B GIO DC V O TO B QUC PHềNG VIN KHOA HC V CễNG NGH QUN S NGUYN VN CHUNG NGHIấN CU HN CH NH HNG CA SểNG V GIể BIN N KấNH IU KHIN CAO CA TấN LA I HI KHI BAY CAO THP TRấN MT BIN Chuyờn ngnh: K thut iu khin v t ng húa Mó s : 62 52 02 16 TểM TT LUN N TIN S K THUT H Ni - 2014 CễNG TRèNH C HON THNH TI VIN KHOA HC V CễNG NGH QUN S Ngi hng dn khoa hc: GS.TSKH Nguyn c Cng TS V Ha Tin Phn bin 1: PGS.TS Trn c Thun Vin Khoa hc v Cụng ngh quõn s Phn bin 2: PGS.TS Nguyn Vn Lin i hc Bỏch khoa H Ni Phn bin 3: TS Nguyn Quang Hi Vin K thut Hi quõn Lun ỏn c bo v ti Hi ng ỏnh giỏ lun ỏn cp Vin, hp ti Vin Khoa hc v Cụng ngh quõn s vo hi gi ngy thỏng nm 2014 Cú th tỡm hiu lun ỏn ti: - Th vin Vin Khoa hc v Cụng ngh quõn s - Th vin quc gia Vit Nam DANH MC CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B Nguyn Vn Chung, Nguyn c Cng, V Ha Tin, Mụ hỡnh súng bin v nh hng ca nú ti tớn hiu u vo ca thit b o cao vụ tuyn tờn la i hi, Tp Nghiờn cu KH&CN quõn s, Vin KH&CN quõn s, 8/2011, tr.36-44 Nguyn Vn Chung, Nguyn c Cng, V Ha Tin, ng dng b lc Kalman-Biuxi x lý tớn hiu o cao vụ tuyn trờn tờn la i hi Tp Nghiờn cu KH&CN quõn s, Vin KH&CN quõn s, 4/2012, tr.07-17 Nguyn Vn Chung, Nguyn c Cng, V Ha Tin, Xõy dng thut toỏn x lý tớn hiu ca t hp o cao quỏn tớnh-vụ tuyn trờn tờn la hnh trỡnh i hi, Hi ngh C in t Ton quc ln th 6,12/2012, tr 45-51 Nguyn Vn Chung, Nguyn c Cng, V Ha Tin, Tng hp iu khin thớch nghi cho kờnh iu khin - n nh cao ca tờn la i hi bay thp trờn mt bin, Hi ngh ton quc ln th hai v iu khin v T ng húa, 11/2013, tr 276-282 Nguyn Vn Chung, Nguyn c Thnh, Nguyn c Cng, V Ha Tin, ng dng b iu khin m tng hp lnh iu khin kờnh cao ca tờn la hnh trỡnh i hi bay thp trờn mt bin iu kin cú súng, giú tỏc ng Tp Nghiờn cu KH&CN quõn s, Vin KH&CN quõn s, 4/2014, tr.3-9 Nguyn Vn Chung, Nguyn c Cng, V Ha Tin, ng Cụng V, So sỏnh mt s b iu khin kờnh cao ca tờn la i hi iu kin cú súng, giú tỏc ng bay thp trờn mt bin Tp Nghiờn cu KH&CN quõn s, Vin KH&CN quõn s, (c san TH 14), 4/2014, tr.282-288 GII THIU LUN N Tớnh cp thit ca lun ỏn Bay thp v bay thp gii hn l chin thut tip cn mc tiờu ca hu ht cỏc loi tờn la (TLH) m bo chng i phng phỏt hin sm n nh cao bay thp gii hn, iu kin tỏc ng ca súng v giú bin c bit cn thit bo m an ton cho TLH Nh vy, t cho hng nghiờn cu ca lun ỏn l phi gii bi toỏn tng hp b o, iu khin v n nh cao nh cho tờn la hnh trỡnh i hi (TLHTH) iu kin cú súng, giú ln Bi toỏn bao gm vic: tng hp b o cao kt hp QT-VT; tng hp thut toỏn b iu khin - n nh cao bay cho TLHTH iu kin tỏc ng ng thi ca súng, giú cho ỏp ng yờu cu chin thut c bn v an ton cho tờn la Mc ớch nghiờn cu ca ti - Nghiờn cu xõy dng thut toỏn x lý tớn hiu o cao theo cu trỳc b o cao kt hp quỏn tớnh v vụ tuyn; - Tng hp thut toỏn iu khin thớch nghi cho kờnh cao phự hp i vi tờn la hnh trỡnh i hi (TLHTH) nhm gim thiu sai s n nh cao bay iu kin tỏc ng ca súng, giú bin bay thp gii hn - Kho sỏt bng phng phỏp mụ phng trờn mỏy tớnh, ỏnh giỏ thc nghim mc ci thin chớnh xỏc iu khin - n nh cao bay ca THTLH bay thp trờn c s nhng thut toỏn x lý thụng tin v iu khin ó tng hp c i tng v phm vi nghiờn cu TLHTH v kờnh iu khin - n nh cao hnh trỡnh ng lc hc bay v ng hc kờnh iu khin-n nh cao TLHTH giai on bay autonom Cỏc c trng ng hc iu khin kờnh cao v phng phỏp ci thin chỳng Phng phỏp nghiờn cu Phng phỏp lý thuyt v x lý ti u tớn hiu v tng hp cỏc h iu khin xõy dng mụ hỡnh v cỏc thut toỏn iu khin ti u Phng phỏp thc nghim mụ phng trờn mỏy tớnh, kim chng cỏc kt qu í ngha khoa hc v ý ngha thc tin ca lun ỏn - Gúp phn hon thin mụ hỡnh toỏn hc ca súng bin ngu nhiờn gn sỏt vi thc t, nhm ỏnh giỏ chớnh xỏc hn sai s ca thit b o cao vụ tuyn b o cao QT-VT - ng dng lý thuyt lc Kalman ri rc hin i xõy dng b x lý tớn hiu o cao QT-VT cho i tng c th l TLHTH bay thp cao gii hn trờn mt bin - Tng hp c mt s b iu khin khỏc cho kờnh iu khin n nh cao