Tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang cho máy bay không người lái
- Bộ giáo dục và đào tạo bộ quốc phòng Viện KHOa học v công nghệ quân sự vũ hồng quang tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang cho máy bay không ngời lái Chuyên ngành: Lý thuyết điều khiển và điều khiển tối u Mã số: 62.52.60.05 Tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật h nội - 2008 Công trình đợc hoàn thành tại: Viện khoa học v công nghệ quân sự Ngời hớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Tô Văn Dực 2. GS. TSKH Nguyễn Đức Cơng Phản biện 1: PGS. TSKH Nguyễn Công Định Phản biện 2: GS. TSKH Thân Ngọc Hoàn Phản biện 3: PGS. TS Thái Quang Vinh Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp nhà nớc họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Bộ quốc phòng. Vào hồi 8 giờ 00 ngày 19 tháng 11 năm 2008. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Th viện Quốc gia, - Th viện Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Bộ quốc phòng. danh mục Các công trình đ công bố của tác giả 1. Vũ Hồng Quang, Xây dựng thuật toán TEST hệ thống ECRAN-03M trên máy bay Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật và công nghệ quân sự, Trung tâm KHKT&CNQS (Số 6 -2002), trang 44-48. 2. Vũ Hồng Quang, Tô Văn Dực, Nghiên cứu tác động qua lại giữa các kênh điều khiển của máy bay. Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật và công nghệ quân sự, Trung tâm KHKT&CNQS (Số 10 -3/2005), trang17-22. 3. Vũ Hồng Quang, Khảo sát chuyển động cạnh của khí cụ bay không ngời lái. Hội thảo toàn quốc "Cơ học và khí cụ bay có điều khiển lần thứ nhất (5/2005). Nhà xuất bản đại học quốc gia Hà nội, trang 140-147. 4. Vũ Hồng Quang, Tô Văn Dực, Về bài toán lọc gần tuyến tính cho kênh điều khiển góc cren thiết bị bay Hội nghị khoa học lần thứ 20 Trờng Đại học Bách khoa Hà nội, năm 2006, trang 256-260. 5. Vũ Hồng Quang Phơng pháp xác định tham số dẫn đờng thiết bị bay khi có nhiễu tác động Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật và công nghệ quân sự, Trung tâm KHKT&CNQS (Số 16-9/2006), trang 24-29. 6. Vũ Hồng Quang, Tô Văn Dực, Phạm Minh Hợi Phơng pháp tổng hợp lệnh điều khiển tối u cho kênh cren của thiết bị bay không ngời lái Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật và công nghệ quân sự, Trung tâm KHKT&CNQS (Số 17-12/2006), trang 8-15. 1 Mở đầu Tính cấp thiết của đề tài: Cũng nh các nớc trên thế giới, đối với Việt Nam, nhu cầu sử dụng máy bay không ngời lái (MBKNL) rất đa dạng. ở một số nơi đã bớc đầu sử dụng MBKNL có hiệu quả. Tuy nhiên phần lớn là các loại MBKNL nhập khẩu. Hiện nay, một số đơn vị đã tổ chức nghiên cứu chế tạo. Song các kết quả đạt đợc mới chỉ là bớc đầu, còn nhiều hạn chế cần phải nghiên cứu giải quyết khi tổng hợp hệ thống tự động điều khiển nh: - Cha tính đến ảnh hởng của các yếu tố ngẫu nhiên nh: nhiễu tạp tác động lên các thiết bị của hệ thống và nhiễu động khí quyển (gió) gây ra. - Cha có các giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm tăng cờng khả năng cơ động nhanh của MBKNL khi cần đổi hớng bay, nhất là đổi hớng bay trong các tình huống phức tạp nảy sinh trong chuyến bay khi xuất hiện các yếu tố cảnh báo đe doạ mất an