Luận án Xây dựng thuật toán ổn định và điều khiển uav dạng tri - Rotor khối lượng nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
ĐẶNG VĂN THÀNH 
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN UAV 
DẠNG TRI-ROTOR KHỐI LƢỢNG NHỎ 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI – NĂM 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
ĐẶNG VĂN THÀNH 
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN UAV 
DẠNG TRI-ROTOR KHỐI LƢỢNG NHỎ 
 Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa 
 Mã số: 9 52 02 16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 
 1. PGS.TS Trần Đức Thuận 
 2. TS Phạm Văn Nguyên 
HÀ NỘI – NĂM 2021 
i 
 LỜI CAM ĐOAN 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng 
dẫn của PGS.TS Trần Đức Thuận và TS Phạm Văn Nguyên. Các số liệu, kết 
quả trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công 
trình nào khác. Các dữ liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ. 
NGƢỜI CAM ĐOAN 
Đặng Văn Thành 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Công trình nghiên cứu này đƣợc thực hiện tại Viện Khoa học và Công 
nghệ quân sự/BQP. 
Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới tập thể cán bộ hƣớng dẫn khoa 
học: 
PGS.TS. Trần Đức Thuận 
TS. Phạm Văn Nguyên 
đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. 
 Tác giả luận án chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Viện Khoa học và 
Công nghệ Quân sự, Viện Tên lửa/Viện KH-CN quân sự, Khoa Hàng không 
vũ trụ/Học viện KTQS, Phòng Đào tạo, Phòng Quản lý KHCN đã luôn quan 
tâm và giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu. 
 Tác giả chân thành cảm ơn các nhà giáo, các nhà khoa học và đồng 
nghiệp đã quan tâm đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện 
công trình khoa học này. 
 Hà Nội, ngày tháng 7 năm 2021 
 Nghiên cứu sinh 
 Đặng Văn Thành 
iii 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC .... iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .. vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG .. x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ... xi 
MỞ ĐẦU .... 1 
Chƣơng I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TRI-ROTOR ...... 8 
1.1. Khát quát về tri-rotor .... 8 
 1.1.1. Nguyên lý điều khiển chuyển động tri-rotor . 10 
 1.1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tri-rotor .......... 11 
1.2. Tình hình nghiên cứu các thuật toán điều khiển tri-rotor........ 13 
 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc .. 14 
 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc .. 14 
 1.2.3. Nhận xét ...... 18 
1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án 
.. 
18 
1.4. Kết luận Chƣơng I ...... 19 
Chƣơng II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG 
CHO UAV DẠNG TRI-ROTOR ......... 
20 
2.1. Các hệ tọa độ và tham số đặc trƣng khi xem xét chuyển động tri-
rotor ..... 
20 
2.2. Các đầu vào và đầu ra của mô hình điều khiển tri rotor  23 
2.3. Các lực và các momen tác động vào tri-rotor  24 
 2.3.1. Lực ...... 25 
iv 
 2.3.2. Các momen xoắn .. 29 
2.4. Mô hình động học ........ 32 
 2.4.1. Đối với chuyển động tịnh tiến .. 32 
 2.4.2. Đối với chuyển động quay ..... 33 
2.5. Xây dựng mô hình điều khiển chuyển động cho tri-rotor ... 38 
2.6. Kết luận Chƣơng II ...... 42 
Chƣơng III. XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TRI-ROTOR MỘT CÁNH 
NGHIÊNG ........................ 
43 
3.1. Các giả thiết ..... 43 
3.2. Phân tích mô hình động lực học tri-rotor ... 43 
3.3. Tổng hợp các vòng điều khiển cho tri-rotor một cánh nghiêng  51 
3.3.1. Tổng hợp các bộ điều khiển các kênh roll, pitch, yaw . 51 
3.3.2. Tổng hợp các bộ điều khiển tốc độ dài các kênh X, Y, Z . 54 
3.3.3. Tổng hợp bộ điều khiển vị trí các kênh X, Y, Z . 58 
3.4. Mô phỏng cho một số chế độ bay đặc thù ... 59 
3.4.1. Tính toán các thông số của bộ điều khiển ổn định trạng thái . 60 
3.4.2. Tính toán các thông số của bộ điều khiển tốc độ dài các kênh X, 
Y, Z .... 
61 
3.4.3. Tính toán các thông số của bộ điều khiển C3 .. 62 
3.4.4. Kết quả mô phỏng một số chế độ bay đặc thù .... 63 
3.5. Xét sự ảnh hƣởng của gió .... 70 
3.6. 
Kết luận Chƣơng III ... 78 
Chƣơng IV. XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TRI-ROTOR VỚI MÔ 
HÌNH ĐẦY ĐỦ .... 
79 
4.1. Xây dựng hệ điều khiển tri-rotor ứng dụng giải thuật 
backstepping .. 