TLHTH, kho sỏt mụ phng ỏnh giỏ v la chn chỳng - Kt qu thc nghim ca lun ỏn cú th s dng cho nhng mc ớch khỏc nh thit k ci tin, hon thin h thng iu khin trờn khoang TLHTH, phc v nghiờn cu, ging dy v hc cỏc hc vin, nh trng k thut ca Quõn i B cc ca lun ỏn Ton b lun ỏn gm 115 trang, trỡnh by chng vi: 63 hỡnh v, th minh ha; 12 bng biu; trang ph lc Chng Tng quan v nõng cao chớnh xỏc n nh cao cho tờn la hnh trỡnh i hi bay thp Chng Bi toỏn x lý thụng tin o cao v tng hp b o cao quỏn tớnh-vụ tuyn Chng Tng hp mt s thut toỏn iu khin cho kờnh iu khinn nh cao ca tờn la hnh trỡnh i hi bay thp trờn mt bin Chng Thc nghim mụ phng kho sỏt, ỏnh giỏ cht lng iu khin-n nh cao ca TLHTH NI DUNG CHNH CA LUN N CHNG TNG QUAN V NNG CAO CHNH XC N NH CAO CHO TLHTH KHI BAY THP 1.1 Tng quan v qu o bay ca tờn la i hi Gii thiu qu o bay in hỡnh ca TLH thng gm giai on th hin trờn hỡnh 1.1 Quan tõm ln nht ca lun ỏn l cht lng n nh cao bay hnh trỡnh autonom (3) theo nhim v chin thut v iu kin bay thc t 1.1.1 Giai on v ch bay autonom ca tờn la lm rừ bn cht quỏ trỡnh bay autonom ca TLH, ta s dng s tng quỏt ca h thng iu khin trờn khoang trỡnh by trờn hỡnh 1.2 Bao gm cm bin cỏc tham s chuyn ng ca tờn la; x lý thụng tin v iu khin; c cu chp hnh v i tng iu khin l tờn la Giai on v ch bay autonom liờn quan cht ch vi ni dung chớnh ca lun ỏn, s c phõn tớch v xem xột k cỏc chng tip theo 1.1.2 Quỏ trỡnh v ch bay t dn Quỏ trỡnh t dn ca TLH l ni tip ca quỏ trỡnh bay autonom giai on cui Tờn la t dn ti mc tiờu bi thụng tin ca radar t dn tớch cc hoc cm bin nhit th ng 1.1.3 c im u vo kờnh iu khin cao ca TLH bay thp Trong iu kin cú súng, giú nh nhng loi nhiu ngoi tỏc ng mnh vo h thng iu khin - n nh cao, then cht nht l phi m bo n nh cao bay vi chớnh xỏc m bo khụng lm cho tờn la va vo nh súng bin nh mụ t trờn hỡnh 1.5 c im cỏc thụng tin o cao: a) Thụng tin o cao quỏn tớnh Hqt xỏc nh cao thc ca tờn la cú tớnh ti sai s tớch ly Hqt theo thi gian tớch phõn hai ln gia tc thng ng b) Thụng tin o cao vụ tuyn Hvt, phn ỏnh cao tc thi t v trớ t thit b trờn khoang tờn la ti b mt súng bin c) Mt nguyờn nhõn khỏc lm mt n nh cao bay l tỏc ng trc tip ca giú b mt ti s n nh gúc tn cụng a v lc- mụmen khớ ng, gõy mt n nh cao bay xỏc nh mt cỏch ỳng n v trớ, thi im, quy lut tỏc ng ca cỏc yu t gõy sai s n nh cao kờnh iu khin cao TLH, ta cn phõn tớch bt u t s tng quỏt hỡnh 1.6 1.2 í ngha chin thut bay thp giai on hnh trỡnh Chin thut bay thp ca cỏc loi TLH xut phỏt t mc ớch vt lc phũng khụng i phng bng cỏch gim ti a kh nng phỏt hin bng h thng radar iu khin lc 1.3 ỏnh giỏ nh hng ca tỏc ng bờn ngoi ti chớnh xỏc iu khin-n nh cao TLH bay thp 1.3.1 Lý thuyt chung v phng phỏp mụ hỡnh húa súng bin Súng bin l mt nhng yu t cú nh hng quan trng ti tớn hiu u vo kờnh iu khin cao ca nhiu loi TLH Mc nh hng ca súng bin ti i tng iu khin ph thuc trc ht vo cao v tc bay, sau ú l ph thuc vo cỏc loi cm bin, cu trỳc thit b v tớnh cht ng hc kờnh iu khin cao Da vo mụ hỡnh toỏn hc mụ t súng ngu nhiờu, lun ỏn ó xõy dng c phn mm mụ phng 2D v 3D Khi thay i tc giú v cỏc dng ph ca súng ngu nhiờn nh cỏc kt qu mụ phng th hin trờn hỡnh 1.10 v hỡnh 1.11 a) Dng ph PM b) Dng ph JS Hỡnh 1.10 9Mụ hỡnh súng ngu nhiờn vi súng, giú cp a) Dng ph PM b) dng ph JS Hỡnh 1.11.Mụ hỡnh súng ngu nhiờn vi súng, giú cp T kt qu mụ phng súng bin ngu nhiờn cú th nhn xột: - Súng ngu nhiờn l hp ngu nhiờn ca nhiu súng n Vi tn s v biờn thay i S thng giỏng ca súng trờn b mt khụng ng u m theo dng ph v hng súng - Kt qu mụ phng phự hp vi lý thuyt v thc t m mụ hỡnh súng ngu nhiờn c ghi li - Kt qu ny lm c s n a vo ỏnh giỏ nh hng ca súng n thit b o cao vụ tuyn trờn TLH 1.3.2 nh hng ca súng bin n thụng tin o cao vụ tuyn ca TLH Thụng tin o cao vụ tuyn vi nhng yu t nh hng: Hvt(t) = Hth (x,t)+DHdc(t)+DHtg(t) (1.37) bao gm: cao thc; cao súng bin trờn b mt; sai s dch chuyn v