toàn hoặc do yêu cầu chiến thuật của ngời chỉ huy. Trên thế giới, từ lâu nhiều nớc đã nghiên cứu về hệ thống tự động điều khiển KCB, song cha có công trình nào đợc phổ biến mà chủ yếu là các tài liệu công bố kết quả nghiên cứu. Các công trình này chủ yếu liên quan đến điều khiển KCB nói chung mà ít đề cập đến MBKNL. ở Việt Nam, vấn đề ứng dụng các phơng pháp khoa học hiện đại vào giải quyết các vấn đề nêu trên của một loại MBKNL cụ thể cha đợc tác giả nào công bố kết quả nghiên cứu. Do đó, việc nghiên cứu tổng hợp hệ thống tự động điều khiển MBKNL trong điều kiện có các tác động của nhiễu tạp và nhiễu động khí quyển, có khả năng cơ động nhanh trong các tính huống phức tạp là rất cấp thiết. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu của luận án: Luận án sẽ đi sâu vào nghiên cứu một số lý thuyết điều khiển hiện đại và lý thuyết lọc tối u để phục vụ tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh MBKNL bay theo một chơng trình định sẵn theo nhiệm vụ chiến thuật đợc ng ời chỉ huy đặt ra. Yêu cầu đặt ra là MBKNL phải bay theo quỹ đạo đã định với sai số nhỏ nhất trong tình huống có nhiễu, hạn chế tối đa độ dao động lắc ngang để không ảnh hởng đến chất lợng ảnh và thay đổi đợc hớng bay nhanh nhất trong các tình huống phức tạp. Để đánh giá chất lợng các giải pháp khoa học và hệ thống thống điều khiển chuyển động cạnh đợc tổng hợp, luận án sẽ sử dụng mô hình toán học của máy bay MiG-21Bis nh là một đối tợng điều khiển để kiểm chứng các kết quả nghiên cứu. Luận án sẽ tập trung vào nghiên cứu giai đoạn điều khiển tự động bay ôtônôm. Phơng pháp nghiên cứu - Phân tích tổng quan các hệ thống dẫn đờng hiện đại đang sử dụng trên thế giới và lựa chọn một hệ thống phù hợp với nhiệm vụ của luận án. 2 - Nghiên cứu vận dụng lý thuyết điều khiển hiện đại, tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang cho MBKNL. - Đánh giá chất lợng hệ thống bằng phơng pháp mô phỏng hiện đại. Mục tiêu và những nội dung nghiên cứu chính của luận án Tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang cho MBKNL để thực hiện các nhiệm vụ chiến thuật khác nhau. Nghiên cứu tổng hợp mạch lọc, đánh giá đợc toạ độ tức thời của MBKNL với sai số nhỏ nhất trong tình huống có nhiễu là tạp trắng, phân bố chuẩn tác động lên đầu vào gia tốc kế. Nghiên cứu các giải pháp khoa học để xây dựng thuật toán điều khiển MBKNL thay đổi hớng bay nhanh nhất theo yêu cầu của các tình huống phức tạp. Nghiên cứu giải pháp đẩy nhanh quá trình ổn định chuyển động ngang, loại trừ sự trợt cạnh và hạn chế lắc ngang của MBKNL trong điều kiện có gió cạnh. Tổng hợp mạch lọc để đánh giá đợc góc cren nhằm ổn định quỹ đạo MBKNL theo chơng trình khi có nhiễu là tạp trắng có tần số thay đổi tác động lên cảm biến góc nghiêng và phần tử phi tuyến. Những đóng góp mới của luận án - ứng dụng lý thuyết lọc Kalman-Biuxi, luận án đã xây dựng phơng pháp đánh giá toạ độ tức thời của MBKNL trong không gian với sai số nhỏ nhất khi có nhiễu tác động. - ứng dụng lý thuyết lọc Kalman-Biuxi kết hợp với phơng pháp tuyến tính hoá thống kê, luận án đã tổng hợp đợc mạch lọc tối u để đánh giá đợc góc cren nhằm ổn định quỹ đạo của MBKNL khi có nhiễu tác động và phần tử phi tuyến. - Bằng