Luận án tiến sĩ: Bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay cho UAV cỡ nhỏ trong điều kiện nhiễu gió - Nghiên cứu của Nguyễn Văn Quang
Luận án tổng hợp bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay cho UAV cỡ nhỏ trong điều kiện có nhiễu động gió, đề xuất phương pháp tối ưu hóa hiệu suất.
Luan An
Luận án
Số trang
154
Thời gian đọc
24 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Mô hình động lực học UAV cỡ nhỏ và tác động nhiễu gió
- Số trang:
- 154 trang
- Tác giả:
- Nguyễn Văn Quang
Tóm tắt nội dung luận án
I. Mô hình động lực học UAV cỡ nhỏ và tác động nhiễu gió
Mô hình động lực học UAV cỡ nhỏ (small UAV dynamics) sở hữu cấu trúc phi tuyến mạnh và ghép kênh phức tạp. Các thiết bị bay không người lái thường chịu giới hạn về tải trọng, kích thước và công suất động cơ. Khi vận hành ở tầng khí quyển thấp, phương tiện liên tục đối mặt với biến động môi trường. Nhiễu gió giật và luồng không khí bất định làm thay đổi góc tấn, vận tốc và mômen khí động. Việc nghiên cứu mô hình toán học chính xác giúp xác định rõ các tham số bất định. Đây là nền tảng cốt lõi để phát triển giải pháp điều khiển thích nghi (adaptive control) hiệu quả. Cấu trúc mô hình đầy đủ bao gồm chuyển động tịnh tiến sáu bậc tự do và chuyển động quay quanh ba trục tọa độ. Phân tích trạng thái động lực học cho phép nhận diện mức độ suy giảm lực nâng và độ lệch quỹ đạo. Do đó, thiết lập phương trình vi phân mô tả hệ thống đóng vai trò tiên quyết trong việc đảm bảo an toàn bay.
1.1. Đặc trưng phi tuyến của mô hình động lực học UAV cỡ nhỏ
Mô hình động lực học UAV cỡ nhỏ chứa các thành phần phi tuyến cao do hiệu ứng ghép nối quán tính và khí động học. Cấu trúc sáu bậc tự do phản ánh mối quan hệ giữa lực đẩy rotor và phản lực không khí. Độ trễ của cơ cấu chấp hành kết hợp cùng sai số cảm biến làm gia tăng độ phức tạp của hệ thống. Những biến đổi khối lượng trong quá trình bay cũng tạo ra các thành phần bất định đáng kể. Các ma trận quán tính và hệ số khí động thường thay đổi theo vận tốc góc và hướng gió tới. Hệ thống điều khiển cần liên tục cập nhật trạng thái để duy trì cân bằng động. Việc giải mã các đặc tính phi tuyến giúp dự đoán chính xác phản ứng của phương tiện trước các tác động ngoại cảnh bất ngờ. Điều này hỗ trợ tối ưu hóa thuật toán điều khiển tự động và bảo đảm tính bền vững của toàn bộ thiết bị bay.
1.2. Ảnh hưởng của trường gió bất định đến tính ổn định bay
Trường gió bất định ở độ cao thấp tác động tiêu cực đến tính ổn định của thiết bị bay không người lái. Hiện tượng mất cân bằng lực nâng và mômen lật xảy ra đột ngột khi luồng không khí thay đổi vận tốc nhanh. Độ lệch góc nghiêng và góc chúc ngẩng khiến phương tiện dễ lệch khỏi quỹ đạo mong muốn. Nếu không có cơ chế bù trừ kịp thời, hiện tượng bão hòa tín hiệu điều khiển sẽ xuất hiện. Sự suy giảm khả năng kiểm soát quỹ đạo làm tăng nguy cơ va chạm hoặc mất kiểm soát hoàn toàn. Các nghiên cứu an toàn bay đòi hỏi phải phân tích kỹ lưỡng ảnh hưởng của lực gió dọc, gió ngang và gió thẳng đứng. Việc nắm vững cơ chế tác động của trường gió giúp hình thành các kịch bản phản ứng tối ưu cho hệ thống dẫn đường và tự hành.