sai s thng giỏng Trờn c s biu thc (1.37) v d kin bi toỏn Vi nhng phõn tớch trờn thit b o cao vụ tuyn chu tỏc ng ca nhiu m nguyờn nhõn b mt bin, nhiu ni ti v mt s nguyờn nhõn khỏc.Ta nhn c kt qu u thit b CVT: Do cao vo tuyen song cap 13 12 12 11 10 11 10 Do cao vo tuyen song cap 14 13 H[m] H[m] 14 50 100 150 200 t[s] 250 300 350 400 Hỡnh 1.14 cao vụ tuyn vi nh hng ca súng bin ngu nhiờn cp 50 100 150 200 t[s] 250 300 350 400 Hỡnh 1.15 cao vụ tuyn vi nh hng ca súng bin ngu nhiờn cp Nhn xột: - Súng bin ngu nhiờn cú nh hng trc tip n kt qu o cao vụ tuyn m thụng tin o cao vụ tuyn mang li - Tớn hiu o cao vụ tuyn u vo kờnh iu khin cao mang c thụng tin v quy lut thay i ca súng bin, cỏc sai s tc bay ca TLH v cỏc tỏc ng thng giỏng bay thp - Vỡ vy cao vụ tuyn khụng th s dng trc tip n nh cao bay ca tờn la c 1.3.3 nh hng ca giú n lc v mụmen khớ ng ca TLH Giú to súng, trờn mt bin giú chuyn ng bỏm sỏt mt súng Xột tờn la chuyn ng mt phng ng XOY cho nờn cú th gi thit tc giú cnh UGz=0 Tc giú sỏt mt bin gm thnh phn ngang UGx v thnh phn thng ng UGy Do tc ca tờn la Vp rt ln so vi tc ca giú nờn UGx cú th b qua v coi |Vp|=|Vk | Tuy nhiờn thnh phn UGy trc tip lm thay i hng ca dũng khớ so vi tờn la (hng ca tc tng i vector Vk hỡnh 1.17) tc l thay i gúc tn cụng a ca tờn la Lc nõng, mụmen khớ ng ca TL ph thuc trc tip vo chuyn ng tng i ca nú so vi mụi trng khụng khớ, tc l gúc a, m lc nõng chớnh Ya t l thun vi gúc tn cụng vỡ vy nh hng rt ln n lc nõng T hỡnh 1.17 ta cú gúc tn cụng giú gõy aG Vớ d: nu UGy =5m/s; VP=300m/s thỡ gúc tn cụng giú gõy aG ằ1 m gúc tn cụng ca tờn la bay bng ch vo khong a=2-30 tc l lm thay i ti 50% lc nõng ca tờn la th hin trờn hỡnh 1.18 v mụ men n nh cng thay i tng t) 1.4 Bi toỏn nõng cao chớnh xỏc iu khin-n nh cao bay 1.4.1 Phỏt biu bi toỏn Bi toỏn nõng cao chớnh xỏc n nh cao hnh trỡnh ca TLHTH, cn tớnh ht, ỏnh giỏ v loi b nhng nh hng gõy sai s kờnh iu khin-n nh cao bay, c bit tờn la bay thp gii hn trờn mt bin 1.4.2 Cỏc iu kin gii v gii hn ca bi toỏn - Tờn la ang bay giai on hnh trỡnh (giai on theo hỡnh 1.1), tc l thut toỏn iu khin khụng xột ti vic a tờn la t cao Hmax vo cao hnh trỡnh Hct - cao hnh trỡnh nm di Hct=(3á10)m, tờn la bay iu kin súng, giú ti cp - Phm vi nghiờn cu, xõy dng v gii bi toỏn gii hn kờnh iu khin - n nh cao ca mt loi TLH c ly bay di 150km vi thi gian bay di 400s v tc di õm, tc l nh hn 340m/s 1.4.3 Phng phỏp v hng gii bi toỏn Bi toỏn Tng hp b o cao QT-VT v x lý tớn hiu b o cao trờn c s cu trỳc tớn hiu v sai s ca tng thit b iu kin cú tỏc ng ca súng, giú bin Phng phỏp gii l tng hp b lc Kalman ri rc x lý tớn hiu Bi toỏn Phõn tớch v tng hp kờnh iu khin - n nh cao trờn c s ng hc cỏc khõu, tham s ng lc, khớ ng, hỡnh hc v phõn b trờn khoang ca tờn la gi nh trờn c s b o cao QT-VT ó tng hp 10 hnh trỡnh v n nh cao hnh trỡnh iu kin súng, giú bin Trong s , khoỏ K mụ t thi im m thit b CVT, tc l thi im kt thỳc quỏ trỡnh tờn la vo cao hnh trỡnh (H0) v bt u ch n nh cao bng giỏ tr trung bỡnh Tớn hiu u b lc Kalman (KF) sh + DH qt biờn súng t nhiờn m thit b CVT o c cng vi giỏ tr sai s tớch ly ca o cao quỏn tớnh c ỏnh giỏ bi b lc Kalman DH qt Nh vy u vo kờnh iu khin - n nh cao, ch n nh (khúa K úng), sai s tớch ly u b CQT c bự kh,Hct=Hth sau so sỏnh ch cũn li hai thnh phn l sh Giỏ tr trung bỡnh biờn súng sh úng vai trũ nh lng sa tc thi cho cao chng trỡnh Hct(t), nhm trỏnh tờn la va chm vo nh súng Khi s dng cu trỳc kt hp hỡnh 2.8, sai s u ca c hai thit b o cao quỏn tớnh v vụ tuyn, cú mụ hỡnh ri rc sau: Nh vy, vi vic phõn tớch thut toỏn lc KF b o cao cú th mụ t c tớnh chớnh xỏc ca h thng ny thụng qua vic tớnh ma trn tng quan sai s nh giỏ ti u b lc P (k ) Khi tớnh toỏn 11 c tớnh chớnh xỏc ca b o cao s s dng giỏ tr ca cỏc tham s mụ t sai s ca h thng quỏn tớnh v thit b o cao vụ tuyn 2.4 Mụ phng, ỏnh giỏ kt qu x lý thụng tin o cao