Xây dựng giải pháp đồng bộ tham số giữa thiết bị tạo đường bay KZUV và tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến

Bài viết trình bày giải pháp đồng bộ tham số giữa thiết bị tạo đường bay KZUV và tổ hợp PPK tự hành ZSU-23-4 cải tiến. Đối tượng nghiên cứu của bài viết là thiết bị ghép nối giữa thiết bị tạo đường bay KZUV của Nga và tổ hợp PPK tự hành ZSU23-4 cải tiến của Việt Nam.

Nghiên cứu khoa học công nghệ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐỒNG BỘ THAM SỐ GIỮA THIẾT BỊ TẠO ĐƯỜNG BAY KZUV VÀ TỔ HỢP ZSU-23-4 CẢI TIẾN Nguyễn Đức Thọ*, Phạm Trường Giang, Ngơ Ngọc Hồng Tóm tắt: Bài báo trình bày giải pháp đồng tham số thiết bị tạo đường bay KZUV tổ hợp PPK tự hành ZSU-23-4 cải tiến Đối tượng nghiên cứu báo thiết bị ghép nối thiết bị tạo đường bay KZUV Nga tổ hợp PPK tự hành ZSU23-4 cải tiến Việt Nam Vấn đề đề cập báo xây dựng giải pháp chuyển đổi tham số mục tiêu giả định hệ tọa độ Đề-các dạng tín hiệu tương tự có tần số 400 Hz thành tham số hệ tọa độ cầu dạng số hóa nhằm mục đích truyền đến tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến Quá trình chuyển đổi đảm bảo tính thời gian thực độ xác cao Kết nghiên cứu làm sở để xây dựng thiết bị cho phép ghép nối, kiểm tra, đánh giá độ xác hệ thống máy tính đường đạn tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến theo kiểm tra tổ hợp ZSU-23-4 nguyên Từ khóa: Tham số; Thiết bị ghép nối; Thiết bị tạo đường bay; ZSU-23-4 ĐẶT VẤN ĐỀ Xuất phát từ u cầu đại hóa, áp dụng cơng nghệ tiên tiến giới vào lĩnh vực quân Việt Nam, số tổ hợp vũ khí, khí tài trang bị Quân đội cải tiến, nâng cấp lên bán tự động, tự động phương pháp số hóa máy tính hệ thống điều khiển hỏa lực tiêu biểu tổ hợp PPK tự hành ZSU-23-4 Do hạn chế số lượng tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến nên thiết bị tạo đường bay KZUV sử dụng rộng rãi nhà máy, đơn vị trang bị tổ hợp ZSU-23-4 nhằm tạo tham số mục tiêu phục vụ trình kiểm tra, huấn luyện Các tham số mục tiêu từ thiết bị tạo đường bay KZUV truyền đến máy tính tổ hợp ZSU-23-4 nguyên dạng tín hiệu điện xoay chiều có tần số 400 Hz Xuất phát từ yêu cầu tính chất tín hiệu đầu vào truyền đến máy tính tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến tín hiệu số dải điện áp từ -5VDC đến +5VDC, tín hiệu mang tham số mục tiêu từ thiết bị tạo đường bay KZUV sử dụng trực tiếp cho tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến Bởi vậy, giải pháp đồng tham số thiết bị tạo đường bay KZUV máy tính tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến giải pháp tối ưu nhằm sử dụng thiết bị tạo đường bay để kiểm tra, đánh giá cho tất phiên tổ hợp ZSU-23-4 trang bị Quân đội Việt Nam NGUYÊN LÝ VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO THAM SỐ CỦA THIẾT BỊ TẠO ĐƯỜNG BAY KZUV 2.1 Nguyên lý tạo tham số thiết bị tạo đường bay KZUV Các tham số đầu vào đầu thiết bị tạo đường bay KZUV tín hiệu điện xoay chiều có tần số 400 Hz Các tham số đầu vào đưa