79 
v 
4.2. Xây dựng thuật toán điều khiển tri-rotor ứng dụng điều khiển 
trƣợt 
90 
4.3. Mô phỏng điều khiển tri-rotor ....... 95 
4.3.1. Các thông số và điều kiện ban đầu ..... 95 
4.3.2. Mô phỏng điều khiển tri rotor theo ứng dụng giải thuật 
backstepping .......... 
96 
4.3.3. Mô phỏng điều khiển tri-rotor theo luật điều khiển trƣợt . 100 
4.4. Kết luận Chƣơng IV ....... 120 
KẾT LUẬN .......... 121 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ . 123 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....... 124 
vi 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
iF : Các lực đƣợc tạo ra từ các cánh quạt của tri-rotor ][N 
x : Gia tốc chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
x 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][ 2 sm 
y : Gia tốc chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
y 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][ 2 sm 
z : Gia tốc chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
z 
trong hệ tọa độ B gắn với trái đất ][ 2 sm 
 : Gia tốc góc (pitch) của tri-rotor quanh trục By của hệ tọa B 
gắn với quadrotor ][ 2 srad 
 : Gia tốc góc (roll) của tri-rotor quanh trục Bx của hệ tọa B 
gắn với quadrotor ][ 2 srad 
 : Gia tốc góc (yaw) của tri-rotor quanh trục 
B
z của hệ tọa B 
gắn với quadrotor ][ 2 srad 
i : Góc nghiêng của động cơ servo thứ i 
kt: Hệ số lực cản [N.s
2
/rad
2
] 
kf: Hệ số lực đẩy [N.s
2
/rad
2
] 
L: Khoảng cách từ tâm tri-rotor đến tâm của động cơ [m] 
gF : Trọng lực 
ip
F : Lực đẩy từ cánh quạt thứ i đƣợc biểu diễn trong không gian 
Đề các 
vii 
F1: Lực đẩy của cánh quạt trƣớc của tri-rotor ][N 
F2: Lực đẩy của cánh quạt phải của tri-rotor ][N 
F3: Lực đẩy của cánh quạt sau của tri-rotor ][N 
if : Lực đẩy tạo ra từ cánh quạt thứ i theo hƣớng trục động cơ 

R : Ma trận quay (roll-pitch-yaw) 
b
eR : Ma trận quay từ hệ tọa độ E sang hệ tọa độ B 
e
bR : Ma trận quay từ hệ tọa độ B sang hệ tọa độ E 
i
b
lR : Ma trận quay từ hệ tọa độ li sang hệ tọa độ B 
ip
T : Mô men đẩy sinh ra bởi lực đẩy tạo ra từ cánh quạt thứ i 
theo hƣớng trục động cơ 
pT  : Mô men đẩy tổng sinh ra bởi tất cả các cánh quạt xung 
quanh tâm khối lƣợng. 
pi
dT : Mô men cản vì sự quay của cánh quạt thứ i 
x : Tốc độ chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
x 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][ 1 sm 
y : Tốc độ chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
y 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][ 1 sm 
z : Tốc độ chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
z 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][ 1 sm 
 : Tốc độ góc (roll) của tri-rotor quanh trục Bx của hệ tọa B 
gắn với tri-rotor ][ 1 srad 
viii 
 ebR i
b
lR : Tốc độ góc (yaw) của tri-rotor quanh trục Bz của hệ tọa B 
gắn với tri-rotor ][ 1 srad 
 : Tốc độ góc (pitch) của tri-rotor quanh trục By của hệ tọa B 
gắn với tri-rotor ][ 1 srad 
i : Tốc độ của các cánh quạt ].[
1 srad 
m: Tổng khối lƣợng UAV 
pF  : Tổng lực nâng sinh ra bởi tất cả các động cơ 
dT  : Tổng mô men cản từ 3 cánh quạt 
 : Véc tơ vận tốc của UAV trong hệ tọa độ Đề các. 