II. Mô hình hóa nhiễu gió giật và gió xoáy cho an toàn bay
Mô hình hóa chính xác nhiễu gió giật và gió xoáy (wind gusts and turbulence) là bước đi trọng tâm trong thử nghiệm bay. Trường gió cục bộ gây ra các rung lắc cơ học và làm sai lệch tín hiệu đo lường quán tính. Hiện tượng này đặc biệt nghiêm trọng khi máy bay tiếp cận địa hình phức tạp hoặc bay giữa các công trình đô thị. Việc tích hợp các mô hình toán học phản ánh đúng tính chất ngẫu nhiên của gió giúp nâng cao độ tin cậy của mô phỏng. Nghiên cứu tập trung vào hai tiêu chuẩn phổ biến trong ngành hàng không: mô hình gió Dryden và von Kármán. Hai cấu trúc này tái hiện các đặc tính phổ vận tốc gió liên tục theo không gian và thời gian. Nền tảng mô hình gió chân thực là điều kiện tiên quyết để đánh giá tính năng của bộ điều khiển thích nghi trước khi tiến hành bay thử nghiệm thực tế.
2.1. Ứng dụng mô hình gió Dryden trong mô phỏng bay thực tế
Mô hình gió Dryden sử dụng các hàm truyền hữu tỉ để tạo ra tín hiệu nhiễu gió ngẫu nhiên dựa trên lọc nhiễu trắng Gaussian. Dạng toán học đơn giản của mô hình này giúp tích hợp dễ dàng vào các môi trường mô phỏng thời gian thực. Phổ mật độ năng lượng của mô hình Dryden biểu diễn tốt các biến động tần số thấp và trung bình của khí quyển. Thuật toán điều khiển có thể kiểm tra khả năng phản hồi khi đối mặt với các đợt gió giật đột ngột. Thử nghiệm trên mô hình Dryden giúp xác định giới hạn chịu đựng vận tốc gió của khung thân UAV. Ngoài ra, việc tinh chỉnh hệ số bộ lọc theo độ cao mang lại kịch bản kiểm thử sát với môi trường khí quyển thực tế. Nhờ đó, thuật toán điều khiển thích nghi được tối ưu hóa thông số một cách an toàn và chuẩn xác.
2.2. Mô hình von Kármán đánh giá nhiễu gió giật và gió xoáy
Mô hình von Kármán biểu diễn phổ năng lượng gió xoáy với độ chính xác vật lý cao hơn thông qua các hàm phi hữu tỉ. Mô hình này phản ánh chính xác quy luật phân rã năng lượng của dòng xoáy khí quyển ở vùng tần số cao. Việc đánh giá độ bền vững của hệ thống trên mô hình von Kármán giúp phát hiện sớm các hiện tượng rung lắc bậc cao. Cấu trúc nhiễu phức tạp tạo ra áp lực thử nghiệm tối đa cho cơ cấu chấp hành của thiết bị bay. Bộ điều khiển cần duy trì độ bám quỹ đạo chặt chẽ ngay cả khi phổ nhiễu biến đổi liên tục. Sự kết hợp giữa mô hình von Kármán và mô hình động lực học cung cấp bức tranh toàn diện về ứng xử khí động. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để khẳng định độ tin cậy của thuật toán chống nhiễu trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
III. Bộ quan sát nhiễu trạng thái mở rộng và ước lượng gió
Bộ quan sát nhiễu trạng thái mở rộng (ESO - Extended State Observer) là công cụ then chốt để xử lý bất định hệ thống. Kỹ thuật này mở rộng biến trạng thái để ước lượng đồng thời vận tốc, gia tốc và toàn bộ thành phần nhiễu ngoại cảnh. Cơ chế quan sát không phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác tuyệt đối của mô hình động lực học. Tác động của gió xoáy, gió giật cùng các sai số mô hình hóa được gộp chung thành một biến tổng nhiễu. Giá trị ước lượng từ ESO được đưa thẳng vào vòng điều khiển để thực hiện việc triệt tiêu nhiễu tức thời. Sự kết hợp này mang lại khả năng kháng nhiễu vượt trội cho các dòng UAV cỡ nhỏ. Nhờ tốc độ hội tụ nhanh và cấu trúc tính toán tối giản, ESO vận hành mượt mà trên các mạch vi điều khiển nhúng trong thời gian thực.