Kt qu mụ phng c th hin trờn hỡnh 2.10 n hỡnh 2.15 T cỏc th kt qu nhn c ta thy: a) cao vụ tuyn o c tc thi cú dao ng biờn ln (hỡnh 2.10) v sai lch ln so vi cao chng trỡnh (Hct=10m); b) Sai s o cao quỏn tớnh tớch lu theo thi gian (hỡnh 2.11) Xột trờn hỡnh 2.14 cho thy, nu ch hiu chnh cao quỏn tớnh vi chu k l 0,5s thỡ sai s tng dn theo thi gian Tc l vi tn sut hiu chnh nh vy, sai s gim nhng tớch ly c) So sỏnh sai s tng hp (o cao vụ tuyn v o cao quỏn tớnh) trc v sau x lý, ta thy sau b lc Kalman ri rc (hỡnh 2.13) sai s gim i rt 12 nhiu (hỡnh 2.13 v 2.15) Nh vy s dng thụng tin o cao kt hp quỏn tớnh - vụ tuyn x lý bng thut toỏn lc Kalman ri rc ta nhn c cao sau x lý vi sai s khỏ nh v khụng cú t bin vi chu k hiu chnh bng 0,5s d) Vic kt hp hai thit b o cao quỏn tớnh v vụ tuyn trờn TLH theo nguyờn lý hỡnh 2.8 ó chng t kh nng nõng cao c chớnh xỏc o v hiu chnh cao bng cỏch k tha u im, khc phc nhc im riờng ca tng thit b o kt hp vi phng phỏp lc ti u kt qu 2.5 Kt lun chng Trong chng ny ó gii quyt c ni dung bi toỏn th nht l tng hp b o cao QT-VT kt hp, mt thnh phn cu trỳc quan trng bo m thụng tin u vo ca kờnh iu khin-n nh cao bay ca i tng l TLHTH Quỏ trỡnh tng hp b o cao QT-VT c tin hnh mt cỏch logic Bt u t vic nghiờn cu nguyờn lý o cao QT v VT, ỏnh giỏ nguyờn nhõn v c ch gõy sai s o ca hai loi thit b, n vic nghiờn cu cỏc gii phỏp kt hp u im, loi b nhc im ca chỳng bng mt b o kt hp vi vic s dng lý thuyt lc ti u hin i x lý thụng tin o cao Kt qu ca mụ hỡnh kt hp hai phng phỏp v cu trỳc o cao vi s dng b lc Kalman ri rc ti u l sai s tng hp gim ỏng k so vi cỏc sai s riờng r ca tng cu trỳc Kt lun trờn ó c kim chng bng thc nghim mụ phng trờn Matlab-Simulink theo cu trỳc b o cao QT-VT sau bc tng hp Trờn c s b o cao QT-VT ó tng hp chng tip theo ta s tin hnh tng hp mt s thut toỏn iu khin kờnh iu khin-n nh cao ca TLH bay thp trờn mt bin iu kin cú giú mnh.Tc l gii bi toỏn iu khin-n nh cao bay cú giú mnh tỏc ng CHNG TNG HP MT S THUT TON IU KHIN CHO KấNH IU KHIN - N NH CAO CA TLHTH KHI BAY THP TRấN MT BIN 3.1 ng lc hc bay tờn la mt phng thng ng 13 3.1.1.H phng trỡnh vi phõn mụ t chuyn ng ca tờn la mt phng ng Tp hp cỏc h phng trỡnh lc, mụmen v HH, ta cú h phng trỡnh chung cho tờn la mt phng nh sau: 3.1.2 Phng phỏp to lc v mụmen iu khin Phng phỏp khớ ng to lc v mụmen iu khin l phng phỏp truyn thng nht Logic to lc v mụmen iu khin khớ ng cú th khỏi quỏt nh sau: - Biu thc lc: - Biu thc mụmen: 3.1.3 Biu din ng lc bay tờn la dng toỏn t Laplas T phng trỡnh lc (3.9), mụmen (3.10), v cỏc phng trỡnh 2, v ca h phng trỡnh (3.7) ta nhn c cỏc phng trỡnh chuyn ng ca TL s khớ ng thụng thng mt phng thng ng dng toỏn t: 14 3.1.4 Hm truyn tờn la v phng phỏp xỏc nh cỏc tham s - Hm s truyn ca tờn la theo gúc tn: - Hm s truyn ca tờn la theo gia tc phỏp tuyn: - Hm s truyn ca tờn la theo tc quay thõn: - Cỏc hm truyn liờn h cỏc tham s ng hỡnh hc - Hm truyn ca mỏy lỏi: 3.1.5 C ch tỏc ng ca giú ti s n nh cao bay Trong quỏ trỡnh bay, TLH chu tỏc ng ca nhng kớch ng bờn ngoi (giú) Thnh phn giú ng UGy (hỡnh 1.5 chng 1) tỏc ng vo thõn tờn la cú xu hng lm thay i giỏ tr gúc tn cụng a nh ó nờu chng Nhng tỏc ng khụng bit trc, khụng kim soỏt c v ln, di thay i v mang tớnh ngu nhiờn theo b mt súng dn n gúc a thay i liờn tc c v giỏ tr v du dn n s mt n nh cao bay ca tờn la Nh vy, nu ta a vo quy lut tỏc ng ca giú ng UGy da vo s thng giỏng ca súng trờn b mt khụng gian tc l ph thuc vo ảh khụng gian nh ó phõn tớch mc 1.3.3 chng 1, ảx u khõu s nhn c s dao ng ca gúc tn cụng aG giú gõy Gúc aG s l tỏc ng nhiu ngoi vo s hỡnh thnh gúc tn cụng a ca TLH ang c nghiờn cu v úng vai trũ sai s ca gúc tn cụng theo biu thc sau: a (t ) = a P (t ) + a G (t ) (3.28) Rừ rng (3.28), aG(t) phn ỏnh quy lut thay i gúc tn cụng ca TLH theo tỏc ng ca giú ng v l nhõn t gõy mt n nh cao 15 3.2 Tng hp cu trỳc kờnh iu khin-n