vào thiết bị tạo đường bay KZUV cách vặn núm xoay mặt khối tương ứng thiết bị gồm Vr (m/s), P (m), H (m), Q (ly giác) thành phần tốc độ nằm ngang, tham số hướng, độ cao góc đường mục tiêu Các tham số tạo nhờ hệ thống bám sát giải toán gồm S (m), q (ly giác),  (ly giác),  (ly giác), D (m) cự ly hướng, góc hướng, góc phương vị, góc tà cự ly nghiêng mục tiêu Các tham số đầu gồm  ,  D thu từ thiết bị tạo đường bay KZUV cách đọc giá trị đồng hồ gắn mặt thiết bị Độ xác đọc tham số   ly giác Độ xác đọc tham số D 10 mét Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san HNKH dành cho NCS CBNC trẻ, 11 - 2021 69 Kỹ thuật Điện tử - Tự động hóa Hệ thống bám sát giải toán cấu thành từ bốn thành phần gồm mạch tính tốn tham số, mạch hiệu chỉnh tỉ lệ, mạch khuếch đại mạch ổn định Mạch tính tốn tham số có chức tính tốn tham số dạng tín hiệu xoay chiều 400 Hz từ tham số nhập vào thiết bị tạo đường bay KZUV từ kết trình tính tốn có phản hồi từ mạch khuếch đại Kết tính tốn dựa tham số nhập vào thiết bị tạo đường bay đưa đến mạch hiệu chỉnh Kết tính tốn mang tham số mục tiêu hệ tọa độ Đề-các hệ tọa độ cầu đưa đầu giắc kết nối ngoại vi Mạch hiệu chỉnh tỉ lệ dùng để hiệu chỉnh điện áp đầu vào khuếch đại, đảm bảo điện áp đến đầu vào khuếch đại hệ thống bám sát giới hạn với giá trị đại lượng đầu vào Thành phần quan trọng mạch hiệu chỉnh tỉ lệ sử dụng thiết bị tạo đường bay KZUV biến trở Mạch khuếch đại có đầu hàm số tỉ lệ với tín hiệu tức thời đầu vào Tín hiệu đầu mạch khuếch đại làm quay động cơ, đồng thời làm quay máy phát tốc độ nhằm tạo tín hiệu phản hồi trở lại mạch khuếch đại Mạch ổn định mạch tạo tín hiệu hồi tiếp nhận từ máy phát tốc độ Mạch hồi tiếp thiết bị tạo đường bay KZUV gồm hai thành phần mắc song song mạch ổn định theo gia tốc mạch ổn định theo tốc độ tín hiệu đầu vào khuếch đại Thành phần mạch tính tốn tham số thiết bị tạo đường bay biến áp xoay Biến áp xoay mắc vòng dây theo sơ đồ khác nhằm thực chức tính tốn xử lý tín hiệu gồm biến áp xoay sin-cos, biến áp xoay tuyến tính biến áp xoay tỉ lệ Tính chất biến áp xoay tuyến tính tỉ lệ phép tính đại số nhận mắc vòng dây theo sơ đồ khác từ tính chất biến áp sin-cos Biến áp xoay sin-cos thiết bị biến đổi từ sang tín hiệu điện theo hàm tỉ lệ với sinθ cos , đó,  góc xoay phần cảm phần ứng biến áp Điện áp cuộn C(sin) biến áp xoay sin-cos làm việc chế độ không tải ( Z HC = ∞, IC = 0) phương trình hàm số sin  : EC  Ke  EB1  sin  (1) Trong đó, Z HC  RHC  j  X HC , RHC , X HC , tổng trở kháng, điện trở thuần, cảm kháng tải bên ngoài; I C , EB1 , Ke  w2  sin  / w1 tương ứng dòng điện qua cuộn C, điện áp cuộn kích thích B1 hệ số chuyển đổi điện áp; w1 , w2 số vòng cuộn thứ cuộn thứ biến áp Điện áp cuộn C làm việc chế độ có tải ( Z HC ≠ ∞, IC ≠ 0): EC  Ke  EB1  sin  / (1    cos2  ) Với hệ số   j    w22   / (Z HC  ZC ) (2) (3) Trong đó,   2 f ,  tương ứng tần số góc điện áp qua cuộn C độ dẫn từ cuộn C; ZC  RC  j  X C , RC , X C tương ứng tổng trở