phơng pháp tính góc trợt cạnh nhờ tín hiệu từ gia tốc kế a z , luận án đã tổng hợp đợc thuật toán điều khiển theo tín hiệu góc này để làm tăng nhanh quá trình điều khiển chuyển động ngang loại trừ sự trợt cạnh và hạn chế đáng kể biên độ và tần số dao động của góc cren trong điều kiện có nhiễu động khí quyển (gió cạnh). - ứng dụng nguyên lý cực đại của Pôntriaghin, luận án đã tổng hợp lệnh điều khiển cánh lái liệng tối u theo tiêu chuẩn tác động nhanh để thay đổi nhanh hớng bay của MBKNL theo yêu cầu nhiệm vụ. - Trên cơ sở các giải pháp khoa học, luận án đã tổng hợp đợc hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang của MBKNL theo một chơng trình đã định. Bố cục của luận án: Luận án gồm: phần mở đầu, 4 chơng và phần kết luận, thể hiện trong 139 trang thuyết minh; 104 hình vẽ, đồ thị; 3 bảng biểu và phần phụ lục. Chơng 1: Một số vấn đề chung về điều khiển máy bay không ngời lái. Chơng 2: Sự ảnh hởng của các tác động điều khiển và nhiễu động khí quyển đến 3 chuyển động cạnh của máy bay không ngời lái. Chơng 3: Tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang của MBKNL Chơng 4: Đánh giá chất lợng hệ thống điều khiển chuyển động cạnh máy bay không ngời lái bằng phơng pháp mô phỏng. Chơng I Một số vấn đề chung về điều khiển máy bay không ngời lái 1.1 Mô hình vòng điều khiển MBKNL 1.1.1 Chế độ bay ôtônôm Chế độ ôtônôm là chế độ bay tự động theo chơng trình. Trên các MBKNL thế hệ đầu, vòng điều khiển ở chế độ ôtônôm đợc thực hiện theo sơ đồ nh Hình 1.1. 1.1.2 Sơ đồ vòng điều khiển ở chế độ ôtônôm của MBKNL Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, các máy tính nhúng đã đợc ứng dụng trong vòng điều khiển (Hình 1.2). 1.2 Hệ thống dẫn đờng của máy bay không ngời lái 1.2.1 Một số khái niệm về các hệ toạ độ thờng dùng Khi khảo sát chuyển động của MBKNL trong khí quyển ngời ta thờng dùng các hệ toạ độ vuông góc sau đây: hệ toạ độ mặt đất O 0 x 0 y 0 z 0 , hệ toạ độ mặt đất di động Ox g y g z g , hệ toạ độ liên kết Oxyz, hệ toạ độ tốc độ Ox a y a z a và hệ toạ độ quỹ đạo Ox k y k z k . 1.2.2 Các góc đặc trng trong chuyển động của khí cụ bay Trạng thái của MBKNL trong không gian đợc thể hiện qua các góc: góc hớng , Hình 1.1 Sơ đồ vòng điều khiển ở chế độ ôtônôm trên các MBKNL thế hệ đầu Đối tợn g điều khiển (MBKNL) Đặt nhiệm vụ ba y và số liệu ban đầu Các cơ cấu chấp hành Khối lập lệnh Các cảm biến đo các tham số chu y ển đ ộ n g Cảm biến độ cao, tốc độ Khối đặt chơng trình Lệnh hiệu chỉnh vô tuyến H ình 1.2 Sơ đồ vòng điều khiển ở chế độ ôtônôm trên các MBKNL hiện đại Các cơ cấu chấ p hành Đối tợn g điều khiển ( MBKNL ) Thuật toán điều khiển Các cảm biến đo các tham số chu y ển đ ộ n g Đặt nhiệm vụ ba y và số liệu ban đầu Thuật toán dẫn đờn g Lệnh hiệu chỉnh vô tu y ến Hệ thống dẫn đờng M á y tính trên khoan g 4 góc chúc ngóc , góc nghiêng , góc tấn , góc trợt cạnh , góc nghiêng quỹ đạo và góc hớng quỹ đạo . 