3.1. Cấu trúc bộ quan sát nhiễu trạng thái mở rộng ESO
Cấu trúc bộ quan sát nhiễu trạng thái mở rộng (ESO) bao gồm các khâu vi phân và tích phân trạng thái kết hợp hệ số khuếch đại thích hợp. Trạng thái mở rộng đại diện cho tổng hòa của lực gió bên ngoài, ma sát cơ học và sai số tham số. Quá trình thiết kế tập trung vào việc bố trí điểm cực của bộ quan sát để đạt tốc độ hội tụ mong muốn mà không gây bão hòa cảm biến. ESO phi tuyến hoặc ESO tuyến tính đều có khả năng theo dõi chuẩn xác biến động động lực học. Thuật toán chỉ yêu cầu thông tin đầu vào là tín hiệu điều khiển và đầu ra đo được từ cảm biến IMU. Việc tối ưu hóa băng thông của bộ quan sát giúp cân bằng giữa độ nhạy triệt tiêu nhiễu và khả năng lọc nhiễu đo lường. Đây là tiền đề cho một hệ thống điều khiển tự động có độ tin cậy cao.
3.2. Bù trừ sai lệch thời gian thực nâng cao chất lượng bay
Tín hiệu ước lượng nhiễu từ bộ quan sát được truyền ngay lập tức tới khâu bù trừ tín hiệu điều khiển điều hướng. Kỹ thuật bù tiến feedforward giúp loại bỏ phần lớn tác động tiêu cực của gió trước khi sai số vị trí hình thành lớn. Độ lệch góc nghiêng và độ trôi dạt quỹ đạo giảm rõ rệt so với các bộ điều khiển phản hồi truyền thống. Khả năng ổn định trạng thái lơ lửng (hovering) và bám đường bay mẫu được cải thiện rõ nét. Năng lượng tiêu hao của động cơ cũng được tối ưu hóa do loại bỏ các phản ứng giật cục không cần thiết. Phương pháp này bảo đảm thiết bị bay giữ vững tư thế ổn định ngay trong điều kiện gió đổi hướng liên tục. Chất lượng điều khiển thời gian thực được chứng minh thông qua độ hội tụ sai số tiệm cận về lân cận gốc tọa độ.
IV. Điều khiển trượt thích nghi và điều khiển bền vững UAV
Phương pháp điều khiển trượt thích nghi (adaptive sliding mode control) kết hợp cùng điều khiển bền vững (robust control) tạo nên lớp phòng thủ vững chắc. Cấu trúc mặt trượt được thiết kế để dẫn dắt sai số hệ thống về điểm cân bằng trong thời gian hữu hạn. Luật thích nghi tự động hiệu chỉnh hệ số khuếch đại theo cường độ nhiễu thực tế. Điều này giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào các cận trên định trước của nhiễu gió. Sự kết hợp giữa tính năng thích nghi và tính bền vững giúp bảo vệ hệ thống trước sự biến đổi tham số đột ngột. Vấn đề chấn động tín hiệu (chattering) cố hữu của điều khiển trượt được khắc phục bằng các hàm trơn hoặc luật thích nghi bậc cao. Giải pháp này mang lại quỹ đạo chuyển động mượt mà và an toàn tối đa cho thiết bị bay.
4.1. Thiết kế bộ điều khiển trượt thích nghi chống nhiễu
Thiết kế bộ điều khiển trượt thích nghi bắt đầu từ việc lựa chọn mặt trượt phi tuyến phù hợp với động lực học sáu bậc tự do. Luật cập nhật thích nghi được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ổn định Lyapunov để tự động ước lượng độ lớn bất định. Hệ số khuếch đại điều khiển tự động tăng khi gặp gió giật mạnh và tự động giảm khi môi trường ổn định. Cơ chế này ngăn chặn hiện tượng quá nhiệt động cơ và bảo vệ cơ cấu chấp hành khỏi quá tải. Hệ thống phản ứng nhạy bén trước các thay đổi đột ngột về hướng và độ lớn của gió. Quá trình hội tụ về mặt trượt diễn ra nhanh chóng, hạn chế tối đa sai lệch trạng thái góc và vị trí. Bộ điều khiển duy trì độ bền vững tuyệt đối trước các dao động khí động học phức tạp.
