Tài liệu Báo cáo thiết kế máy bay 2 uav (unmanned arial vehicle)

BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG  BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2 UAV (UNMANNED ARIAL VEHICLE) GVHD: PHD. Vũ Ngọc ánh Nhóm:UAV 1 Đinh Trọng Hiếu G1000935 Trần Thái Hà G1000813 Nguyễn Phạm Thiên Tú G1003846 TP. Hồ Chí Minh, 19 tháng 06 năm 2014 1 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 PHẦN 1: QFD PHẦN 2: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA UAV PHẦN 3 :PERFORMANCE PHẦN 1: QFD I. • Giới thiệu về QFD QFD (Quality function Deployment) được diễn giải là trận đồ chức năng chất lượng, đó là một công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất để cải thiện chất lượng, QFD được nghiên cứu và phát triển tại Nhật cuối thập niên 1960, bởi Giáo sư Shigeru Mizuno và Yoji Akao • Mặc dù QFD được hình thành vào cuối thập niên 1960, nhưng mãi đến năm 1972 nó mới được ứng dụng tại xưởng đóng tàu Kobe của Mitsubishi Heavy Industry ở Nhật. QFD đạt đến đỉnh cao khi công ty sản xuất ôtô Toyota ứng dụng và phát triển thành một bảng chất lượng với một “mái ” phía bên trên và tên của bảng này là “ngôi nhà chất lượng”. Lợi ích của QFD: • Tăng sự hài lòng của khách hàng • Giảm chi phí ẩn trong quá trình phát triển sản phẩm 2 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 • Tránh rủi ro trong quá trình phát triển sản phẩm • Xây dựng môi trường làm việc lành mạnh II. Giải thích các bộ phận của House of quality Hình 1. House of quality 1. Yêu cầu khách hàng: Đây là phần đầu tiên và quan trọng nhất của ma trận trong ngôi nhà chất lượng. Danh mục thông tin về những yêu cầu của khách hàng cho sản phẩm sẽ được mô tả theo ngôn ngữ của họ, hay còn gọi là tiếng nói của khách hàng (the voice of the customer). Những thông tin này được thu thập thông qua quá trình giao tiếp với khách hàng. Khách hàng được khuyến khích để mô tả những gì họ cần và các vấn đề của họ đối với sản phẩm. Danh mục những yêu cầu đã thu thập này sẽ dược đưa vào trong ngôi nhà chất lượng. Một cấu trúc biểu đồ quan hệ và cây sẽ được xây dựng thông qua những tin thu thập. 2. Ma trận hoạch định: 3 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Ma trận hoạch định nằm phía bên phải của ngôi nhà chất lượng có một số mục đích. Thứ nhất, nó sẽ xác định lại những yêu cầu ưu tiên và những cái chấp nhận được của sản phẩm hiện tại. Thứ hai, nó cho phép những cái được ưu tiên sắp xếp trở lại dựa trên mối quan tâm của nhóm thiết kế về những cái ưu tiên này. Để định lượng được những cái này thường sử dụng bảng câu hỏi (questionaire) cho khách hàng. Quan trọng nhất và việc đầu tiên phải kể đến đối với phần này là xếp hạng mức độ quan trọng. Đây chính là quá trình định lượng đối với mối quan hệ giữa các yêu cầu của khách hàng. 3. Yêu cầu kỹ thuật: • Phần này thể hiện các đặc trưng kỹ thuật hay là tiếng nói của công ty, nó mô tả đặc tính sản phẩm của công ty. Các thông tin này được nhóm thiết kế QFD xác định dựa trên những đặc trưng định lượng được mà họ nhận thấy nó có liên quan với yêu cầu của khách hàng. • Cũng với cách thức như phần một, ở đây những yêu cầu của khách hàng được phân tích và lập ra một cấu trúc, biểu đồ quan hệ và biểu đồ cây được ứng dụng để làm rõ hơn các đặc trưng sản phẩm 4. Mối quan hệ tương quan: • Phần 4 chính là phần thân của ngôi nhà chất lượng và có thể tốn rất nhiều thời gian để hoàn tất. Mục đích của nó chuyển những yêu cầu của khách hàng vào đặc tính kỹ thuật của sản phẩm. • Cấu trúc của nó là ma trận với 2 kích thước chuẩn gồm những cell để liên kết những yêu cầu riêng rẽ của khách hàng và yêu cầu kỹ thuật. Nhiệm vụ của nhóm QFD là xác 4 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 