Luận án xây dựng bộ ổn định và thuật toán điều khiển bám quỹ đạo cho uav cánh bằng

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Kỹ thuật quân giới thập kỷ qua có nhiều phát triển mạnh mẽ cho đời nhiều loại vũ khí, trang bị tự động thơng minh; điều dẫn tới xu hướng chiến tranh đại hạn chế dần có mặt người tham gia trực tiếp chiến đấu Các vũ khí, trang bị có người điều khiển thay tên lửa hành trình, robot chiến trường, máy bay không người lái (UAV) để hạn chế tối đa thương vong tăng khả tác chiến Nga, Israel Hoa Kỳ nước tiên phong công nghệ hoạt động UAV Các UAV đại có khả bay độ cao lớn, khoảng cách hoạt động xa đặc biệt có khả mang theo loại vũ khí cơng đại Để đáp ứng u cầu nhiệm vụ bảo vệ toàn vẹn chủ quyền lãnh thổ vùng trời, vùng biển Tổ quốc giai đoạn nay; nhu cầu sử dụng UAV cỡ lớn, có khả mang phương tiện trinh sát, sát thương đại tiệm cận với UAV nước tiên tiến thực nhiệm vụ chiến đấu quân đội ngày cần thiết Trong khi, chương trình UAV Việt Nam giai đoạn sơ khai, khả phát triển UAV ta hạn chế tiềm lực công nghệ, đặc biệt công nghệ hàng không hệ thống ngành công nghệ phụ trợ khác thấp Các UAV phát triển sử dụng làm mục tiêu bay, thực trinh sát chụp ảnh số ứng dụng khác…, chúng chưa đáp đủ ứng yêu cầu nhiệm vụ tác chiến tình hình Tuy nhiên, máy bay chiến đấu cũ quân đội ta đảm nhận nhiệm vụ quan trọng, phức tạp, đặc thù với vai trò UAV chiến đấu đại thực cải hoán phù hợp Do vấn đề thiết kế, chế tạo, cải tạo phương tiện bay thành phương tiện bay không người lái (UAV) vào nhiệm vụ bảo vệ vùng trời, vùng biển nhiệm vụ cấp thiết nhiều quan tâm quân đội ta Việc nghiên cứu hốn cải máy bay khơng cịn sử dụng với mục đích có người lái thành UAV thực nhiệm vụ chiến đấu đặc biệt mang lại cho không quân ta loại vũ khí, trang bị đảm nhận nhiệm vụ tình đặc biệt Với mục tiêu sử dụng máy bay chiến đấu UAV cánh (trong luận án viết gọn UAV) vào nhiệm vụ chiến đấu quân đội, đặt cần nghiên cứu tổng hợp điều khiển tự động thực chuyến bay thực nhiệm vụ cho UAV, từ áp dụng kết nghiên cứu vào nhiệm vụ hoán cải máy bay chiến đấu thành UCAV thực nhiệm vụ chiến đấu đặc biệt: cơng kích (cảm tử lao vào) mục tiêu di động biển, mặt đất… Vấn đề nghiên cứu hoán cải máy bay chiến đấu cũ khơng cịn sử dụng với mục đích có người lái thành UCAV thực nhiệm vụ chiến đấu đặc biệt nước ta chưa có nghiên cứu nào; giới có thơng tin số nước tiến hành hốn cải, thử nghiệm thành cơng nước Mỹ [22], [25], [39] Hoán cải máy bay chiến đấu cũ thành UAV để thực nhiệm vụ tác chiến mang lại cho không quân ta loại vũ khí, trang bị mới, khác biệt đảm nhận nhiệm vụ đặc biệt tình đặc biệt Do khẳng định hướng nghiên cứu hoán cải máy bay chiến đấu cũ thành UAV chiến đấu thực nhiệm vụ đặc biệt hướng nghiên cứu có tính thực tế cấp thiết Để thực nhiệm vụ sử dụng UAV thực nhiệm vụ chiến đấu (áp dụng kết nghiên cứu vào việc hoán cải máy bay chiến đấu cũ thành UCAV), ví dụ cơng kích mục tiêu biển, cần đảm bảo UAV tự động thực đầy đủ giai đoạn bay chiến đấu: cất cánh, bay hành trình, động cơng kích mục tiêu biển hạ cánh Do luận án đặt nội dung cần thực là: xây dựng “luật dẫn điều khiển bám quỹ đạo” thực nhiệm vụ cho