1.2.3. Các phơng pháp dẫn đờng Phơng pháp bề mặt vị trí xác định toạ độ dựa trên việc đo tham số 1 nào đó của các trờng dẫn đờng nhờ thiết bị trên khoang. Phơng pháp quan sát- so sánh xác định toạ độ dựa trên việc so sánh các ảnh mặt đất lu trữ trong bộ nhớ với hình ảnh thực tế quan sát đợc nhờ các thiết bị nh camera, máy ngắm trên khí cụ bay. Phơng pháp tính quãng đờng - dựa trên việc xác định toạ độ bằng cách tích phân tốc độ và gia tốc theo thời gian. Phơng pháp tính quãng đờng có thể chia thành 3 phơng pháp: Tính quãng đờng theo không tốc V dựa trên việc đo vectơ V, sau đó tích phân hình chiếu các thành phần của V trên các trục của hệ toạ độ nằm ngang theo thời gian. u điểm: có khả năng làm việc độc lập và có cấu tạo, thành phần đơn giản. nhợc điểm: độ chính xác làm việc không cao. Tính quãng đờng dựa trên việc xác định tốc độ nhờ hiệu ứng Đôple là phơng pháp tính quãng đờng dựa trên hiệu ứng Đốple, cho phép đo đợc địa tốc và góc dạt tạd . Phơng pháp này hoàn toàn độc lập và có độ chính xác cao so với phơng pháp trên. Tuy nhiên có nhiều hạn chế khi độ cao bay tăng và khi bay trên bề mặt nớc. Phơng pháp tính quãng đờng quán tính dựa trên việc đo gia tốc. Sau hai lần tích phân theo thời gian, với sự bổ xung thêm các thành phần gia tốc hấp dẫn và điều kiện đầu ta sẽ tính đợc các thành phần của vận tốc và các toạ độ [55]. Phơng pháp này có các u điểm nh: làm việc độc lập, có thể tính quãng đờng trong các điều kiện khác nhau, ở mọi giá trị thay đổi của tốc độ và gia tốc. Độ chính xác phụ thuộc vào chất lợng các thiết bị thành phần nh các gia tốc kế, con quay 1.2.4 Hệ thống dẫn đờng quán tính (HTDĐQT) HTDĐQT đo các thành phần của véctơ gia tốc tuyệt đối, các thành phần của vận tốc và toạ độ chuyển động của tâm khối so với bề mặt Trái đất và liên tục tính ra các tham số dẫn đờng theo phơng pháp dẫn đờng quán tính. 1.2.4.1 HTDĐQT không platform - là hệ thống không có giá đỡ con quay ổn định. Thành phần cấu tạo của HTDĐQT không platform bao gồm gia tốc kế và cảm biến đo vận tốc góc đợc gắn liền trên thành khí cụ bay. Ngoài các u điểm của mình, HTDĐQT không platform cũng có một số hạn chế nh [51]: phức tạp trong công nghệ chế tạo con quay và gia tốc kế để có đợc giải đo rộng và độ chính xác cao 1.2.4.2 HTDĐQT có platform bao gồm các gia tốc kế đợc đặt trên giá đỡ ổn định con quay. u điểm lớn nhất của HTDĐQT có platform là sự ổn định của chúng đối với 5 các gia tốc ngang. Sai số của hệ thống này chủ yếu sinh ra bởi độ trôi của con quay và gia tốc kế và các yếu tố ngẫu nhiên khác. 1.3 Khái niệm chung về một số cảm biến quán tính 1.3.1 Gia tốc kế: dùng để đo gia tốc thẳng của khí cụ bay. Một cách gần đúng, gia tốc a cx đợc xác định nh sau [42]: , cx 0 ra a cd mU U = trong đó ra U - điện áp đầu ra của gia tốc kế, 0 U - điện áp nuôi, m- khối lợng khối quán tính, c- độ cứng của lò xo. 1.3.2 Con quay đo tốc độ góc: Tốc độ góc của MBKNL đợc xác định nh sau [42]: = kU ra . Trong thực tế, đặc trng của cảm biến đo tốc độ góc có thể mô tả nh Hình 1.13 qua biểu thức sau [2]: > = hghg hg khik 0khik U . (1.16) Tơng tự nh vậy đối với cảm biến đo góc nghiêng: > = hghg hg khik 0khik U . (1.17) Tóm lại : Đặc trng mô tả trên Hình 1.13 của các cảm biến trong HTDĐQT sẽ đặt ra yêu cầu cần xử lý thông tin một cách hợp lý để đạt hiệu quả cao hơn. 1.4 Hệ thống tự động điều khiển chuyển động cạnh MBKNL Hệ thống điều khiển tự động chuyển động cạnh của MBKNL có 2 chế độ làm việc: điều khiển tự động góc hớng theo góc hớng quỹ đạo khi có góc dạt tạo ra