kháng, điện trở cảm kháng cuộn dây C Tương tự với trường hợp tính tốn với cuộn dây K (cos) cuộn C nối tắt biến áp xoay Biến áp xoay làm việc chế độ không tải: EK  Ke  EB1  cos (4) Biến áp xoay làm việc chế độ có tải: EK  Ke  EB1  cos / (1    sin  ) (5) Sai số điện áp đầu biến áp xoay hoạt động có tải so với phương trình dạng sin mơ tả hình 70 N Đ Thọ, P T Giang, N N Hoàng, “Xây dựng giải pháp đồng … tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ Hình Sai số điện áp đầu so với phương trình sin Trong đó: 1, 2, tương ứng đồ thị hình sin, điện áp đầu biến áp xoay  ≠ sai số EC phụ thuộc vào góc  đồ thị với đồ thị Sai số điện áp có tải khơng tải giải thích có xuất từ thơng vng góc Φqc với cuộn đầu Có thể giảm thiểu sai số phương pháp giảm số vòng dây tăng trở kháng tải (phương pháp giảm hệ số ), đó, phương pháp tăng trở kháng tải sử dụng phổ biến Dù vậy, hệ số  số phức, nên thay đổi góc  đồng thời thay đổi pha điện áp đầu Từ thực nghiệm với biến áp xoay số hiệu KΦ3031.064 cho kết điện áp cuộn C biến áp xoay hoạt động chế độ có tải sai số nhỏ 3% so với tính tốn lý thuyết 2.2 Cơ sở lý thuyết tạo tham số thiết bị tạo đường bay KZUV Các tham số mục tiêu mơ tả hình Hình Các tham số mục tiêu Trong đó:  (ly giác),  (ly giác), D (m), d (m), X (m), Y (m) góc phương vị, góc tà, cự ly nghiêng, cự ly ngang, hình chiếu cự ly nghiêng lên trục tọa độ X, hình chiếu cự ly nghiêng lên trục tọa độ Y mục tiêu Thiết bị tạo tọa độ tức thời giả định mục tiêu không hệ tọa độ cầu (β, ε, D) Đề-các (X, Y, H) phương pháp giải hệ phương trình bao gồm phương trình biểu thị tương quan đại lượng vật lý liên quan đến mục tiêu: t V r  dt  S  Vr  t Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san HNKH dành cho NCS CBNC trẻ, 11 - 2021 (6) 71 Kỹ thuật Điện tử - Tự động hóa S  sin q  p  cos q  (7) S  cos q  p  sin q  d (8) Qq   (9) d  sin   H  cos   X  d  cos   D  cos   cos  (10) (11) (12) (13) Y  d  sin   D  cos   sin  (14) d  cos   H  sin   D H  D  sin  Việc giải phương trình thực trình hoạt động hệ thống bám sát khí thiết bị GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ CHUYỂN ĐỔI CÁC THAM SỐ TRONG HỆ TỌA ĐỘ ĐỀ-CÁC THÀNH CÁC THAM SỐ TRONG HỆ TỌA ĐỘ CẦU 3.1 Giải pháp chuyển đổi tham số mục tiêu hệ tọa độ Đề-các thành tham số hệ tọa độ cầu Các giá trị góc phương vị  , góc tà  cự ly nghiêng D tính tốn từ chín phương trình (từ phương trình đến 14) Điện áp U X U Y tạo biến áp nên phương trình 13 14 viết lại sau: (15) U X  U d  cos  UY  U d  sin  (16) Trong đó, U X , U Y , U d điện áp tỉ lệ với X, điện áp tỉ lệ với Y điện áp đầu vào biến áp tạo giá trị U X U Y Giá trị góc phương vị  bằng:   arctan UY UX (17) Điện áp Ud có giá trị bằng: Ud  U X2  U Y2 k xy (18) Trong đó, k xy hệ số truyền biến áp tạo U X U Y Phương trình 12 viết lại sau: U H  U D  sin  (19) Trong đó, U H điện áp tỉ lệ với H; U D điện áp đầu vào biến áp tạo U H Điện áp U d U H tạo biến áp, từ phương trình 10, 11 19 tính giá trị U d : U