x: Vị trí chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
x 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][m 
y: Vị trí chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
y 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][m 
z: Vị trí chuyển động của khối tâm tri-rotor dọc theo trục 
E
z 
trong hệ tọa độ E gắn với trái đất ][m 
 : Vị trí góc (pitch) của tri-rotor quanh trục 
B
y của hệ tọa B 
gắn với tri-rotor ][rad 
 : Vị trí góc (roll) của tri-rotor quanh trục 
B
x của hệ tọa B gắn 
với tri-rotor ][rad 
 : Vị trí góc (yaw) của tri-rotor quanh trục 
B
z của hệ tọa B gắn 
với tri-rotor ][rad 
ix 
BĐK Bộ điều khiển 
PD Bộ điều khiển tỷ lệ, vi phân 
PID Bộ điều khiển tỷ lệ,tích phân và vi phân 
BLDC Brushless Direct Current motot (Động cơ điện một chiều 
không cổ góp) 
DOF Degree Of Freedom (Bậc tự do) 
DC Direct Current (Dòng điện một chiều) 
FBL Feedback Linearization (Tuyến tính hóa phản hồi) 
FLC Fuzzy Logic Controller (Bộ điều khiển Logic mờ) 
GPS Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu) 
CLF Hàm điều khiển Lyapunov (Control Lyapunov Function) 
IR InfraRed (Hồng ngoại) 
IMU Inertial Measurement Unit (Đơn vị đo lƣờng quán tính) 
MCU Micro Controller Unit (Bộ vi điều khiển) 
MIMO Multi - Input Multi - Out put (Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra) 
RC Remote Controller (Điều khiển từ xa) 
RF Radio Frequency (Tần số vô tuyến) 
UAV Unnamed Air Vehicle (Phƣơng tiên bay không ngƣời lái) 
x 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
 Trang 
Bảng 3.1 Các thông số mô phỏng tri-rotor một cánh nghiêng 59 
Bảng 4.1 Các thông số mô phỏng tri-rotor mô hình đầy đủ 95 
Bảng 4.2 Các điều kiện ban đầu 96 
xi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 
 Trang 
Hình 1.1 Mô hình tri-rotor 8 
Hình 1.2 Mô hình tri-rotor dạng 3D 9 
Hình 1.3 Cấu tạo một cánh tay của tri-rotor 9 
Hình 1.4 Nguyên lý điều khiển chuyển động của tri-rotor 10 
Hình 1.5 Sơ đồ khối hệ điều khiển tri-rotor 11 
Hình 2.1 Hệ tọa độ sử dụng trong xây dựng mô hình toán cho 
tri-rotor 
20 
Hình 2.2 Mối quan hệ giữa hệ tọa độ trái đất E với hệ tọa độ 
gắn với vật B 
 21 
Hình 2.3 Hệ tọa độ địa lý 22 
Hình 2.4 Sơ đồ đặt các hệ trục tọa độ của mỗi động cơ 22 
Hình 2.5 Sơ đồ khối vào ra của tri-rotor 24 
Hình 2.6 Các lực và mô men trên mặt phẳng xb-yb 25 
Hình 2.7 Sơ đồ mô tả sự ràng buộc giữa các kênh của tri-rotor 37 
Hình 3.1 Mô hình phân tách động lực học của tri-rotor 48 
Hình 3.2 Các tín hiệu cho điều khiển kênh X 49 
Hình 3.3 Các tín hiệu cho điều khiển kênh Y 49 
Hình 3.4 Các tín hiệu cho điều khiển kênh Z 50 
Hình 3.5 Sơ đồ khối của hệ điều khiển các kênh tri-rotor 51 
Hình 3.6 Sơ đồ khối của hệ điều khiển các kênh của tri-rotor 58 
Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ điều khiển các kênh của tri-rotor 59 
Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc điều khiển tri-rotor 60 
Hình 3.9 Bộ điều khiển các kênh góc Euler và động lực học 
phần góc quay của tri-rotor 
61 
Hình 3.10. Sơ đồ mô phỏng các bộ điều khiển các kênh X, Y, Z 62 
Hình 3.11. Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển vị trí 62 
Hình 3.12. Đồ thị đáp ứng vị trí, vận tốc tri-rotor trƣờng hợp 1 63 
Hình 3.13. Đồ thị đáp ứng vị trí, vận tốc tri-rotor trƣờng hợp 2 65 
xii 
 Trang 
Hình 3.14. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 2 65 
Hình 3.15. Đồ thị đáp ứng vị trí, vận tốc tri-rotor trƣờng hợp 3 66 
Hình 3.16. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 3 67 
Hình 3.17. Đồ thị đáp ứng vị trí, vận tốc tri-rotor trƣờng hợp 4 68 
Hình 3.18. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 4 69 
Hình 3.19. Sơ đồ mô phỏng khối M2 xét đến ảnh hƣởng của gió 71 
Hình 3.20. Sơ đồ mô phỏng khối M1 xét đến ảnh hƣởng của gió 71 
Hình 3.21. Đồ thị đáp ứng vị trí, góc của tri-rotor trƣờng hợp 1 72 
Hình 3.22. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 1 khi có gió 73 
Hình 3.23. Đồ thị đáp ứng vị trí, góc của tri-rotor trƣờng hợp 2 74 
Hình 3.24. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 2 khi có gió 74 