UAV (điều khiển dẫn bám quỹ đạo bay hành trình thực nhiệm vụ, luật dẫn thực cơng kích mục tiêu di động biển, luật dẫn UAV thực động hạ cánh hạ cánh trực tiếp kênh chuyển động dọc); đồng thời cần xây dựng “Bộ ổn định” đảm nhiệm điều khiển bám tham số dẫn theo kênh dọc kênh ngang thành phần đưa lệnh điều khiển cánh lái cấu chấp hành cho UAV Bộ ổn định có vai trị điều khiển vòng cho luật dẫn điều khiển bám quỹ đạo vịng ngồi Các kết nghiên cứu mô kiểm chứng hệ thống mô UAV sử dụng tham số mô hình máy bay MiG-21 Để giải nội dung nghiên cứu đặt trên, luận án theo cách tiếp cận sau: - Nghiên cứu phương tiện bay cánh tài liệu kỹ thuật máy bay chiến đấu để xây dựng mơ hình động học đầy đủ UAV mơ hình rút gọn phục vụ cho việc tổng hợp “Bộ ổn định” theo phương pháp Backstepping - Trên sở mơ hình động học xây dựng trên, tổng hợp “Bộ ổn định” thực vai trò điều khiển bám tham số dẫn đường (tham số quỹ đạo) theo kênh dọc kênh ngang sở thuật toán điều khiển Backstepping Bộ ổn định điều khiển vòng điều khiển cánh lái UAV giúp UAV bám theo (đạt được) tham số đặt, với tham số đặt tham số dẫn đường tính tốn từ điều khiển dẫn bám vịng ngồi có vai trị điều khiển UAV bám quỹ đạo hỗn hợp bay thực nhiệm vụ - Nghiên cứu xây dựng số luật dẫn bám quỹ đạo bay hỗn hợp thực nhiệm vụ: quỹ đạo hành trình xây dựng luật dẫn bám quỹ đạo hành trình sử dụng phương pháp bám theo điểm đích ảo VTP; xây dựng luật dẫn để thực bám quỹ đạo động đặc thù (thực nhiệm vụ cơng kích mục tiêu di động biển cho UAV, quay sân bay hạ cánh thực tự động hạ cánh trực tiếp) Các luật dẫn tạo thành “Bộ điều khiển dẫn đường” bám quỹ đạo bay hỗn hợp thực nhiệm vụ với vai trò điều khiển vịng ngồi có tham số đầu tham số đặt cho “Bộ ổn định” tổng hợp - Xây dựng chương trình mơ động học phi tuyến đầy đủ UAV cánh bằng, tham số mơ hình sử dụng tham số máy bay MiG-21 Chương trình mơ kết hợp với chương trình mơ buồng tập lái máy bay tạo thành “Hệ thống mô UAV” đảm bảo khảo sát, đánh giá thuật toán điều khiển tổng hợp cách trực quan, đầy đủ Với cách tiếp cận vậy, luận án đề cập đến xây dựng “bộ ổn định” “thuật toán điều khiển bám quỹ đạo” (các luật dẫn đường điều khiển bám quỹ đạo) hỗn hợp thực nhiệm vụ cơng kích mục tiêu di động biển cho UAV Các luật dẫn thực điều khiển UAV bám quỹ đạo thông qua ổn định (được tổng hợp theo phương pháp Backstepping), ổn định có nhiệm vụ điều khiển bám tham số dẫn tính tốn từ luật dẫn đường Các luật dẫn đường nêu ổn định thực khảo sát, kiểm chứng hệ thống mô UAV (hệ thống mô chuyến bay cho UAV) xây dựng Matlab-Simulink Hệ thống mô UAV thực với mô hình phi tuyến đầy đủ UAV cánh sử dụng tham số máy bay MiG-21 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu a Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu luận án xây dựng hệ thống điều khiển lái tự động (bộ điều khiển tổng hợp) cho UAV cánh thực nhiệm vụ chiến đấu Bộ điều khiển lái tự động bao gồm “Bộ ổn định” “Bộ điều khiển dẫn đường” bám quỹ đạo bay, chúng điều khiển UAV thực giai đoạn bay: bay hành trình, ̣ng cơng kı́ch mu ̣c tiêu di đô ̣ng và hạ cánh (để thu hồi cần thiết) Đây nghiên cứu lý thuyết bước đầu ứng dụng cho UAV cánh hướng