4.2. Kết hợp kỹ thuật điều khiển bền vững triệt tiêu chattering
Hiện tượng chattering trong điều khiển trượt truyền thống gây rung lắc mạnh và giảm tuổi thọ của động cơ servo. Việc tích hợp kỹ thuật điều khiển bền vững với lớp biên biên dịch trơn giúp làm mềm tín hiệu đóng cắt. Sử dụng hàm bão hòa hoặc hàm hyperbolic thay thế hàm dấu signum giúp triệt tiêu hoàn toàn các rung động tần số cao. Luật thích nghi biên độ đóng cắt liên tục điều chỉnh theo mức độ bất định dư của hệ thống. Tín hiệu điều khiển đầu ra trở nên mượt mà, đảm bảo khả năng đáp ứng chính xác của các cánh lái và động cơ. Phương tiện bay giữ được sự êm thuận và ổn định hình học trong suốt hành trình. Sự kết hợp này dung hòa hoàn hảo giữa tính bền vững chống nhiễu gió và độ mịn của tín hiệu điều khiển thực tế.
V. Bảo vệ vùng bao an toàn bay UAV bằng hàm rào điều khiển
Nhiệm vụ bảo vệ vùng bao an toàn bay (flight envelope protection) có ý nghĩa quyết định đối với sự tồn tại của thiết bị bay. Khi gió mạnh đẩy các trạng thái góc nghiêng, góc tấn hoặc vận tốc tới hạn, nguy cơ rơi tự do là rất lớn. Giải pháp hiện đại ứng dụng hàm rào Lyapunov (Barrier Lyapunov Function - BLF) và hàm điều khiển rào (Control Barrier Function - CBF). Các kỹ thuật này thiết lập các rào cản toán học nghiêm ngặt trên không gian trạng thái. Mọi tín hiệu điều khiển đều bị ràng buộc để không bao giờ vi phạm giới hạn vật lý và khí động của UAV. Hệ thống tự động can thiệp và nắn chỉnh quỹ đạo khi phương tiện tiếp cận ngưỡng nguy hiểm. Việc duy trì nghiêm ngặt vùng bao an toàn giúp thiết bị bay tự phục hồi trạng thái thăng bằng ổn định ngay cả trong bão gió.
5.1. Cơ chế bảo vệ vùng bao an toàn bay flight envelope
Cơ chế bảo vệ vùng bao an toàn bay liên tục giám sát tập hợp các trạng thái cho phép của UAV cỡ nhỏ. Các giới hạn bao gồm góc nghiêng tối đa, tốc độ quay góc cực đại và biên độ suy giảm vận tốc bay. Khi luồng gió xoáy đẩy máy bay tới gần giới hạn lật, thuật toán an toàn lập tức giới hạn góc lái lệnh. Mục tiêu cao nhất là giữ cho máy bay luôn nằm trong tập hợp bất biến an toàn của không gian trạng thái. Cơ chế này phối hợp nhịp nhàng với hệ thống điều khiển vị trí để tránh hiện tượng thất tốc khí động. Nhờ việc phân định ranh giới hoạt động rõ ràng, phương tiện luôn duy trì được khả năng sinh lực nâng cần thiết. Đây là tấm lá chắn bảo vệ cuối cùng giúp UAV hoàn thành nhiệm vụ bay trong thời tiết bất lợi.
