều khiển hoặc vi xử lý cũng như chip và có kích thước khối lượng nhỏ bé) - chắc có lẽ không phải là "máy vi bay".
Ai quan tâm và muốn tìm hiểu về UAVs có thể tham khảo tại địa chỉ sau (Wikipedia):
http://en.wikipedia.org/wiki/UAV
Hoặc:
http://en.wikipedia.org/wiki/History...erial_vehicles
Trước đây ít lâu (có lẽ năm ngoái, 2005), tôi có đọc được một bài báo trên Internet về UAVs do Việt Nam chế tạo và thử nghiệm. UAV này của VN do một nhóm nghiên cứu của Bộ quốc phòng. Tôi nghĩ UAVs ngoài việc sử dụng cho mục đích quân sự, chúng còn có thể được dùng cho mục đích dân sự như làm nhiệm vụ rải thuốc trừ sâu cho những cánh đồng (farms) rộng lớn...
Nếu có ai đã từng chơi đồ chơi điều khiển xe ô tô đồ chơi bằng sóng vô tuyến điện thì nguyên lý điều khiển của UAVs cũng giống như vậy. Từ 'drone' từ thuở ban đầu được gọi là chỉ máy bay được điều khiển bằng vô tuyến (radio controlled aircraft). Về sau này UAVs càng ngày càng được phát triển sử dụng những kỹ thuật phức tạp hơn và có thể làm những nhiệm vụ phức tạp hơn, do vậy có những dòng UAVs có các hệ thống điều khiển gắn trong (built-in control systems) và hệ thống chỉ đạo (guidance systems) có thể thực hiện những nhiệm vụ điều khiển như con người điều khiển nhưng ở mức độ thấp hơn như ổn định tốc độ, ổn định đường đi và thực hiện những thao tác dẫn đường theo đường đã định trước.
Ngày nay bằng công nghệ tin học và khoa học máy tính cùng những phát minh mới về trí năng nhân tạo (artificial intelligence) tôi nghĩ những thế hệ UAVs mới sẽ ngày càng phát triển, nhỏ nhẹ và phức tạp hơn. UAVs được điều khiển bằng máy tính và có thể sẽ thực hiện được nhiều nhiệm vụ phức tạp không kém các máy bay có người lái (manned aircrafts).
Một UAV trong tương lai được thiết kế theo công nghệ tự hành (autonomy technology). Công nghệ tự hành có thể được phân chia thành các loại sau (theo Wikipedia):
1. Kết hợp các cảm biến: các thông tin về chuyển động của UAV được cung cấp từ các cảm biến khác nhau lắp đặt trên UAV.
2. Thông tin liên lạc: thực hiện thông tin liên lạc và phối hợp giữa nhiều tác nhân (agents).
3. Lập kế hoạch chuyển động: xác định tuyến đường bay tối ưu cho UAV khi gặp phải các vật cản.
4. Tạo ra quỹ đạo chuyển động mong muốn: xác định một tuyến đường bay cho trước để điều khiển UAV theo. Thông thường thông tin về quỹ đạo chuyển động chứa đựng các thông tin về điểm đổi hướng, đổi độ cao, đổi tốc độ v.v... Quỹ đạo mong muốn này được thực hiện bằng một hệ thống (con) chỉ đạo (guidance systems). Các kỹ thuật có thể sử dụng là waypoint, light of sight
5. Chỉ định nhiệm vụ và lập bảng hành trình: xác định phân phối tối ưu các nhiệm vụ cho các nhóm tác nhân theo thời gian và những hạn chế thiết bị.
6. Chiến thuật phối hợp: công thức hóa chuỗi hành động và phân phối không gian tối ưu giữa các tác nhân nhằm làm tối đa cơ hội thành công trong một chương trình nhiệm vụ đã cho.
Về cấu trúc của UAV, tùy theo phương pháp điều khiển có thể có một số cấu trúc khác nhau. Nhưng nhìn chung có thể đưa ra một mô hình chung gồm có ba phần chính: 1. bộ phận chỉ đạo và ra lệnh điều khiển; 2. bộ phận thông tin liên lạc và 3. bộ phận thi hành mệnh lệnh (tức là UAV và các thiết bị trên đó). Tôi thử phác thảo một UAV được điều khiển bằng máy tính sử dụng hệ điều hành thời gian thực thành ba phần như sau:
Máy tính chủ (host PC) <-> Data Communication (wireless hoặc radio) <-> UAV (có target PC và các cảm biến).
1. Máy tính chủ (host PC) có chương trình phần mềm được dùng để lập trình chương trình điều khiển có các nhiệm vụ: lập kế hoạnh đường đi (path planning), phát tín hiệu quỹ đạo mong muốn, nhận tín hiệu từ UAV (từ các cảm biến) và xử lý tín hiệu để có thông tin chính xác, đồng thời phát lệnh điều khiển cho UAV. Có nhiều thuật toán điều khiển có thể áp dụng được trong chương trình điều khiển.
2. Data communication (tạm dịch là trao đổi dữ liệu): làm nhiệm vụ trao đổi dữ liệu giữa máy tính chủ và máy tính mục tiêu trên UAV, tức là theo hai chiều nhận và phát tín hiệu. Có thể sử dụng kỹ thuật không dây (wireless) hoặc bluetooth cho khoảng cách ngắn - tầm ngắn, hoặc kỹ thuật sóng vô tuyến cho khoảng cách xa - tầm xa. Tầm hoạt động của UAV phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của bộ phận trao đổi dữ liệu này. Một giải pháp mới hiện nay có một số nơi đang làm nghiên cứu là dùng kỹ thuật Broadband (băng thông rộng) và kỹ thuật thông tin vệ tinh (satellite communication) - tức là qua Internet. Với kỹ thuật thông tin vệ tinh (qua Internet) có thể điều khiển một UAV ở Mỹ nếu ngồi ở văn phòng tại VN - đây là viễn cảnh!
3. UAV: trên UAV có các cảm biến để đo các chuyển động của UAV trong sáu bậc tự do (trong không gian ba chiều) - outputs, và các động cơ điều khiển - inputs, các thiết bị xác định vị trí chuyển động (có thể sử dụng các kỹ thuật dẫn đường như GPS/GNSS & DGPS hoặc RTK-GPS và INS - inertial navigation systems) cùng các bộ lọc (filters) và bộ quan sát (observers) để có dữ liệu thông tin chính xác (sau khi đã loại bỏ nhiễu). Trên UAV cũng có thể sử dụng một embedded PC làm Target PC có hệ điều hành thời gian thực (eg. QNX) để Host PC có thể đọc và truyền dữ liệu trực tiếp dữ liệu được và từ đó điều khiển UAV theo chương trình chạy trên Host PC. Dùng cho mục đích nghiên cứu phát triển với giá không qua đắt có thể sử dụng một số thiết bị (hardware và software) là sản phẩm của www.opal-rt.com (như RT-LAB), của www.xanalog.com hoặc sản phẩm của Mathworks (xPC Target).
Xin tạm thế đã. Ai có ý tưởng hoặc có những giải pháp hay, đơn giản về lĩnh vực này xin trao đổi cùng, và có thể tiến tới xúc tiến một dự án nào đó.
Hải Âu