Hình 3.25. Đồ thị đáp ứng vị trí, góc của tri-rotor trƣờng hợp 3 75 
Hình 3.26. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 3 khi có gió 76 
Hình 3.27. Đồ thị đáp ứng vị trí, góc của tri-rotor trƣờng hợp 4 77 
Hình 3.28. Đồ thị bám quỹ đạo 3D trong trƣờng hợp 4 khi có gió 77 
Hình 4.1. Sơ đồ thuật toán mô phỏng điều khiển tri-rotor theo 
luật điều khiển Backstepping 
97 
Hình 4.2. Tín hiệu điều khiển U1 98 
Hình 4.3. Tín hiệu điều khiển U2
98 
Hình 4.4. Tín hiệu điều khiển U3 98 
Hình 4.5. Tín hiệu điều khiển U4 98 
Hình 4.6. Tín hiệu điều khiển U5 98 
Hình 4.7. Tín hiệu điều khiển U6 98 
Hình 4.8. Sự thay đổi góc chúc góc  99 
Hình 4.9. Sự thay đổi góc hƣớng  99 
Hình 4.10. Sự thay đổi góc cren  99 
Hình 4.11. Chuyển động tri-rotor theo trục x 99 
Hình 4.12. Chuyển động tri-rotor theo trục y 99 
Hình 4.13. Chuyển động tri-rotor theo trục z 99 
xiii 
 Trang 
Hình 4.14. Tri-rotor bám theo độ cao đặt 100 
Hình 4.15. Sai số bám theo độ cao 100 
Hình 4.16. Tri-rotor bám theo tọa độ x đặt 100 
Hình 4.17. Sai số bám theo tọa độ x 100 
Hình 4.18. Tri-rotor bám theo tọa độ y đặt 100 
Hình 4.19. Sai số bám theo tọa độ y 100 
Hình 4.20. Sơ đồ thuật toán mô phỏng điều khiển tri-rotor theo 
luật điều khiển trƣợt 
101 
Hình 4.21. Thành phần số 1 lệnh điều khiển u1d 102 
Hình 4.22. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 1-u1e 
102 
Hình 4.23. Lệnh điều khiển đƣa về mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 1-u1t 
103 
Hình 4.24. Thành phần số 2 lệnh điều khiển u2d 103 
Hình 4.25. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 2-u2e 
104 
Hình 4.26. Lệnh điều khiển đƣa về mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 2-u2t 
104 
Hình 4.27. Thành phần số 3 lệnh điều khiển u3d 105 
Hình 4.28. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 3-u3e 
105 
Hình 4.29. Lệnh điều khiển đƣa về mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 3-u3t 
106 
Hình 4.30. Thành phần số 4 lệnh điều khiển u4d 106 
Hình 4.31. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 4-u4e 
107 
Hình 4.32. Lệnh điều khiển đƣa về mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 4-u4t 
107 
Hình 4.33. Thành phần số 5 lệnh điều khiển u5d 108 
xiv 
 Trang 
Hình 4.34. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 5-u5e 
108 
Hình 4.35. Lệnh điều khiển đƣa về mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 5-u5t 
109 
Hình 4.36. Thành phần số 6 lệnh điều khiển u6d 109 
Hình 4.37. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 6-u6c 
110 
Hình 4.38. Lệnh điều khiển đƣa về mặt trƣợt của thành phần lệnh 
điều khiển số 6-u6t 
110 
Hình 4.39. Sự thay đổi độ cao của tri-rotor khi tốc độ bay yêu cầu 
là 0.35m/s 
111 
Hình 4.40. Lệnh điều khiển tổng hợp của thành phần số 1 
trong véc tơ điều khiển u1d 
111
Hình 4.41. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt đối với thành phần số 
1 trong véc tơ điều khiển u1e 
112 
Hình 4.42. Lệnh điều khiển trƣợt khi tri-rotor lệch ra khỏi mặt 
phẳng trƣợt các thành phần số 1-u1t 
112 
Hình 4.43. Sự thay đổi độ cao của tri-rotor 113 
Hình 4.44. Lệnh điều khiển tổng hợp của thành phần số 1 trong 
véc tơ điều khiển u1d 
113 
Hình 4.45. Lệnh điều khiển duy trì mặt trƣợt đối với thành phần số 
1 trong véc tơ điều khiển u1e 
114 
Hình 4.46. Lệnh điều khiển trƣợt khi tri-rotor lệch ra khỏi mặt 
phẳng trƣợt các thành phần số 1-u1t 
114 
Hình 4.47. Sự thay đổi độ cao của tri-rotor 115 
Hình 4.48. Tín hiệu điều khiển u6d 115 
Hình 4.49. Tín hiệu điều khiển u6e 116 
Hình 4.50. Tín hiệu điều khiển u6t 116 
Hình 4.51. Độ cao tri-rotor theo điều khiển trƣợt 117 
xv 
 Trang 
Hình 4.52. Sai số bám điều khiển trƣợt theo trục z 117 
Hình 4.53. Chuyển động điều khiển trƣợt tri-rotor theo trục y 118 
Hình 4.54. Sai số bám điều khiển trƣợt theo trục y 118 
Hình 4.55. Chuyển động điều khiển trƣợt tri-rotor theo trục x 119 
Hình 4.56. Sai số bám điều khiển trƣợt theo trục x 119 
Hình 4.57. Chuyển động điều khiển trƣ ... iển chuyển 
động dạng affine cho UAV dạng tri-rotors”. Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, 
số 66, 4/2020, tr16-24. 