nh cao 3.2.1 Cu trỳc c bn ca kờnh iu khin-n nh cao Cu trỳc ca kờnh iu khin - n nh cao bay ca TLH cú th xỏc nh theo s hỡnh 3.7 di õy 3.2.2 Cu trỳc ti u ca kờnh iu khin-n nh cao 16 3.3 Tng hp mt s thut toỏn iu khin cho kờnh cao 3.3.1 Thut toỏn iu khin PID B iu khin PID (b iu khin t l vi tớch phõn) tng ng vi ba mch hi tip: v trớ; tc ; tớch phõn sai s ca bt k mt h t ng iu chnh khộp kớn no B iu khin PID l b iu khin c s dng rng rói cỏc h thng iu khin cụng nghip, thc hin vic tớnh toỏn giỏ tr sai s gia giỏ tr o thụng s bin i v giỏ tr t mong mun B iu khin s thc hin gim ti a sai s bng cỏch iu chnh giỏ tr iu khin vo Nh bi toỏn ó t l tờn la i hi bay cao nh gii hn trờn mt bin cú tỏc ng ỏng k ca giú, lm cho gúc tn cụng a thay i B iu khin PID kinh in khụng th cp nht t ng cỏc h s Kp, Kd, Ki theo gúc tn cụng a ca quỏ trỡnh c Vn t l cn tng hp mt b iu khin cho nú cú th thớch nghi vi thay i ca gúc tn cụng a mt khong tng i rng cú tỏc ng ca giú B iu khin thớch nghi mụ hỡnh tham chiu n theo phng phỏp tc gradient cú th gii quyt bi toỏn ny 3.3.2 Thut toỏn iu khin thớch nghi theo tc gradient vi mụ hỡnh tham chiu n a t bi toỏn v la chn phng phỏp gii t bi toỏn: Trờn c s ca h t ng n nh cao bay ca TLH cú cu trỳc tng minh v cỏc tham s ó bit h thng cú th t ng thớch nghi vi nhng tỏc ng ca giú lờn b mt khớ ng tờn la bay sỏt mt bin, ta cn tng hp c thut toỏn thớch nghi v cu trỳc ca b iu khin, bo m cho: Phng phỏp gii bi toỏn: Cn c vo cu trỳc ca h thng iu khin-n nh cao bay (hỡnh3.8) v quy lut tỏc ng ca giú b mt bin vo tờn la, cú th chn phng phỏp gii bi toỏn thớch nghi h thng theo mụ hỡnh h thớch nghi tham s theo tc gradient vi mụ hỡnh tham chiu n b Gii bi toỏn tng hp h thớch nghi theo tc gradient - Xỏc nh phng trỡnh vi phõn mụ t i tng iu khin: 17 T s cu trỳc hỡnh 3.8 n gin ta xột mch thng kờnh cao ca tờn la v quỏ trỡnh bin i tng ng ta c s cu trỳc ca kờnh iu khin cao TLHTH th hin trờn hỡnh 3.12c Hm truyn ca khõu mỏy lỏi cú th xp x khõu khuch i h s bng Phộp n gin húa ny c a xut phỏt t lp lun l hng s thi gian ca khõu mỏy lỏi nh ỏng k (hn 10 ln) so vi hng s thi gian ca khõu tờn la vi vũng t ng n nh trờn khoang Vỡ vy m hm truyn h h ú cú dng: T (3.48) cú th xỏc nh PT vi phõn mụ t TK nh sau: Mc ớch iu khin ca h thớch nghi l xp x Hth(t) ca TK ti Hct(t) vi sai s cho phộp l (t)0 vi cỏc h s lý tng ca b iu khin Ta chn lut iu khin liờn tc cho h thớch nghi nh sau: Thut toỏn tham s thớch nghi coi xG(t)=0 s cú dng: t c mc ớch iu khin, yờu cu cho a thc G: G = (g l + g1l1 + g ) phi l Guvysev, thỡ tt c cỏc h s u phi dng 18 Ngoi cũn yờu cu cho tỏc ng u vo Hct(t) v cỏc o hm && (t) l hn ch Mụ hỡnhtham chiu n ta nhn c t & (t) , H ca nú H th th ng thc (t)=0 v cú dng sau: Bi vỡ tỏc ng vo TK (3.52) cũn cú nhiu ngoi l xG(t), nờn thut toỏn thớch nghi (3.51) cn phi tớnh ti c yu t ny bng cỏch lm thụ, thụng thng l a thờm hi tip õm dng: T cu trỳc c bn hỡnh 3.8 v thut toỏn thớch nghi (3.53) ta cú cu trỳc thớch nghi ca kờnh nh hỡnh 3.13 3.4 Kt lun chng Trong chng ó gii quyt trn hai bi toỏn cui m lun ỏn ó t ú l phõn tớch, bin lun c s lý thuyt : 19 a) Tng hp mt cu trỳc y ca kờnh iu khin n nh cao cho i tng l TLHTH Trong cu trỳc kờnh ó tng hp c, ngoi nhng khõu c bn ca h thng vi vũng t ng n nh trờn khoang (ASS) cũn tớnh ti c cỏc khõu ng hc tỏc ng bờn ngoi ca súng, giú bin, ca thit b o cao QT-VT vi x lý ti u l lc Kalman ri rc Nhng mụ t, phõn tớch toỏn hc bng h cỏc phng trỡnh vi phõn cho phộp xỏc nh cỏc hm truyn theo phn ng u h thng v nhng tham s ca tng khõu b) Tng hp c hai b iu khin l PID Control v b iu khin thớch nghi tham s theo tc gradient vi mụ hỡnh tham chiu n CHNG THC NGHIM Mễ PHNG KHO ST, NH GI CHT LNG IU KHIN-N NH CAO CA TLHTH 4.1 Mụ t thc nghim - t iu kin th nghim: H0; Hct; h(t) v UG(t) - Khi ng cỏc u vo Hct(t), h(t) v UG(t) - Quan sỏt, c kt qu Hth(t), Hg(t), a(t), wz1(t) v J(t) - X