định những mối quan hệ hay tương quan quan trọng nhất. Sau đó sẽ có sự sắp xếp, đánh giá mức độ quan trọng và cho điểm trước khi hoàn tất. • 9 = strong • 3 = moderate • 1 = weak 5. Ma trận tương quan (mái nhà của chất lượng): • Một ma trận tam giác “dạng mái” sẽ xác định yêu cầu kỹ thuật và đặc tính sản phẩm, nó hỗ trợ hay ngăn những phần khác. Cũng như trong phần 4, nhóm QFD sẽ so sánh từng yêu cầu kỹ thuật với những yêu cầu cũng như đặc tính kỹ thuật bên cạnh. Với mỗi cell thì câu hỏi được đặt ra là “ cải thiện yêu cầu này có làm giảm giá trị hay tăng lên yêu cầu kỹ thuật khác?” Nếu câu trả lời là giảm giá trị yêu cầu kỹ thuật khác thì sẽ đánh dấu vào trong cell bằng một ký hiệu (chẳng hạn -) và ngược lại đánh dấu bằng ký hiệu +. • Strong positive ++ • Positive + • Negative - • Strong negative -- 6. Mục tiêu • Đây là phần cuối cùng của ngôi nhà chất lượng, nó được hoàn tất và đưa ra những kết luận. Thường nó gồm 3 phần: • · Đặc tính kỹ thuật ưu tiên. • · Đánh giá đối thủ cạnh tranh. 5 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 • III. · Mục tiêu sản phẩm Các cấp độ của house of quality: Hình 2. Các cấp độ của house of quality TÍNH TOÁN QFD CHO UAV: Cấp độ 1: Hình 3. Yêu cầu của khách hang và nhà sản xuất 6 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Tất cả yêu cầu của khách hang và nhà sản xuất được mô tả ở trong ô bên trái Những yêu cầu của khách thì sẽ có những yêu cầu đánh giá ưu tiên hơn và quan trọng hơn,trên thực tế để xác định những yêu cầu nào của khách hang được chú trọng hơn thì họ sẽ làm những câu hỏi khảo sát đối với khách hang. Tại ô weight/importance là nơi để ghi những đánh giá nào khách hang chú trọng hơn cho sản phẩm mà họ mong muốn.ở đây,giá cả,dễ dàng hoạt động,dễ dàng hỗ trợ và di chuyển là những cái được chú trọng nhất. Hình 4. Yêu cầu của kỹ sư và ma trận tương quan ( mái nhà của chất lượng ) Đối với phần ma trận tương quan thì chúng ta đánh giá sự tương quan giữa những yêu cầu của kỹ sư.ví dụ như hình trên đánh giá giữa thời gian bay và tầm bay: thời gian bay càng lớn thì tầm bay càng lớn và thời gian bay giảm thì tầm bay giảm,vì nó có mối quan hệ nên ta đánh dấu (+) 7 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Cứ như thế chúng ta sẽ so sánh từng cặp,những thông số nào không có quan hệ thì ta sẽ bỏ qua và không đánh dấu. Vì đây là level 1 nên yêu cầu của kỹ sư chỉ là những yêu cầu cơ bản nhất khi ta phân tích nhiệm vụ của UAV.ở những level sau,ta sẽ đánh giá sâu vào đặc tính riêng,giá trị hình học của UAV Hình 5. Ma trận tương quan Ma trận quan hệ Sau khi hoàn tất những yêu cầu của khách hang và kỹ sư ,ta bắt đầu đánh giá sự tương quan giữa chúng Ta sẽ nêu ra 1 ví dụ để hiểu rõ hơn và cứ thế làm tương tự : So sánh chất lượng hình ảnh với thời gian bay :giữa 2 yêu cầu này không có tương quan gì nên ta để trống 8 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 So sánh chất lượng hình ảnh với tầm bay:giữa 2 yêu cầu này cũng không có tương quan gì đến nhau nên ta cũng để trống So sánh chất lượng hình ảnh với độ cao hoạt động:giữa 2 yêu cầu này thì có tương quan,quan hệ đến nhau.mỗi camera muốn nhìn rõ vật và chất lượng hình ảnh tốt thì phải ở một khoảng cách chụp phù hợp,nếu như cùng một camera đó mà độ cao hay khoảng cách chụp xa hơn thì khi đó hình ảnh chụp sẽ không rõ và hình chụp được sẽ không thấy .Do đó tôi đánh dâu (0) So sánh chất lượng hình ảnh với tải trọng:giữa 2 yêu cầu này thì cũng có sự tương quan với nhau.Bởi vì ,thông thường đối với những camera dành cho UAV thì chất lượng cao thì đồng nghĩa với khối lượng của camera mang theo sẽ tăng ,từ đó sẽ tăng tải trọng. So sánh chất lượng hình ảnh với tốc độ bay : giữa 2 yêu cầu này cũng có sự