4. Dang Van Thanh, Hoang Quang Chinh, Nguyen Cong Toan, Tran Duc 
Thuan, “Nonlinear control of a tri-rotor based on the decomposition the dynamic 
model and feedback lineariztion”. Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật/Học viện 
KTQS, số 205, 3/2020 tr43-55. 
5. Đặng Văn Thành, Trần Đức Thuận, Phạm Văn Nguyên, Đặng Tiến Trung 
“Xây dựng thuật toán xác định luật điều khiển cho UAV Tri-rotors trên cơ sở 
ứng dụng lý thuyết điều khiển trượt”. Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, số 67, 
6/2020, tr03-12. 
124 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tiếng Việt 
[1]. Hoàng Quang Chính, "Nghiên cứu xây dựng mô hình toán và mô phỏng 
tri-rotor," in Tuyển tập công trình Hội nghị toàn quốc lần thứ 2 về Điều 
khiển và Tự động hóa- VCCA, 2013. 
[2]. Hoàng Văn Huy, Nghiên cứu, xây dựng hệ điều khiển cho một lớp hệ 
truyền động điện phi tuyến chứa nhiều động cơ có liên hệ ràng buộc ứng 
dụng điều khiển quadrotor, luận án tiến sĩ 2019, Học viện KTQS. 
[3]. Nguyễn Văn Khang, Động lực học hệ nhiều vật, Nhà xuất bản Khoa học 
và Kỹ thuật, 2007. 
[4]. Đào Hoa Việt, Điều khiển tự động truyền động điệnt, Nhà xuất bản Quân 
đội, 2010. 
Tiếng Anh 
[5]. A. Melboues, Y.Tami, A.Guessoum and M.Hadjsadok. UAV Controller 
Design and Analysis Using Sliding mode Control. 2010. 
[6]. Anil Kulhare, Arindam Bhanja Chowdhury and Gaurav Raina, a back-
stepping control strategy for the tri-rotor UAV, 2012 24th Chinese 
Control and Decision Conference (CCDC). 
[7]. Anna Prach, Erdal Kayacan, An MPC-based position controller for a tilt-
rotor tricopter VTOL UAV, Optim Control Appl Meth. 2018; 39:343–356. 
[8]. Asalifew Belachew Arega, Design of Super twisting Sliding Mode 
Controller for Hovering Stabilization of Tricopter UAV, Master thesis, 
May, 2016 Addis Ababa, Ethiopia. 
[9]. B. Handy, Harrier gr, Royal Air Force Aircraft and Weapons, pp. 8–9, U. 
S. N. C. Newsletter, “Rollout week,” 2009. 
125 
[10]. B.Siciliano, O.Khatib, and F.Groen, Eds, Multiple Heterogeneous 
Unmanned Aerial Vehicles, ser. Springer Tracts in Advanced Robotics. 
Springer, 2007, vol. 37. 
[11]. B.Vuruskan, U.Yuksek, A. Ozdemir, Yukselen, and G. Inalhan, 
Dynamic modeling of a fixed-wing VTOL UAV, in 2014 International 
Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS). IEEE, 2014, pp. 
483–491. 
[12]. D.Glade, Unmanned aerial vehicles: Implications for military 
operations, Center for Strategy and Technology, Air War College, Air 
University, Maxwell Air Force Base, Alabama 36112, Technical Report 
16, July 2000. 
[13]. D.H.Lyon, A military perspective on small unmanned aerial vehicle, IEEE 
Instrumentation & Measurement Magazine, vol. 7, no. 3, pp. 27–31, 2004. 
[14]. D.J.Pines and F.Bohorquez, Challenges facing future micro-air-vehicle 
development, AIAA Journal of Aircraft, vol. 43, no. 2, pp. 290–305, 2006. 
[15]. D.Liu, L.Wang, and K. C. Tan, Eds., Design and Control of Intelligent 
Robotic Systems. Springer, 2009. 
[16]. D.M.O’Brien, Analysis of computational modeling techniques for 
complete rotorcraft configurations, Ph.D. dissertation, School of 
Aerospace Engineering, Georgia Institute of Technology, May 2006. 
[17]. Dong-Wan Yoo, et al. Dynamic Modeling and Stabilization Techniques 
for Tri-Rotor Unmanned Aerial Vehicles. International Journal of 
Aeronautical and space science, 2010: 167–174. 
[18]. E. Pastor, J. Lopez, and P. Royo, UAV payload and mission control 
hardware/ software architecture, IEEE Aerospace and Electronic 
Systems Magazine, vol. 22, no. 6, pp. 3 – 8, 2007. 