lý, ỏnh giỏ kt qu 4.2 iu kin mụ phng i vi hai cu trỳc kờnh ó tng hp 4.2.1 iu kin chung cho hai cu trỳc iu kin chung cho tt c cỏc b iu khin trin khai thc nghim mụ phng l cu trỳc c xõy dng chng 4.2.2 iu kin riờng cho mi cu trỳc Mi s cu trỳc cú mt b iu khin riờng chớnh vỡ vy ta phi la chn cỏc tham s c th l: a) Vi cu trỳc cú b iu khin PID ta phi la chn cỏc tham s KP, KI v KD; b) Vi cu trỳc cú b iu khin thớch nghi theo tc gradient ta phi la chn cỏc tham s g0, g1,g2 v a0, a1, a2 4.3 Mụ phng cỏc cu trỳc kờnh iu khin-n nh cao ca TLHTH 4.3.1 Mụ phng kờnh iu khin-n nh cao vi b iu khin PID Trờn c s s cu trỳc kờnh iu khin-n nh cao bay ca TLHTH v tớnh toỏn tham s cỏc hm truyn Ta cú s mụ phng 20 kờnh iu khin-n nh cao TLH vi b iu khin PID nh trờn hỡnh 4.1 4.3.2 Mụ phng kờnh iu khin-n nh cao vi b iu khin thớch nghi theo tc gradient Trờn c s s cu trỳc kờnh iu khin-n nh cao bay ca TLHTH vi b iu khin thớch nghi theo gradient, hỡnh 3.13 v tớnh toỏn tham s cỏc hm truyn Ta cú s mụ phng kờnh iu khin cao TLH vi b iu khin thớch nghi theo tc gradient nh trờn hỡnh 4.2 21 4.4 Kho sỏt v nhn xột kt qu Nhn xột: a) Biờn dao ng cao thc (Hth) ca tờn la tng theo cp súng, cp giú v cao chng trỡnh (Hct) gim Hin tng ny l bay cao cng thp thỡ gúc tn cụng ca tờn la b dao ng theo tỏc ng ca giú trờn b mt súng bin nhiu hn Hin tng ny chung 22 cho tt c cỏc kờnh iu khin-n nh cao vi nhng b iu khin khỏc b) Xột v biờn dao ng ca cao thc thay i cao chng trỡnh (Hct) v tng cp súng, giú ta thy cao thc (Hth) ca tờn la vi kờnh cú b iu khin gradient luụn n nh hn so vi kờnh cú b iu khin PID iu ú chng t h thng ó t thớch nghi c vi iu kin mụi trng Phõn bit trờn cỏc th: + ng chm-gch (mu xanh nc bin ) biu din cao bay (Hpid) ca tờn la vi cu trỳc cú b iu khin PID; + ng nột lin (mu ) biu din cao bay (Hgrad) ca tờn la vi cu trỳc cú b iu khin thớch nghi theo gradient + ng nột t (mu tớm) biu din bng na cao súng bin trung bỡnh ca im cao nht vi xỏc xut 1/100 (H1/100) 4.5 ỏnh giỏ nh lng kt qu kho sỏt cỏc mụ hỡnh iu khin Khi tng tỏc ng ca súng, giú bin lờn cp 4, 5, (trờn cỏc hỡnh 4.4a,b,c; 4.5a,b,c v 4.6a,b,c), v gim cao chng trỡnh Hct= 8m, 5m, 3m, sai s n nh cao ca hai cu trỳc kờnh vi hai b iu khin nh sau: + Vi b iu khin PID, sai s n nh cao thay i di DH=(0á3)m, xỏc sut H1/100 tờn la va vo nh súng súng giú cp 5, cao chng trỡnh Hct = 3m, 5m l rt ln + i vi b iu khin thớch nghi gradient: sai s n nh cao ch thay i di DH=(0á0,5)m Cú th a quyt nh la chn l s dng cu trỳc kờnh iu khin - n nh cao vi b iu khin thớch nghi gradient, Khi ú cao chng trỡnh Hct cú th t gii hn 3á5m vi súng, giú n cp m kờnh iu khin - n nh cao bo m an ton cho tờn la 4.6 Kt lun chng Trờn c s mt cu trỳc c bn ca kờnh iu khin-n nh cao TLH ó tng hp nh hỡnh 3.7, vi nhng phõn tớch la chn nguyờn lý hiu chnh v tớnh toỏn cỏc tham s, ó xõy dng c hai cu trỳc cho kờnh iu khin vi hai b iu khin khỏc l PID v b iu khin thớch nghi tham chiu n theo gradient Trờn hai cu trỳc kờnh vi hai b iu khin ó tng hp (hỡnh 3.10 v 3.13), s dng cụng c tớnh toỏn tham s cỏc khõu vi d liu tng 23 hp cỏc bng 4.1 v 4.2, ó mụ phng, kho sỏt cho c hai vũng iu khin kớn tờn la theo cao bay Nhng kt qu nh tớnh trờn cỏc th v nh lng cỏc bng d liu cho phộp ta a nhng nhn xột, ỏnh giỏ v kt lun cht lng i vi mi cu trỳc h thng La chn tt nht ca lun ỏn l cu trỳc kờnh iu khin - n nh cao TLH s dng b iu khin thớch nghi theo gradient Cu trỳc núi trờn c la chn khụng nhng cú cht lng iu khin tt, thớch nghi vi nhng thay i khụng bit trc ca iu kin bay, m cũn cho phộp gim cao chng trỡnh xung mc nh hn so vi yờu cu k thut ca mt s loi TLH hin i Cu trỳc cú tớnh n nh cao KT LUN Lun ỏn Nghiờn cu hn ch nh hng ca súng v giú bin n kờnh iu khin cao ca tờn la i hi bay cao thp trờn mt bin ó cp nghiờn cu ng dng mt s phng phỏp x lý thụng tin v iu khin hin i ti u húa, nõng cao cht lng quỏ trỡnh iu khin, n nh