tới cải tiến máy bay có người lái thành máy bay không người lái cảm tử công mục tiêu biển b Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu UAV cánh bằng, phương pháp điều khiển bám quỹ đạo bay hỗn hợp cho UAV để đảm bảo UAV tự động thực nhiệm vụ chiến đấu Kết nghiên cứu ứng dụng để cải hốn máy bay chiến đấu khơng cịn đủ điều kiện phục bay có ngưới lái thành UCAV cảm tử thực số nhiệm vụ bay động chiến đấu đă ̣c biê ̣t: đô ̣ng công kıć h mu ̣c tiêu di đô ̣ng biể n c Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu luận án: Xây dựng mô hıǹ h chương trình mơ UAV phương tiện bay cánh bằng; thuật toán dẫn đường theo quỹ đạo hành trình thực nhiệm vụ khơng gian 3D; nghiên cứu xây dựng phương pháp hạ cánh cơng kích mục tiêu di động; nghiên cứu phương pháp điều khiển đại nhằm tổng hợp ổn định cho UAV Các nghiên cứu luận án xây dựng phương diện lý thuyết áp dụng cho UAV cánh bằng; kết nghiên cứu khảo sát, kiểm chứng chương trình mơ xây dựng Matlab-Simulink mơ hình sử dụng tham số máy bay MiG-21 Nội dung nghiên cứu Luận án tập trung mục tiêu sử dụng UAV thực nhiệm vụ chiến đấu quân đội, từ kết nghiên cứu áp dụng cải tiến máy bay chiến đấu có người lái thành thiết bị bay cảm tử không người lái thực nhiệm vụ động chiến đấu (bay hành trình, động tấ n cơng mu ̣c tiêu di đô ̣ng biể n hạ cánh): - Xây dựng mô hıǹ h đô ̣ng ho ̣c cho UAV cánh và chương trıǹ h mô phỏng Matlab-Simulink sử dụng tham số mơ hình máy bay MiG21, kết hợp với chương trình mơ buồng tập lái máy bay xây dựng hệ thống mô UAV (thiết bị thực tế); - Xây dựng ổn định có vai trị điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo điều khiển bám góc nghiêng UAV (góc nghiêng máy bay), điều khiển tổng hợp theo phương pháp Backstepping; - Xây dựng quỹ đạo hành trıǹ h, phương pháp dẫn cho UAV thực nhiệm vụ bám đường quỹ đạo xây dựng đươ ̣c; - Nghiên cứu phương pháp bắn đón, xây dựng phương pháp dẫn cơng kı́ch mu ̣c tiêu di động biể n cho UAV; - Nghiên cứu phương pháp hạ cánh và dẫn tự động ̣ cánh cho UAV Phương pháp nghiên cứu a Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu động học bay phương pháp điều khiển máy bay, UAV cánh bằng; - Nghiên cứu tài liệu máy bay chiến đấu quân đội ta lý thuyết bay; - Nghiên cứu phương pháp thiết lập điều khiển bám quỹ đạo; - Nghiên cứu luật dẫn, luật bắn đón; - Nghiên cứu phương pháp hạ cánh; - Nghiên cứu luật dẫn cho UAV; - Nghiên cứu tổng hợp điều khiển phương pháp Backstepping Từ nghiên cứu xây dựng mô hình động học bay cho UAV cánh sử dụng tham số MiG-21, thiết lập quỹ đạo thực nhiệm vụ (bay hành trình, động ứng chiến đấu hạ cánh) xây dựng hệ thống điều khiển tự động cho UAV b Mô kiểm chứng - Từ mơ hình xây dựng lý thuyết ứng dụng cơng cụ mơ MatlabSimulink xây dựng mơ hình động học phi tuyến đầy đủ UAV cánh sử dụng tham số mơ hình máy bay MiG-21 Kết hợp với chương trình mơ buồng tập lái máy bay tạo thành hệ thống mô UAV; đảm bảo việc khảo sát, kiểm chứng cách trực quan, đầy đủ - Trên sở chương trình hệ thống mô UAV xây dựng đươ ̣c trên, thực mô phỏng khảo sát các luật dẫn và điều khiển xây dựng Ý nghĩa thực tiễn, ý nghĩa khoa học luận án a Ý nghıã khoa học của