126 
[19]. Elijah LIN Enya, et al. Development of UGS Tilt-rotor Surveillance. 
Journal of Applied Science and Engineering Vol. 18 (2015). 
[20]. Escareno, A.Sanchez, O.Garcia, and R.Lozano, Triple tilting rotor 
mini-UAV: Modeling and embedded control of the attitude, in 
Proceedings of The American Control Conference, Seattle, Washington, 
USA, June 2008, pp. 3476–3481. 
[21]. Ficola, M.L.Fravolini, V.Brunori, and M.LaCava, A simple control 
scheme for mini unmanned aerial vehicles, in Proceedings of The 14th 
Mediterranean Conference on Control and Automation, MED’06, 
Ancona, Italy, June 2006, pp.1–6. 
[22]. Holger Voos, Nonlinear Control of a Quadrotor Micro-UAV using 
Feedback-Linearization, Proceedings of the 2009 IEEE International 
Conference on Mechatronics. Malaga, Spain, April 2009. 
[23]. Ismail M. Khairuddin, Anwar P.P. A. Majeed, ANN. Lim, 
MOHD. Azraai M. Razman, and Abdul Aziz. Jaafar, Altitude and 
Attitude Control of a Trirotor UAV, Advanced Materials Research Vol. 
903 (2014) pp 309-314. 
[24]. J. Richmond, Its a helicopter! its a plane, Military Aerospace 
Technolgy, High Technology, pp. 68 – 69, 1985. 
[25]. Jean-Jacques Slotine, Weiping Li, Applied Nonlinear Control, ISBN-
13: 978-0130408907, Pearson (January 1, 1991), 461 pages. 
[26]. Johnson, E.N.; Turbe, M.A. Modeling, control, and flight testing of a 
small-ducted fan aircraft. J. Guid. Control Dyn. 2006, 29, 769–779. 
[27]. Juing-Shian Chiou, Huu-Khoa Tran, and Shou-Tao Peng, Attitude 
Control of a Single Tilt Tri-Rotor UAV System: Dynamic Modeling and 
Each Channel's Nonlinear Controllers Design, Hindawi Publishing 
127 
Corporation Mathematical Problems in Engineering Volume 2013, 
Article ID 275905, 6 pages. 
[28]. KACAR, ALP. Attitude and Atitude Control of a Triple Tilt-rotor 
Unmanned Aerial Vehicle., 2013. 
[29]. K.P.Valavanis, Ed., Advances in Unmanned Aerial Vehicles: State of 
the Art and the Road to Autonomy, ser. International Series on 
Intelligent Systems, Control, and Automation: Science and 
Engineering. Springer, 2007, vol. 33. 
[30]. Kerns, A.J.Shepard, D.P.Bhatti, J.A.Humphreys, T.E. Unmanned 
aircraft capture and control via GPS spoofing. J. Field Robot. 2014, 
31, 617–636. 
[31]. Kurnaz, S.Cetin, O.Kaynak, O. Fuzzy logic based approach to design of 
flight control and navigation tasks for autonomous unmanned aerial 
vehicles. J. Intell. Robot. Syst. 2009, 54, 229–244. 
[32]. Langelaan, J.W.Alley, N.Neidhoefer, J. Wind field estimation for small 
unmanned aerial vehicles. J. Guid. Control Dyn. 2011, 34, 1016–1030. 
[33]. Li Yu, Daibing Zhang, Jiyang Zhang, Chongyu Pan, Modeling and 
Attitude Control of a Tilt Tri-Rotor UAV, Proceedings of the 36th 
Chinese Control Conference July 26-28, 2017, Dalian, China. 
[34]. M.A.Goodrich, J.L.Cooper, J.A.Adams, C.Humphrey, R.Zeeman, and 
B.G.Buss, Using a mini-UAV to support wilderness search and rescue: 
Practices for human-robot teaming, in IEEE International Workshop 
on Safety, Security and Rescue Robotics, SSRR 2007, Rome, Italy, 
September 2007, pp. 1–6. 
[35]. M.K. Mohamed, Design and control of UAV system a Tri-Rotor aircraft, 
University of Manchester, Manchester, UK, 2012. 
128 
[36]. M.K. Mohamed and Lanzon, A. (2012). Design and control 
of novel tri-rotor UAV, Control (CONTROL), UKACC International 
Conference on, IEEE. 
[37]. M.Streetly, IHS Jane’s all the world aircraft: Unmanned 2013-2014. IHS, 
2013. Mini panther fixed wing VTOL mini UAS”,. IAI Panther. [Online]. 
Available:  
 [38]. Mohamed Kara, Mohamed and Alexander Lanzon, Effect of 
unmodelled actuator dynamics on feedback linearised systems and a 
two stage feedback linearisation method, 2013 IEEE 52nd Annual 
Conference on Decision and Control (CDC). 