5.2. Tích hợp hàm rào Lyapunov BLF và hàm điều khiển rào CBF
Việc tích hợp hàm rào Lyapunov (BLF) và hàm điều khiển rào (CBF) mang lại giải pháp kiểm soát an toàn chủ động hoàn chỉnh. Hàm rào Lyapunov BLF tiến tới vô cùng khi trạng thái tiến gần đến biên an toàn, ngăn chặn sai số vượt ngưỡng cho phép. Đồng thời, hàm điều khiển rào CBF được xây dựng dưới dạng bài toán tối ưu hóa bậc hai (QP) giải quyết theo thời gian thực. Tín hiệu điều khiển thích nghi danh định được điều chỉnh tức thời với mức biến đổi nhỏ nhất để duy trì tính an toàn. Phương pháp này đảm bảo tính ổn định tiệm cận của hệ kín mà không đánh đổi hiệu năng bám quỹ đạo. Sự kết hợp giữa BLF, CBF và bộ quan sát ESO hình thành một cấu trúc điều khiển an toàn bay toàn diện trước mọi biến động nhiễu gió khắc nghiệt.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (154 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bội LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn khoa học Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Việt Khoa, người thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cám ơn gia đình, đồng nghiệp đã động viện ủng hộ tôi trong thời gian thực hiện luận án. ii LỜI CAM ĐOAN Các kết quả trình bày trong luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi và đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn của Phó Giáo sƣ Tiến sĩ Nguyễn Việt Khoa. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về những lời cam đoan của mình. Tác giả luận án Nguyễn Văn Quang iii MỤC LỤC DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. vii DANH MỤC BẢNG.
ix MỞ ĐẦU. Giới thiệu chung. Mục tiêu nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Bố cục của luận án. Bài toán chẩn đoán kỹ thuật công trình. Các phƣơng pháp phát hiện hƣ hỏng của kết cấu dựa trên tham số động lực học của kết cấu. Phƣơng pháp phân tích wavelet nhằm phát hiện hƣ hỏng của kết cấu.
ĐỘNG LỰC HỌC KẾT CẤU DẦM CÓ VẾT NỨT. Giới thiệu về vết nứt trên quan điểm cơ học phá hủy. Mô hình phần tử hữu hạn cho dầm 2D và 3D chứa vết nứt. Dầm 2D chứa vết nứt.
Dầm 3D chứa vết nứt. Phƣơng trình dao động của kết cấu theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU DAO ĐỘNG PHỤC VỤ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT. Phƣơng pháp phân tích wavelet.
Biến đổi wavelet liên tục và biến đổi ngược. Phổ năng lượng wavelet. Phƣơng pháp phân bố độ cứng phần tử trong miền tần số. ỨNG DỤNG CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU DAO ĐỘNG TRONG MỘT SỐ BÀI TOÁN CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT.
Bài toán phát hiện vết nứt của kết cấu dầm xảy ra trong quá trình động đất bằng phƣơng pháp phân tích phổ wavelet. Dao động của dầm có vết nứt dưới tác động của động đất. Phát hiện vết nứt xảy ra đột ngột bằng phân tích phổ wavelet từ tín hiệu mô phỏng số. Bài toán phát hiện vết nứt của dầm kép mang khối lƣợng tập trung bằng phƣơng pháp phân tích wavelet.
Kết quả mô phỏng số. Ảnh hưởng của khối lượng tập trung đến dao động tự do của hệ dầm kép nguyên vẹn. Ảnh hưởng của khối lượng tập trung đến tần số tự nhiên của hệ dầm kép chứa vết nứt. Bài toán phát hiện vết nứt của kết cấu bằng phƣơng pháp phân bố độ cứng phần tử.
Phát hiện vết nứt của dầm. Phát hiện vết nứt của khung. Phát hiện vết nứt của giàn cao tầng. THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG.
Phát hiện vết nứt xảy ra đột ngột của dầm bằng phƣơng pháp wavelet. Phát hiện vết nứt của giàn bằng phƣơng pháp phân bố độ cứng phần tử. 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Kết luận của luận án.
Phạm vi áp dụng của luận án và công việc cần tiếp tục thực hiện trong tƣơng lai. 120 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ. 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 134 vi DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT E mô đun đàn hồi (N/m2).
hệ số Poisson. a chiều cao vết nứt (m). b, h tƣơng ứng chiều rộng, chiều cao hình chữ nhật (m). I mô men quán tính hình học mặt cắt ngang (m4).
L chiều dài dầm (m). Lc vị trí xuất hiện vết nứt (m). tần số dao động riêng của dầm (rad/s) M, K, C lần lƣợt là ma trận khối lƣợng, độ cứng và cản tổng thể của dầm theo công thức phần tử hữu hạn (nn). , hệ số cản Rayleigh.