cao bay cho TLHTH iu kin thc t l bay thp gii hn cú tỏc ng ca súng, giú bin ti cp Kt qu nghiờn cu ca lun ỏn cho phộp gim sai s iu khin - n nh cao bay ca i tng v thc t húa phng ỏn cu trỳc kờnh iu khin ti u bc phỏt trin tip theo Lun ỏn ó t c mt s kt qu chớnh sau: ó ỏp dng mụ hỡnh toỏn hc súng v giú bin sỏt hn vi thc t mụ phng tỏc ng ca súng v giú bin n kờnh cao ca TLHTH ó lp lun v xõy dng c b o cao QT-VT kt hp vi hai bc x lý Trong ú ó s dng lý thuyt lc ti u xõy dng thut toỏn lc Kalman ri rc ng dng c th b o cao QT-VT Kt qu mụ phng thut toỏn lc Kalman ri rc ó a c ỏnh giỏ sai s cao Hg cho b o cao QT-VT kt hp gim thiu c cỏc sai s tớch ly ca thit b CQT v sai s thng giỏng, sai s dch chuyn ca thit b CVT ó tng hp c cu trỳc c bn ca mt kờnh iu khin-n nh cao ca TLH trờn c s lý thuyt v ng lc hc bay, ng hc iu khin v quy trỡnh t ng húa tớnh toỏn cỏc tham s h thng trờn mỏy tớnh s c bit l cu trỳc c bn ny ó tớnh ti: ng hc ca nhng tỏc ng bờn nh s thay i d tr n nh tnh DX; 24 ng hc ca nhng tỏc ng ngoi nh súng v giú bin, nh nhng nguyờn nhõn chớnh gõy mt n nh cao bay ca i tng ó phõn tớch lý thuyt v tng hp c hai thut toỏn iu khin PID, thut toỏn thớch nghi theo theo tc gradient vi mụ hỡnh tham chiu n ó ỏp dng chỳng tng hp cu trỳc ti u kờnh iu khin-n nh cao bay ca TLH bay thp trờn mt bin ó t chc thc nghim bng phng phỏp mụ phng trờn mỏy tớnh cho hai cu trỳc kờnh iu khin-n nh cao TLH Kt qu l ó ỏnh giỏ c s nh hng ca súng, giú bin n quỏ trỡnh iu khin, n nh cao bay ca tờn la sỏt vi thc t Trờn c s kt qu kho sỏt cỏc cu trỳc vi hai b iu khin, ó ỏnh giỏ nh tớnh v nh lng cht lng iu khin ca tng cu trỳc t ú a s la chn tt nht l cu trỳc kờnh iu khin vi b iu khin thớch nghi theo tc gradient vi mụ hỡnh tham chiu n * Nhng úng gúp mi ca lun ỏn Lun ỏn ó lun gii s cn thit phi kt hp hai thit b o cao quỏn tớnh v vụ tuyn bo m n nh cao nh gii hn cho tờn la Trong ú ó phõn tớch nh hng ca súng bin n tớn hiu o cao vụ tuyn cú thnh phn dng trng p dng b lc Kalman ri rc b o cao kt hp quỏn tớnh vi vụ tuyn cho phộp lc nhiu o cao vụ tuyn v bự kh sai s o cao quỏn tớnh, phc v vic to lnh iu khin kờnh cao cho TLHTH Lun ỏn ó xõy dng c thut toỏn mụ phng giú b mt, a nh hng ca giú vo mụ hỡnh iu khin cao ca TLHTH Trờn c s ú ó tng hp b iu khin thớch nghi theo tc gradient vi mụ hỡnh tham chiu n, a vo cu trỳc tng hp kờnh iu khin-n nh cao bay ca tờn la Cú th ỏnh giỏ õy l nhng phỏt trin thnh cụng v ng dng lý thuyt iu khin hin i vo mt bi toỏn thc t vi h thng v i tng c th Hng nghiờn cu tip theo ca ti: V lý thuyt xut tip tc s dng cỏc thut toỏn lc, thut toỏn iu khin hin i khỏc (iu khin trt, iu khin backstepping, iu khin n-ron, ) nghiờn cu nõng cao chớnh xỏc n nh cao bay V thc nghim: s dng nhng kt qu lý thuyt, kt qu mụ phng ó nhn c t lun ỏn trin khai nghiờn cu thc t húa cho mt i tng c th cú trang b Trin khai ny d kin dng ti nghiờn cu khoa hc cp quõn chng hoc cp B [...]... điều khi n tốt, thích nghi với những thay đổi không biết trước của điều kiện bay, mà còn cho phép giảm độ cao chương trình xuống mức nhỏ hơn so với yêu cầu kỹ thuật của một số loại TLĐH hiện đại Cấu trúc có tính ổn định cao KẾT LUẬN Luận án Nghiên cứu hạn chế ảnh hưởng của sóng và gió biển đến kênh điều khi n độ cao của tên lửa đối hải khi bay ở độ cao thấp trên mặt biển đã đề cập vấn đề nghiên cứu. .. 