[39]. M.Okrent, Civil UAV activity within the framework of European 
commission research, in Proceedings of The AIAA 3rd Unmanned 
Unlimited Technical Conference, Workshop and Exhibit, Chicago, IL, 
USA, September 2004, pp. 1–11. 
[40]. Nonami, K. Prospect and recent research & development for civil use 
autonomous unmanned aircraft as UAV and MAV. J. Syst. Des. Dyn. 
2007, 1, 120–128. 
[41]. Norman S. Nise, Control Systems Engineering, Wiley; 8th edition (June 
23, 2020), 800 pages, ISBN-13: 978-1119721406. 
[42]. P.Doherty, Advanced research with autonomous unmanned aerial 
vehicles, in Proceedings of The 9th International Conference on The 
Principles of Knowledge Representation and Reasoning, Whistler, 
British Columbia, Canada, June 2004, pp. 731–732. 
[43]. P.Fan, X.Wang, and K.Y.Cai, Design and control of a tri-rotor aircraft, 
in Proceedings of The 8th IEEE International Conference on Control 
and Automation (ICCA), Xiamen, China, June 2010, pp. 1972 –1977. 
129 
[44]. P.Rongier, E.Lavarec, and F.Pierrot, Kinematic and dynamic modeling 
and control of a 3-rotor aircraft, in Proceedings of The 2005 IEEE 
International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2005, 
Barcelona, Spain, April 2005, pp. 2606–2611. 
[45]. P.Spanoudakis, L.Doitsidis, N.C.Tsourveloudis, and K.P.Valvanis, 
Vertical take-off and landing vehicle market overview, Unmanned 
Systems Magazine, vol. 21, no. 5, pp. 14–18, 2003. 
[46]. P.Vanblyenburgh, UAVs: An overview, Air & Space Europe, vol. 1, no. 
5-6, pp. 43–47, 1999. 
[47]. R.Austin, Unmanned Aircraft Systems: UAVs Design, Development and 
Deployment. Wiley, 2010. 
[48]. R.Huang, Y.Liu, and J.J. Zhu, Guidance, navigation, and control system 
design for tripropeller vertical-takeoff-and-landing unmanned air vehicle, 
AIAA Journal of Aircraft, vol. 46, no. 6, pp. 1837–1856, 2009. 
[49]. S.Bouabdallah, P.Murrieri, and R.Siegwart, Design and control of an 
indoor micro quadrotor, in Proceedings of The 2004 IEEE 
International Conference on Robotics and Automation, vol. 5, New 
Orleans, LA, April 2004, pp. 4393 – 4398. 
[50]. S.Carlson, A hybrid tricopter/flying-wing VTOL UAV. American 
Institute of Aeronautics and Astronautics. 
[51]. S.Davies, UAVs in the firing line, Engineering & Technology, vol. 6, no. 
8, pp. 34–36, 2011. 
[52]. S.S.Wegener, S.M. Schoenung, T. Totah, D. Sullivan, J. Frank, 
F.Enomoto, C.Frost, and C.Theodore, UAV autonomous operations for 
airborne science missions, in Proceedings of The AIAA 3rd "Unmanned 
Unlimited" Technical Conference, Workshop and Exhibit, Chicago, 
Illinois, USA, September 2004, pp. 1–10. 
130 
[53]. S.Salazar-Cruz, R. Lozano, and J. Escareño, Stabilization and nonlinear 
control for a novel trirotor mini-aircraft, Control Engineering Practice, 
vol. 17, no. 8, pp.886–894, 2009. 
[54]. S.Wang, J.Zhang, Q.Zhang, C Pei, “An innovative fuzzy backstepping 
sliding mode controller for a Tri-Rotor Unmanned Aerial Vehicle”, 
TECHNICAL PAPER, Microsyst Technol, Springer, 2017, 10 pages. 
[55]. Sababha, B.H.; Al Zu’bi, H.M.; Rawashdeh, O.A. A rotor-tilt-free 
tricopter UAV: Design, modelling, and stability control. Int. J. 
Mechatron. Autom. 2015, 5, 107–113. 
[56]. Sai Khun Sai, Hla Myo Tun, Modeling and Analysis of Tri-Copter 
(VTOL) Aircraft, 2015. 
[57]. Salem Daniel, S. G. Tilt Rotor Tricopter Control system for the 
holonomic multirotor. University of Agder, Faculty of Technology and 
Science Department of Engineering, 2013. 
[58]. Saurabh Kumar, Gaurav Kr. Naik. Modeling and Analysis Of A 
Tricopter. Rourkela - 769008, Orissa, India, 2014. 