d  U D  cos  (20) Từ phương trình 19 20 tính giá trị góc tà ε: 72 N Đ Thọ, P T Giang, N N Hoàng, “Xây dựng giải pháp đồng … tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến.” Nghiên cứu khoa học công nghệ   arctan UH Ud (21) Điện áp U D có giá trị bằng: UD  UH sin  (22) Biến áp tạo điện áp U D thiết bị tạo đường bay KZUV biến áp tuyến tính, từ ta có mối quan hệ giá trị cự ly giá trị điện áp sau: UD  m  D (23) Trong đó, m hệ số tỉ lệ điện áp giá trị cự ly, có đơn vị mV/m Suy cự ly D bằng: UD (24) m Lưu đồ thuật tốn xử lý số liệu mơ tả hình 3.2 Kết chuyển đổi tham số mục tiêu hệ tọa độ Đề-các thành tham số hệ tọa độ cầu Các tín hiệu đầu vào thực chuyển đổi gồm tín hiệu Uin tín hiệu đầu vào; UX, UY, UH tương ứng tín hiệu tham số X, tín hiệu tham số Y tín hiệu tham số H mục tiêu hệ tọa độ Đề-các Tín hiệu đầu vào Uin cấp nguồn cho biến áp xoay hoạt động điện áp gốc tham chiếu nhằm xác định pha tín hiệu UX, UY, UH Giá trị điện áp tín hiệu Uin 40V/400Hz Các điện áp UX, UY, UH có giá trị định mức 25V/400Hz, 25V/400Hz 5V/400Hz Sai số điện áp tần số tín hiệu 5% Hz Hình Lưu đồ thuật tốn Kết chuyển đổi tham số mục tiêu hệ xử lý số liệu ghép nối tọa độ Đề-các nhận từ thiết bị tạo đường bay KZUV sang tham số mục tiêu hệ tọa độ cầu kết chuyển đổi, tính tốn số liệu từ tín hiệu điện xoay chiều có tần số 400 Hz sang tín hiệu số Tín hiệu đầu tín hiệu mang tham số góc phương vị, góc tà cự ly nghiêng mục tiêu Chất lượng giải pháp chuyển đổi đánh giá phương pháp tính tốn sai lệch giá trị nhận sau chuyển đổi so với giá trị tương ứng tham số đầu hiển thị thiết bị tạo đường bay KZUV thời điểm Sai lệch trình chuyển đổi tham số đầu mô tả hình từ hình đến hình Trục hồnh thể giá trị tham số nhận cách đọc đồng hồ hiển thị thiết bị tạo đường bay KZUV D Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san HNKH dành cho NCS CBNC trẻ, 11 - 2021 73 Kỹ thuật Điện tử - Tự động hóa Hình Sai lệch góc phương vị β kết chuyển đổi thiết bị tạo đường bay KZUV Hình Sai lệch góc tà ε kết chuyển đổi thiết bị tạo đường bay KZUV Hình Sai lệch cự ly nghiêng D kết chuyển đổi thiết bị tạo đường bay KZUV Từ kết thu rút nhận xét: Đối với giá trị góc phương vị, sai lệch thiết bị tạo đường bay KZUV kết chuyển đổi ±2 ly giác suốt thời gian hoạt động hệ thống Đa số sai lệch thiết bị tạo đường bay KZUV kết chuyển đổi nằm khoảng ±2 ly giác trình thay đổi giá trị góc tà ε Trong q trình thay đổi giá trị cự ly D, hầu hết sai lệch thiết bị tạo đường bay KZUV kết chuyển đổi nằm khoảng ±20 m 74 N Đ Thọ, P T Giang, N N Hoàng, “Xây dựng giải pháp đồng … tổ hợp ZSU-23-4 cải tiến.” Nghiên cứu khoa học công nghệ KẾT LUẬN Bài báo xây dựng khảo sát giải pháp đồng tham số thiết bị tạo đường bay KZUV Nga tổ hợp PPK tự hành ZSU-23-4 cải tiến Việt Nam Giải pháp bám sát vào nguyên lý tạo tham số thiết bị tạo đường bay KZUV, từ đó, xây dựng sở tính tốn, chuyển đổi tham số mục tiêu hệ tọa độ Đề-các sang tham số mục tiêu hệ tọa độ cầu Bài báo minh