bởi gió cạnh và điều khiển tự động độ lệch ngang LN z so với quỹ đạo cho trớc. 1.4.1 Điều khiển tự động góc hớng theo góc khi có góc dạt tạo ra bởi gió cạnh. Thông tin về góc hành trình cho trớc HT.CT sẽ đợc cung cấp từ máy tính dẫn đờng. Luật điều khiển có dạng [42]: )(K)(kk tạdCTCTCTxxL = += (1.19) 1.4.2 Điều khiển tự động độ lệch ngang LN z : Máy tính dẫn đờng có nhiệm vụ thờng xuyên cung cấp thông tin về độ lệch ngang LN z . Luật điều khiển có dạng: )( CTxxL kk + = ,)zz(K CTLN z CT = (1.21) Thông thờng, hệ thống điều khiển tự động chuyển động cạnh theo hành trình phải điều khiển theo cả độ lệch ngang LN z và độ lệch hớng, do đó luật điều khiển sẽ có dạng sau: ;dt)zz(KzKK)zz(K)(K)t( t t CTLN p LNzCTLNzCTCT 0 ++++= & & & & (1.23) 1.5 Kết luận chơng: Nhiệm vụ của luận án cần nghiên cứu giải quyết các vấn đề sau. a. Để giảm các sai số của các cảm biến quán tính gây ra bởi các nhiễu nội bộ tạp H ình 1.13 Đặc trng của cảm biến đo tốc độ góc U hg . hg U . 6 trắng, phân bố chuẩn cần nghiên cứu ứng dụng lý thuyết lọc Kalman-Biuxi. b. Trong thực tế, hệ thống điều khiển luôn có một số phần tử đo phi tuyến, các phần tử này luôn chịu tác động của nhiễu. Khi tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh, cần phải quan tâm đến tính phi tuyến của chúng. c. Nghiên cứu sử dụng hợp lý các cánh lái điều khiển trong chuyển động cạnh, nhất là khi có gió cạnh và nhiễu tác động, hạn chế các mối quan hệ đan chéo giữa chúng. d. Nghiên cứu các giải pháp hạn chế độ lắc ngang theo góc cren khi có các tác động của gió cạnh gây ra đảm bảo thực hiện nhiệm vụ trinh sát, chụp ảnh địa hình. e. Để đổi nhanh hớng bay, cần nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển chuyển động cạnh phù hợp cho MBKNL. Chơng II sự ảnh hởng của các tác động điều khiển v nhiễu động khí quyển đến chuyển động cạnh của Máy bay không ngời lái 2.1 Đặt vấn đề Trong chơng II sẽ nghiên cứu một số vấn đề sau: - Xây dựng hệ phơng trình vi phân mô tả chuyển động cạnh của MBKNL. - Nghiên cứu mối liên hệ giữa các kênh điều khiển của MBKNL. - Nghiên cứu ảnh hởng của nhiễu khí quyển tác động lên MBKNL 2.2 Hệ phơng trình chuyển động MBKNL trên mặt phẳng nằm ngang 2.2.1 Hệ phơng trình mô tả chuyển động cạnh Trong trờng hợp chuyển động cạnh với các sai lệch nhỏ đợc thực hiện trong các điều kiện sau: - Chuyển động không nhiễu ban đầu của MBKNL là bay bằng thẳng hớng: H const 0 và z 0. - Các góc ,, và đủ nhỏ. Tốc độ bay địa tốc V k const. Hệ phơng trình mô tả chuyển động cạnh của MBKNL sẽ có dạng dới đây [2]: = = = = ++++ = ++++ = += xy k 0 k 0 2 x yyyHy y y y y 2 y xxHxLx x x x x aak dt d dt d V dt dz V dt dx Sl 2 V V l mmmm V l m dt d J 2 V V l mmmm V l m dt d J ZY dt d mV xH y y HLx sin cos . . (2.1) 7 MBKNL ( y m <0) nên có thể duy trì góc Nhờ đặc tính ổn định tĩnh của bản thân 0 . Để khảo sát đặc tính này ta sẽ sử dụng Matlab-Simulink mô phỏng hoạt động của 1 loại máy bay cụ thể có các tham số khí động học đã cho trong [43] ở độ cao H=1000 m, tốc độ V=200 km/h. Kết quả khảo sát thể hiện trên biểu đồ phản ứng của MBKNL khi 2.2.2 Các tác động điều khiển lên MBKNL và mối quan hệ qua lại giữa kênh lái liệng và kênh hớng trong chuyển động cạnh của MBKNL Trong chuyển động