[59]. Sukhwan Y., Seung J.L., Design and flight test of a small tri-rotor 
unmanned vehicle with a LQR based onboard attitude control system, 
January 2013 International journal of innovative computing, 
information & control: IJICIC 9(6):2347-2360. 
[60]. T.H.Cox, C. J. Nagy, M. A. Skoog, I. A. Somers, and R. Warner, Civil 
UAV capability assessment, NASA, Technical Report, Draft Version, 
December 2004. 
[61]. U.Ozdemir, Y. Aktas, A. Vuruskan, Y. Dereli, A. Tarhan, K. 
Demirbag, A. Erdem, G. Kalaycioglu, I. Ozkol, and G. Inalhan, Design 
of a commercial ybrid VTOL UAV system, Journal of Intelligent & 
Robotic Systems, vol. 74, no. 1-2, pp. 371–393, 2014. 
131 
[62]. Unmanned Aircraft Systems Roadmap 2005-2030, Office of the 
Secretary of Defence, Department of Defense, United States of 
America, August 2005. 
[63]. Vander Mey, Josiah T.A Tilt Rotor UAV for Long Endurance 
Operations in Remote Environments, Department of Aeronautics and 
Astronautics, USA: Massachusetts Institute of Technology, 2011. 
[64]. Yassine Kali, Jorge Rodas, Raul Gregor, Maarouf Saad and Khalid 
Benjelloun, Attitude Tracking of a Tri-Rotor UAV based on Robust 
Sliding Modewith Time Delay Estimation, 2018 International 
Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS) Dallas, USA, 
June 12-15, 2018. 
[65]. Yassine Kali, Jorge Rodas, Maarouf Saad, Khalid Benjelloun, Magno 
Ayala and Raul Gregor, Finite-Time Altitude and Attitude Tracking of a 
Tri-Rotor UAV using Modified Super-Twisting Second Order Sliding 
Mode, In Proceedings of the 15th International Conference on 
Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2018) - 
Volume 1, pages 435-442, ISBN: 978-989-758-321-6 
[66]. Yang Yang, Li-ling Xiang, Zhi Liu, Jin-feng Cui, Mechanical Analysis 
and Modeling for Tricopter, Applied Mechanics and Materials Vol. 455 
(2014) pp 304-309. 
[67]. Y.O.Aktas, U.Ozdemir, Y.Dereli, A. F.Tarhan, A.Cetin, A.Vuruskan, 
B.Yuksek, H.Cengiz, S.Basdemir, M.Ucar et al., A low cost prototyping 
approach for design analysis and flight testing of the turac VTOL UAV, 
in 2014 International Conference on Unmanned Aircraft Systems 
(ICUAS). IEEE, 2014, pp. 1029–1039. 
132 
[68]. Y.Qu, Cooperative localization against GPS signal loss in multiple 
UAVs flight, Journal of Systems Engineering and Electronics, vol. 22, 
no. 1, pp. 103 – 112, 2011. 
[69]. Z.A Ali, Dao B.W, M.Aamir, Design a Robust RST Controller for 
Stabilization of a Tri-Copter UAV, Pak. j. eng. technol. sci. Volume 5, 
No 1, 2015, 60-71, ISSN: 2222-9930 print, ISSN: 2224-2333 online. 
[70]. Z.A Ali, Daobo Wang, S. Masroor, and M. S. Loya, Attitude and Altitude 
Control of Trirotor UAV by Using Adaptive Hybrid Controller, Journal of 
Control Science and Engineering Volume 2016, Article ID 6459891, 12 pages. 
[71]. Z.A.Ali, D.Wang, M.Aamir and S. Masroor, Trajectory Tracking of a 
Tri-Rotor Aerial Vehicle Using an MRAC-Based Robust Hybrid Control 
Algorithm, Aerospace 4:1, 3, Online publication date: 1-Mar-2017. 
[72]. Z.A.Ali, D.Wang, and M.Aamir. (2016b). Fuzzy-Based hybrid control 
algorithm for the stabilization of a tri-rotor UAV. Sensors, 16(5), 652. 
[73]. Z.Prime, J.Sherwood, M.Smith, and A.Stabile, Remote control (RC) 
vertical take-off and landing (VTOL) model aircraft, School of 
Mechanical Engineering, University of Adelaide, Adelaide, Australia, 
LevelIV Honours Project Final Report, October 2005. 
 [74]. Z.Sarris, Survey of UAV applications in civil markets, in Proceedings 
of The 9th IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation 
(MED’01),Dubrovnik, Croatia, June 2001, pp. 1–11. 
[75]. Ziwei Song, Kunpeng Li, Zhihao Cai, Yingxun Wang, Ningjun Liu, 
Modeling and Maneuvering Control for Tricopter Based on the Back-
stepping Method. Proceedings of 2016 IEEE Chinese Guidance, 
Navigation and Control Conference, August 12-14, 2016, Nanjing, 
China, pp 889-894.