chứng tính xác giải pháp đồng tham số cách đưa sai lệch trình chuyển đổi giá trị tham số hiển thị thiết bị tạo đường bay KZUV với giá trị tham số sau chuyển đổi tương ứng Kết khảo sát cho thấy độ xác, tính khách quan hiệu việc chuyển đổi tín hiệu dạng tín hiệu điện xoay chiều 400 Hz sang tín hiệu số Tuy nhiên, mở hướng cần giải chuyển đổi tham số với tốc độ thay đổi nhỏ, cỡ mV/đơn vị nhiễu đầu vào lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thiết bị tạo đường bay “Thuyết minh kỹ thuật hướng dẫn sử dụng КЗУВ Сб.ТО” Trần Xuân Thành PKT FPK367 [2] Đề tài cấp Bộ Quốc Phòng: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển hỏa lực sử dụng khí tài quang điện tử thay hệ thống điều khiển hỏa lực khí tài radar hệ cũ cho tổ hợp pháo phịng khơng tự hành ZSU-23-4”, Viện Tự động hóa KTQS [3] Моторин А.Н., “Целебровский А.И Устройство и эксплуатация ЗСУ-23-4М, ЗСУ-23-4М” Часть Устройство и техническое обслуживание ЗСУ-23-4 Учебное пособие Томск, 2005 [4] Наумцев Ю.П., “Митюшина Н.П ЗСУ-23-4М” Техническое описание 2А6М.00.00ТО Москва, 1980 ABSTRACT BUILDING A SOLUTION OF PARAMETERS SYNCHRONIZATION BETWEEN THE HEADING DEVICE - KZUV AND THE ANTIAIRCRAFT GUN - UPGRADED ZSU-23-4 In this paper, a solution of parameters synchronization between the Russian heading device - KZUV and the Vietnamese antiaircraft gun – upgraded ZSU-23-4 is presented The object of the paper is the connected unit between the above two equipments The paper proposes a converting solution for parameters from the analog signals 400Hz in the Descartes coordinate system to the digital signals in the spherical coordinate system The purpose of the conversion process is to transmit the converted parameters to the upgraded ZSU-23-4 antiaircraft gun with ensurance of real-time and high accuracy The research results are the basis for designing a device that allows pairing, testing, and evaluation of the accuracy of computer system according to the tests of the Russian antiaircraft gun ZSU-23-4 Key word: Parameters; Connected unit; Heading device KZUV; ZSU-23-4 Nhận ngày 13 tháng năm 2021 Hoàn thiện ngày 20 tháng 10 năm 2021 Chấp nhận đăng ngày 28 tháng 10 năm 2021 Địa chỉ: Viện Tự động hóa KTQS, Viện KHCN quân * Email: nguyentho1578@gmail.com Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san HNKH dành cho NCS CBNC trẻ, 11 - 2021 75 ... báo xây dựng khảo sát giải pháp đồng tham số thiết bị tạo đường bay KZUV Nga tổ hợp PPK tự hành ZSU-23-4 cải tiến Việt Nam Giải pháp bám sát vào nguyên lý tạo tham số thiết bị tạo đường bay KZUV, ... kết chuyển đổi thiết bị tạo đường bay KZUV Hình Sai lệch góc tà ε kết chuyển đổi thiết bị tạo đường bay KZUV Hình Sai lệch cự ly nghiêng D kết chuyển đổi thiết bị tạo đường bay KZUV Từ kết thu... xoay chiều 400 Hz từ tham số nhập vào thiết bị tạo đường bay KZUV từ kết trình tính tốn có phản hồi từ mạch khuếch đại Kết tính tốn dựa tham số nhập vào thiết bị tạo đường bay đưa đến mạch hiệu