cạnh, kênh điều khiển có ảnh hởng chủ yếu là kênh lái liệng L và cánh hớng H . Từ (2.1), ta thấy sự tồn tại của các thành phần liên hệ đan chéo H x m , y x m , x y m giữa các kênh này do sơ đồ MBKNL chỉ đối xứng qua một mặt phẳng. Vì lực hớng tâm sinh ra khi lệch cánh lái liệng L lớn hơn rất nhiều lực hớng tâm sinh ra khi lệch cánh lái hớng H (Hình 2.2), do đó để điều khiển quỹ đạo bay trong mặt phẳng ngang nhờ cánh lái liệng sẽ có hiệu quả hơn (Hình 2.3). Để khắc phục hiện tợng trợt cạnh sinh ra khi có gió cạnh, trên máy bay có ngời lái, mặc dù tồn tại mối quan hệ đan chéo phức tạp giữa chúng, phi công vẫn phải sử dụng cả hai kênh này. Còn đối với MBKNL, cần nghiên cứu mối quan hệ này để lựa chọn. 2.3 Khí quyển và nhiễu động khí quyển Trong trờng hợp tổng quát, véctơ tốc độ gió W là một hàm rất phức tạp [2] theo không gian và thời gian: W=W(x 0 , y 0 , z 0 , t) Đánh giá ảnh hởng của gió đến chuyển động cạnh của MBKNL khi không có tác động điều khiển quỹ đạo trong mặt phẳng ngang: Giả thiết rằng MBKNL ổn định, bằng đều, không nghiêng, không trợt cạnh. ở giai đoạn khi MBKNL cha bay vào vùng có gió cạnh, véc tơ tốc độ V bằng và trùng với véc tơ tốc độ hành trình V k và trùng với trục dọc MBKNL. Tại thời điểm bắt đầu vào vùng có Hình 2.2 Sự xuất hiện góc cren (nghiêng) khi lệch cánh lái liệng và cánh lái hớng Hình 2.3. Sự xuất hiện góc hớng khi lệch cánh lái liệng và cánh lái hớng 120 Thời gian, giây 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -20 0 20 40 60 80 100 Góc Gama (cren) Tốc độ góc x Tốc độ góc y Góc Hình 2.1 Phản ứng của MBKNL khi có sự thay đổi của cánh lái hớng theo hàm bậc thang. Góc cren, độ Góc , độ x , độ/giây y , độ/giây cánh lái hớng h biến đổi theo hàm bậc thang (Hình 2.1). [...]... dựng luật điều khiển cánh lái liệng với sự tham gia của góc trợt cạnh Luận án đã đề xuất phơng pháp tính góc trợt cạnh nhờ gia tốc kế az mà không cần lắp thêm thiết bị khác Chơng III tổng hợp hệ thống tự động điều khiển chuyển động cạnh cho máy bay không ngời lái Chức năng của hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên MBKNL là: - ổn định hớng bay sau khi đã đổi hớng với sai số nhỏ nhất trong điều kiện... trong đó: U - điều khiển kênh lái liệng L U 1 - điều khiển kênh lái liệng L ở chế độ ổn định góc và giảm lắc U 2 - điều khiển kênh lái liệng L theo luật điều khiển tối u tác động nhanh Trên cơ sở các phân tích trên đây, luận án đã xây dựng đợc sơ đồ tổng hợp mạch vòng điều khiển, ổn định chuyển động cạnh và lu đồ thuật toán của máy tính trên khoang trong chuyển động cạnh của MBKNL trên các Hình... thay đổi hớng bay với bán kính vòng quỹ đạo R đảm bảo điều kiện an toàn bay R >Rmin trong điều kiện các tham số điều khiển nh: góc cánh lái liệng, tốc độ thay đổi góc crenbị giới hạn - Phối hợp các phơng pháp điều khiển, Luận án đã phân tích và tổng hợp hệ thống điều khiển tự động chuyển động cạnh cho phép điều khiển, ổn định góc và điều khiển chuyển động quỹ đạo của MBKNL và đảm bảo khả năng đổi hớng... khi có gió cạnh 17 L =t1+t2+t3 =t1+t2+t3 0 t max CT 0 t 2 1 T0 T1 T1' T1 t T2 Hình 3.37 Giản đồ thời gian của thuật toán điều khiển cánh lái liệng Vì vậy, phối hợp các phơng pháp trên, hệ thống điều khiển tự