20 kênh điều khi n- ổn định độ cao TLĐH với bộ điều khi n PID như trên hình 4.1 4.3.2 Mô phỏng kênh điều khi n- ổn định độ cao với bộ điều khi n thích nghi theo tốc độ gradient Trên cơ sở sơ đồ cấu trúc kênh điều khi n- ổn định độ cao bay của TLHTĐH với bộ điều khi n thích nghi theo gradient, hình 3.13 và tính toán tham số các hàm truyền Ta có sơ đồ mô phỏng kênh điều khi n độ cao TLĐH với bộ điều khi n. .. gian và tần số để đánh giá chất lượng Bài toán 3 Tổng hợp một số bộ điều khi n cho kênh điều khi n - ổn định độ cao của tên lửa hành trình đối hải khi bay thấp trên mặt biển trong điều kiện có tác động của gió mạnh trên cơ sở: lý thuyết điều khi n hiện đại; cấu trúc hệ thống ở bài toán 2 Sử dụng phương pháp mô phỏng đánh giá chất lượng bộ điều khi n và toàn bộ kênh ổn định độ cao trong điều kiện tác động... tốc độ gradient như trên hình 4.2 21 4.4 Khảo sát và nhận xét kết quả Nhận xét: a) Biên độ dao động độ cao thực (Hth) của tên lửa tăng theo cấp sóng, cấp gió và khi độ cao chương trình (Hct) giảm Hiện tượng này là do khi bay ở độ cao càng thấp thì góc tấn công của tên lửa bị dao động theo tác động của gió trên bề mặt sóng biển nhiều hơn Hiện tượng này chung 22 cho tất cả các kênh điều khi n- ổn định độ. .. trúc có bộ điều khi n PID ta phải lựa chọn các tham số KP, KI và KD; b) Với cấu trúc có bộ điều khi n thích nghi theo tốc độ gradient ta phải lựa chọn các tham số g0, g1,g2 và a0, a1, a2 4.3 Mô phỏng các cấu trúc kênh điều khi n- ổn định độ cao của TLHTĐH 4.3.1 Mô phỏng kênh điều khi n- ổn định độ cao với bộ điều khi n PID Trên cơ sở sơ đồ cấu trúc kênh điều khi n- ổn định độ cao bay của TLHTĐH và tính toán... số phương pháp xử lý thông tin và điều khi n hiện đại để tối ưu hóa, nâng cao chất lượng quá trình điều khi n, ổn định độ cao bay cho TLHTĐH trong điều kiện thực tế là bay thấp giới hạn có tác động của sóng, gió biển tới cấp 6 Kết quả nghiên cứu của luận án cho phép giảm sai số điều khi n - ổn định độ cao bay của đối tượng và thực tế hóa phương án cấu trúc kênh điều khi n tối ưu trong bước phát triển... phỏng trên máy tính cho hai cấu trúc kênh điều khi n- ổn định độ cao TLĐH Kết quả là đã đánh giá được sự ảnh hưởng của sóng, gió biển đến quá trình điều khi n, ổn định độ cao bay của tên lửa sát với thực tế 6 Trên cơ sở kết quả khảo sát các cấu trúc với hai bộ điều khi n, đã đánh giá định tính và định lượng chất lượng điều khi n của từng cấu trúc để từ đó đưa ra sự lựa chọn tốt nhất là cấu trúc kênh điều. .. định độ cao chỉ thay đổi trong dải DH=(0¸0,5)m Có thể đưa ra quyết định lựa chọn là sử dụng cấu trúc kênh điều khi n - ổn định độ cao với bộ điều khi n thích nghi gradient, Khi đó độ cao chương trình Hct có thể đặt ở giới hạn 3¸5m với sóng, gió đến cấp 6 mà kênh điều khi n - ổn định độ cao vẫn bảo đảm an toàn cho tên lửa 4.6 Kết luận chương 4 Trên cơ sở một cấu trúc cơ bản của kênh điều khi n- ổn định độ. .. định độ cao bay của TLĐH có thể xác định theo sơ đồ khối hình 3.7 dưới đây 3.2.2 Cấu trúc tối ưu của kênh điều khi n- ổn định độ cao 16 3.3 Tổng hợp một số thuật toán điều khi n cho kênh độ cao 3.3.1 Thuật toán điều khi n PID Bộ điều khi n PID (bộ điều khi n tỉ lệ vi tích phân) tương đương với ba mạch hồi tiếp: vị trí; tốc độ; tích phân sai số của bất kỳ một hệ tự động điều chỉnh khép kín nào Bộ điều khi n. .. độ cao bay khi có gió mạnh tác động CHƯƠNG 3 TỔNG HỢP MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHI N CHO KÊNH ĐIỀU KHI N - ỔN ĐỊNH ĐỘ CAO CỦA TLHTĐH KHI BAY THẤP TRÊN MẶT BIỂN 3.1 Động lực học bay tên lửa trong mặt phẳng thẳng đứng 13 3.1.1.Hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của tên lửa trong mặt phẳng đứng Tập hợp các hệ phương trình lực, mômen và ĐHH, ta có hệ phương trình chung cho tên lửa trong mặt phẳng như ... mnh.Tc l gii bi toỏn iu khin-n nh cao bay cú giú mnh tỏc ng CHNG TNG HP MT S THUT TON IU KHIN CHO KấNH IU KHIN - N NH CAO CA TLHTH KHI BAY THP TRấN MT BIN 3.1 ng lc hc bay tờn la mt phng thng... nh cao TLH vi b iu khin PID nh trờn hỡnh 4.1 4.3.2 Mụ phng kờnh iu khin-n nh cao vi b iu khin thớch nghi theo tc gradient Trờn c s s cu trỳc kờnh iu khin-n nh cao bay ca TLHTH vi b iu khin... phm vi nghiờn cu TLHTH v kờnh iu khin - n nh cao hnh trỡnh ng lc hc bay v ng hc kờnh iu khin-n nh cao TLHTH giai on bay autonom Cỏc c trng ng hc iu khin kờnh cao v phng phỏp ci thin chỳng Phng