tương quan với nhau.Bởi vì,khi bay với tốc độ cao thì camera cũng có thể sẽ không kịp quan sát vật So sánh chất lượng hình ảnh với các thông số còn lại như :vận tốc leo,quãng đường cất cánh và hạ cánh,hình dạng ,hệ số tải thì những yêu cầu này không liên quan tới nhau Hình 6 . Mục tiêu: Sau khi xác định tất cả các sự quan hệ giữa khách hang và kỹ sư thì chúng ta sẽ tính toán dựa theo hướng dẫn trong textbook 9 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Hình 7. phần so sánh và cho điểm giữa UAV của chúng ta và 1 số UAV cùng loại hiện có Đây là phần so sánh và cho điểm giữa UAV của chúng ta và 1 số UAV cùng loại hiện có trên thị trường,phần cho điểm này là do cảm tính của nhóm kết hợp với tham khảo thông số ,hoạt động của các UAV này CẤP ĐỘ 2 Sau khi đánh giá yêu cầu khách hang và thông số hoạt động trong level 1 để tiếp tục đánh giá thì những thông số hoạt động sẽ được chuyển xuống thành yêu cầu khách hang và những mục tiêu đánh giá ở phần trước thì sẽ được dung để tiếp tục đánh giá : 10 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Hình 8. Thông số đặc tính của level 2 11 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Cũng tương tự như level 1 khi có thông số đặc tính chúng ta đi tìm sự tương quan của từng cặp và đánh dấu vào mái nhà của chất lượng 12 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Chúng ta cũng đánh giá ma trận quan hệ và tính toán phần mục tiêu Cấp độ 3 : Tiếp tục quá trình đánh giá sự tương quan giữa yêu cầu khách hang tới thông số hình học,chúng ta chuyển thông số đặc trưng đã được đánh giá ở phần trước xuống thành yêu cầu khách hang 13 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Sau khi hoàn thành ma trận quan hệ thì chúng ta tính toán mục tiêu IV. PUGH MATRIX: Phương pháp pugh dựa vào một ma trận các chỉ tiêu và khái niệm thiết kế như một phương tiện trực quan so sánh các khía cạnh của cấu hình lựa chọn.ma trận pugh cho cấu hình máy bay được thể hiện như bảng dưới : 14 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Dấu +:cấu hình đáp ứng tiêu chí tốt hơn so với mốc Dấu =: cấu hình đáp ứng tiêu chí tương đương với mốc Dấu -: cấu hình đáp ứng tiêu chí tệ hơn mốc  Tiêu chuẩn đánh giá được lấy từ quá trình triển khai chức năng các thành phần QFD ,những thông số mà trong quá trình thiết kế của chúng ta nhằm thỏa mãn yêu cầu của khách hang  Cấu hình chọn làm mốc phải là cấu hình đáp ứng tất cả những tiêu chuẩn vào thời điểm thiết kế  ở đây tôi chọn cấu hình 1 máy bay truyền thống là cấu hình mốc,bởi vì nó đơn giản và thỏa mãn tất cả các tiêu chuẩn. 15 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Joined wing Boom tail 16 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Cánh canard Sau khi đánh giá,kết quả có được từ bảng cho thấy cấu hình 2 đuôi là vượt trội hơn 3 cấu hình kia .do đó ,tôi chọn cấu hình 2 đuôi cho thiết kế của mình. PUGH MATRIX cho động cơ 17 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Piston-propeller 18 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Turbofan 19 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 1 Turbojet Sau khi đánh giá ,ta thấy turbojet và động cơ mốc là piston-propeller tương đương nhau.nhưng vì piston-propeller đơn giản và rẻ hơn ,nên chọn piston-propeller V. WEIGHTED DECISION: Cũng gần tương tự như pugh matrix nhưng ở đây ,ta không có cấu hình mốc,ta sẽ đánh giá mức độ quan trọng của các tiêu chuẩn đánh giá(weight factor) Áp dụng cho vị trí đặt cánh ta có bảng dưới đây: Cũng giống như pugh matrix các tiêu chuẩn đánh giá được lấy từ quá trình đánh giá sự thỏa mãn giữa yêu cầu khách hang và yêu cầu của kỹ sư Mức độ đánh giá từ 0 tới 0.5 là từ rất quan trọng tới rất ít quan trọng 20