động chuyển động cạnh MBKNL sẽ bao gồm 2 chế độ: - Chế độ điều khiển ổn định góc và quỹ đạo: sử dụng luật điều khiển kết hợp cả điều khiển theo góc hớng và độ lệch ngang dựa trên nguyên... thống điều khiển tự động chuyển động cạnh điều khiển MBKNL "bay" trong khoảng thời gian 1200 giây với tốc độ bay hành trình xấp xỉ 250 m/s đã đáp ứng đợc các yêu cầu chiến thuật đặt ra kết luận 1 HTDĐQT đợc chọn để phục vụ cho tổng hợp hệ thống điều khiển của MBKNL luôn chịu ảnh hởng của các nhiễu Mặt khác, hệ thống này có một số phần tử cảm biến phi tuyến Hai yếu tố trên làm giảm chất lợng hệ thống. .. là 0.48 mét 6 Kết hợp các vấn đề nêu trên, luận án đã tổng hợp đợc hệ thống điều khiển tự động chuyển động cạnh cho MBKNL đảm bảo cho MBKNL bay theo một chơng trình với quỹ đạo định sẵn tùy ý với sai số quỹ đạo nhỏ nhất và thời gian bay ngắn nhất 7 Luận án đã thí nghiệm trên mô hình chuẩn của máy bay MiG-21Bis đợc Bộ Quốc phòng phê duyệt để chế tạo Buồng tập lái cho phi công với các điều kiện tốc độ... cầu Chơng IV đánh giá chất lợng hệ thống điều khiển máy bay không ngời lái bằng phơng pháp mô phỏng 4.1 Đặt vấn đề Để kiểm chứng và minh hoạ cho các kết quả nghiên cứu đã đạt đợc, trong chơng IV sẽ mô phỏng hệ thống điều khiển, thử nghiệm và đánh giá các kết quả trên mô hình máy bay MiG-21Bis đã đợc sử dụng trong các Buồng tập lái máy bay của Quân chủng Phòng không- Không quân 4.2 Mô phỏng khảo sát... với điều khiển theo 1 khoảng - - Khi MBKNL có tốc độ góc cren hạn chế thì thời gian của quá trình quá độ sẽ bị kéo dài hơn - Bằng phơng pháp trên đây với các điều kiện ban đầu khác nhau, hoàn toàn có thể xác định đợc độ rộng và hình dáng của tín hiệu điều khiển để từ đó xây dựng thuật toán điều khiển tối u tác động nhanh 3.6 Phối hợp các phơng pháp để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động chuyển động cạnh. .. Pôntriaghin để tổng hợp tín hiệu lệch cánh lái liệng L theo tiêu chuẩn tác động nhanh với dấu ngợc lại (Hình 3.37) Tại thời điểm T2 , khi 2 , luật điều khiển kênh cren lại chuyển về chế độ ổn định góc cren CT = 0 Trong 3 giai đoạn trên, góc trợt cạnh sẽ liên tục đợc xác định trong chơng trình máy tính trên khoang và tham gia vào luật điều khiển cánh lái L sẽ giữ cho quỹ đạo bay không đổi với... 2 ' 1 1 2 ' 2 ' 2 Không U=U1 -? Có Mô đun tổng hợp điều khiển tối u tác động nhanh: L = L max * sign ( CT ) =t1+t2+t3 Mô đun tổng hợp điều khiển ổn định góc, quỹ đạo: = k + k ( ) L x x CT CT ( t ) = K ( CT ) + K z (z LN z CT ) t & + K y y + K z& z LN + k p (z LN z CT )dt + k t0 Máy lái kênh cren Hình 3.39 Lu đồ thuật toán của máy tính trên khoang trong chuyển động cạnh 3.7 Kết luận . v công nghệ quân sự vũ hồng quang tổng hợp hệ thống điều khiển chuyển động cạnh trên khoang cho máy bay không ngời lái Chuyên ngành: Lý thuyết điều khiển và điều khiển tối. về điều khiển máy bay không ngời lái. Chơng 2: Sự ảnh hởng của các tác động điều khiển và nhiễu động khí quyển đến 3 chuyển động cạnh của máy bay không ngời lái. Chơng 3: Tổng hợp hệ thống. trợt cạnh nhờ gia tốc kế a z mà không cần lắp thêm thiết bị khác. Chơng III tổng hợp hệ thống tự động điều khiển chuyển động cạnh cho máy bay không ngời lái Chức năng của hệ thống điều khiển