P lực dọc trục (N). EI độ cứng chống uốn (Nm2). IF tần số tức thời (Hz). vii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.
Ba kiểu vết nứt cơ bản. Mô hình vết nứt mở. Mô hình phần tử. Mô hình 3D của phần tử có chứa vết nứt.
Cây phân tích tín hiệu thành xấp xỉ và chi tiết. Phổ năng lƣợng wavelet của một kết cấu có tần số không đổi trong quá trình dao động. Phổ năng lƣợng wavelet của một kết cấu có tần số thay đổi trong quá trình dao động. Hàm Mexican Hat.
Mô hình của dầm nguyên vẹn. Mô hình dầm chứa vết nứt. Tần số tức thời của dầm. Mối liên hệ giữa df và độ sâu vết nứt.
Phần tử dầm kép chịu tác động của khối lƣợng tập trung. Sáu dạng riêng đầu tiên. Ba dạng riêng đầu tiên, mối liên hệ giữa tần số và vị trí khối lƣợng. Tần số và vị trí khối lƣợng của dầm kép chứa vết nứt.
Chênh lệch tần số đầu tiên df giữa hệ dầm kép chứa vết nứt và hệ dầm kép nguyên vẹn. Biến đổi wavelet đối với tần số tự nhiên đầu tiên. Phân bố chỉ số độ cứng phần tử bằng giải tích đối với 5 độ sâu vết nứt. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử, không có nhiễu.
Chiều cao của đỉnh dh so với độ sâu của vết nứt, khi không có nhiễu. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử. Chiều cao của đỉnh dh so với độ sâu vết nứt, có nhiễu và không có nhiễu. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử, nhiễu 0%.
Chiều cao của 2 đỉnh dh so với độ sâu vết nứt, khi không có nhiễu. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử. Chiều cao của đỉnh dh1 so với độ sâu vết nứt, khi có nhiễu và không có nhiễu. Chiều cao của đỉnh dh2 so với độ sâu vết nứt, khi có nhiễu và không có nhiễu.
Mô hình khung trong mặt phẳng X-Z. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử của cột bên trái, nhiễu 0%. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử của cột bên trái, có nhiễu. Chiều cao của đỉnh dh1 so với độ sâu vết nứt, khi có nhiễu và không có nhiễu.
Mô hình giàn cao tầng. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử, phần tử #17 chứa vết nứt. Mối quan hệ giữa chiều cao của đỉnh dh với độ sâu vết nứt. Dầm chứa vết nứt, đặt trên bàn rung.
Phổ Fourier của gia tốc thẳng đứng, độ sâu vết nứt 0%. Tần số tức thời của dầm. Mối liên hệ giữa df và độ sâu vết nứt. Thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của Viện Cơ học – VAST.
Đo đáp hàm đáp ứng tần số bằng máy PULSE. Xây dựng lại phân bố chỉ số độ cứng phần tử, phần tử #17 chứa vết nứt. Chiều cao của đỉnh dh so với độ sâu vết nứt. 117 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 4.
Tần số tự nhiên của dầm chứa hai vết nứt. Tần số tự nhiên của dầm kép. Tần số tự nhiên của dầm công xôn với khối lƣợng tập trung đặt tại đỉnh đầu dầm. Vết nứt với độ sâu khác nhau, tại vị trí Lc L 2.
Giới thiệu chung Hƣ hỏng trong kết cấu là một vấn đề nghiêm trọng thƣờng xảy ra trong các loại kết cấu nhƣ kết cấu cơ khí, kết cấu công trình dân dụng, kết cấu hàng không v. Các kết cấu này thƣờng xuyên chịu các tải trọng lặp đi lặp lại trong quá trình hoạt động hoặc tác động của thiên nhiên, của con ngƣời. Sau một thời gian dài chịu tác động của tải trọng lặp lại này thì các hƣ hỏng sẽ xuất hiện, đặc biệt là các vết nứt mỏi. Các vết nứt mỏi này sẽ tiếp tục phát triển cho đến khi kết cấu vƣợt quá khả năng chịu tải có thể gây nên sự sụp đổ của kết cấu.
Vì vậy, việc phát hiện sớm các hƣ hỏng trong kết cấu là một vấn đề hết sức quan trọng. Hiện nay, đã có rất nhiều kỹ thuật đƣợc công bố và áp dụng trong lĩnh vực phát hiện hƣ hỏng của kết cấu. Có hai phƣơng pháp giám sát kết cấu chính đó là phƣơng pháp giám sát phá hủy và phƣơng pháp giám sát không phá hủy. Phƣơng pháp giám sát phá hủy là các phƣơng pháp giám sát trong đó hƣ hỏng đƣợc quan sát trực tiếp bằng mắt thƣờng, kết cấu cần phải đƣợc tháo rời thậm chí cƣa, cắt nhằm đo đạc trực tiếp các tham số hƣ hỏng.
Phƣơng pháp này đánh giá một cách chính xác, cụ thể vị trí, hình dáng và kích thƣớc của các hƣ hỏng. Tuy nhiên, rất tốn kém do kết cấu phải dừng hoạt động và phải đƣợc tháo rời để kiểm tra, đánh giá. Phƣơng pháp không phá hủy là phƣơng pháp không trực tiếp, giám sát kết cấu thông qua việc phân tích các phản ứng của kết cấu. Các phƣơng pháp giám sát kết cấu không phá hủy có thể kể đến: phƣơng pháp dao động, phƣơng pháp tĩnh, phƣơng pháp âm v.
Trong các phƣơng pháp này thì phƣơng pháp dao động là phƣơng pháp đƣợc quan tâm và ứng dụng nhiều hơn cả do các tín hiệu dao động chứa nhiều thông tin về hƣ hỏng và thƣờng dễ dàng đo đạc, rẻ tiền. Các phƣơng pháp phát hiện vết nứt bằng tín hiệu dao động thƣờng dựa trên hai yếu tố chính, đó là: đặc trƣng động lực học của kết cấu và các phƣơng pháp xử lý tín hiệu dao động. Khi có vết nứt, các đặc trƣng động lực học của kết cấu nhƣ dạng dao động riêng, tần số riêng, độ cứng, phản ứng động v. sẽ bị thay đổi.
Trạng thái của vết nứt trong quá trình dao động cũng rất quan trọng trong việc phát 2 hiện vết nứt. Vết nứt có thể luôn mở trong quá trình dao động đƣợc gọi là vết nứt mở hoàn toàn. Nhƣng vết nứt cũng có thể đóng và mở liên tục trong quá trình dao động, loại vết nứt này đƣợc gọi là vết nứt “thở” (breathing). Khi vết nứt “thở” thì các cạnh của vết nứt sẽ đóng và mở liên tục tạo nên những méo mó trong tín hiệu dao động tại các thời điểm đóng và mở của vết nứt.
Nếu có thể phân tích đƣợc sự thay đổi trong quá trình “thở” thì sự tồn tại của vết nứt có thể đƣợc phát hiện. Điều này là rất hữu ích cho việc phát triển các phƣơng pháp để phát hiện vết nứt. Trong thực tế sự thay đổi các đặc trƣng động lực học của kết cấu gây nên bởi vết nứt thƣờng rất nhỏ và khó có thể phát hiện trực tiếp từ tín hiệu đo dao động. Để có thể phát hiện đƣợc những thay đổi nhỏ này cần phải có các phƣơng pháp xử lý tín hiệu hiện đại.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Nguyễn Văn Quang (n.d.). Luận án bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay UAV nhỏ trước nhiễu gió [Luận án tiến sĩ]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-giao-thong-van-tai/ky-thuat-hang-khong/luan-an-bo-dieu-khien-thich-nghi-an-toan-bay-uav-nho-nhieu-gio
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Luận án bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay UAV nhỏ trước nhiễu gió" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tổng hợp bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay cho UAV cỡ nhỏ trong điều kiện có nhiễu động gió, đề xuất phương pháp tối ưu hóa hiệu suất.
Luận án "Luận án bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay UAV nhỏ trước nhiễu gió" có bao nhiêu trang?
Luận án "Luận án bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay UAV nhỏ trước nhiễu gió" có 154 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Luận án bộ điều khiển thích nghi đảm bảo an toàn bay UAV nhỏ trước nhiễu gió" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.