luận án Luận án xây dựng mơ hình động học phi tuyến đầy đủ, mơ hình rút gọn tách kênh cho UAV cánh sử dụng tham số mơ hình MiG-21 chương trình mơ phi tuyến đầy đủ Matlab-Simulink (xây dựng thành hệ thống mô UAV) làm sở để phát triển kiểm chứng kết nghiên cứu khác luận án như: - Xây dựng ổn định thực điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo điều khiển bám góc nghiêng UAV ứng dụng phương pháp Backstepping, ổn định đáp ứng phù hợp với thay đổi tham số mơ hình Bộ ổn định điều khiển vòng cho dẫn bám theo quỹ đạo vịng ngồi UAV với tham số đầu vào ổn định tham số đầu điều khiển dẫn đường bám quỹ đạo bay thực nhiệm vụ - Xây dựng điều khiển dẫn đường bám quỹ đạo hỗn hợp cho UAV thực nhiệm vụ đặc biệt: bay hành trình, động cơng kích mục tiêu động hạ cánh tự động Xây dựng luật dẫn bám quỹ đạo hành trình ứng dụng phương pháp bám đường quỹ đạo theo điểm đích ảo, phân tách tốn bám quỹ đạo khơng gian 3D thành tốn bám quỹ đạo khơng gian 2D Bổ sung phương pháp xác định vị trí đích ảo để giảm sai số tĩnh đảm bảo thời gian tiếp cận nhanh Xây dựng phương pháp dẫn điều khiển thực số động đặc biệt: phương pháp động công mục tiêu di động biển phương pháp dẫn, điều khiển hạ cánh cho UAV, mơ hình UAV sử dụng tham số đặc trưng máy bay MiG-21 (UAV-MiG-21) Các kết nghiên cứu áp dụng cho UAV cánh ứng dụng kết để vào nhiệm vụ hoán cải máy bay chiến đấu cũ quân đội ta thành UCAV thực nhiệm vụ chiến đấu đặc biệt b Ý nghıã thực tiễn - Đưa ý tưởng, mục tiêu xây dựng điều khiển lái tự động thực nhiệm vụ động chiến đấu cho UAV, ứng dụng kết nghiên cứu vào nhiệm vụ cải hoán máy bay khơng cịn khả sử dụng có người lái thành chiến đấu không người lái thực nhiệm vụ chiến đấu đặc biệt - Các nghiên cứu luận án nghiên cứu lý thuyết bước đầu góp phần thực hóa biến máy bay có người lái thành UCAV thực nhiệm vụ quân đội tạo yếu tố bất ngờ nâng cao khả chiến đấu (với tầm hoạt động, phạm vi hoạt động, khả mang lượng vũ khí lớn khả động chiến đấu cao) - Hệ thống mô UAV làm sở để ứng dụng khảo sát, kiểm chứng thuật toán điều khiển khác cho UAV phục vụ huấn luyện bay - Khi nhiệm vụ thực hóa máy bay chiến đấu thành UCAV thành công mở hướng cho nghệ thuật quân quân đội ta Bố cục luận án Từ phương pháp tiếp cận trình bày trên, nhiệm vụ luận án nêu đoạn đánh giá cách tiếp cận luận án Để giải vần đề nghiên cứu luận án, bố cục luận án xây dựng sau: Chương 1: Mơ hình động học cho UAV cánh ổn định Trong chương 1, luận án thực xây dựng mơ hình động học phi tuyến đầy đủ UAV cánh mơ hình tách kênh rút gọn, làm sở để tổng hợp thuật toán điều khiển cần xây dựng cho UAV Trình bày ổn định nguyên CAУ-23 MiG-21 làm sở để đánh giá so sánh với ổn định (thực nhiệm vụ bám tham số dẫn đường) tổng hợp phương pháp điều khiển Backstepping xây dựng chương Chương 2: Tổng hợp ổn định ứng dụng điều khiển Backstepping cho UAV cánh Trên sở mơ hình động học UAV cánh bằng, nội dung chương tiến hành tổng hợp ổn định cho UAV ứng dụng thuật tốn điều khiển Backstepping Bộ ổn định có vai trò điều khiển bám tham số dẫn theo kênh dọc kênh ngang Trong kênh chuyển động dọc, xây dựng điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo cho UAV Trong kênh chuyển động cạnh, xây dựng điều khiển bám góc nghiêng UAV (là tham số để thực điều khiển bám góc hướng quỹ đạo) Bộ ổn định có vai trị điều khiển vòng trong, trực tiếp điều khiển UAV bám theo tham số đặt (là tham số dẫn đường) thông qua cánh lái UAV Các tham số đặt xây dựng tính tốn từ “Bộ điều khiển dẫn đường” bám quỹ đạo hỗn hợp với vai trị điều khiển vịng ngồi điều khiển dẫn UAV bám theo quỹ đạo thực nhiệm vụ xây dựng chương Chương 3: Tổng hợp điều khiển bám quỹ đạo bay thực nhiệm vụ cho UAV cánh Trong chương 3, luận án tiến hành tổng hợp điều khiển dẫn đường bám quỹ đạo cho UAV thực nhiệm vụ chiến đấu: điều khiển bám quỹ đạo hành trình, điều khiển bám cơng kích mục tiêu, điều khiển động tự động hạ cánh Vấn đề điều khiển bám quỹ đạo hành trình, luận án xây dựng luật dẫn bám theo điểm đích ảo khơng gian 3D, bổ sung tham số khoảng cách điểm đích ảo để giảm sai số bám Đối với điều khiển bám cơng kích mục tiêu, luận án xây dựng luật dẫn bám theo mục tiêu có tính tốn đến vị trí điểm gặp Trong điều khiển bám quỹ đạo hạ cánh, luận án trình bày sử dụng phương pháp điều khiển bám theo điểm đích ảo để dẫn UAV hạ cánh, đề xuất phương pháp dẫn theo hai đường cong nối tiếp để dẫn UAV thực hạ cánh trực tiếp kênh dọc đảm bảo tốc độ hạ cánh thẳng đứng nhỏ, vị trí hạ cánh vị trí hạ cánh chuẩn Bộ điều khiển dẫn đường bám quỹ đạo bay hỗn hợp có tham số đầu tham số dẫn (tham số dẫn đường) Các tham số dẫn tham số đặt cho “Bộ ổn định” tổng hợp theo luật điều khiển Backsteeping trình bày chương Chương 4: Mơ mơ hình phi tuyến đầy đủ UAV cánh Nội dung chương luận án đề cập đến chương trình mơ động học phi tuyến đầy đủ UAV cánh điều khiển tổng hợp xây dựng Matlab-Simulink làm sở để tiến hành mơ khảo sát thuật tốn xây dựng Chương trình mơ xây dựng kết hợp với chương trình mơ buồng tập lái máy bay tạo thành hệ thống mô UAV đảm bảo mô khảo sát thuật toán điều khiển UAV cách đầy đủ trực quan Trong chương tiến hành mô khảo sát bám quỹ đạo hỗn hợp cho UAV với kịch khác trình thực nhiệm vụ từ đánh giá chất lượng điều khiển điều khiển tổng hợp Kết luận: Trình bày kết đóng góp luận án Như vậy, vấn đề mà luận án cần giải bao gồm: - Xây dựng mơ hình động học theo kênh cho UAV cánh làm sở để tổng hợp điều khiển thuật toán điều khiển đại (Backstepping), bảo đảm tính ổn định chế độ bay Tiến hành tổng hợp điều khiển bám theo kênh (bộ ổn định) cho mơ hình UAV cánh có tham số MiG-21, kết nghiên cứu tiến hành mô so sánh mơ hình phi tuyến đầy đủ MiG-21 để kiểm chứng kết đạt - Xây dựng điều khiển dẫn đường bám dạng quỹ đạo hỗn hợp tạo dạng quỹ đạo thực nhiệm vụ UAV bay hành trình, hạ cánh công cảm tử - Tiến hành kiểm chứng số kết đạt sở hệ thống mô 10 UAV (sản phẩm thiết bị thực tế luận án) Hệ thống mô UAV phục vụ huấn luyện, phát triển kiểm nghiệm thuật toán đề xuất Các vấn đề mà luận án cần giải trình bày chương luận án, qua thể đóng góp luận án, là: - Xây dựng mơ hình động học phi tuyến đầy đủ UAV sở tham số máy bay MiG-21 thực phân tách thành hai kênh độc lập phục vụ tổng hợp ổn định cho kênh - Tổng hợp thuật toán ổn định góc nghiêng quỹ đạo cho kênh dọc góc nghiêng máy bay cho kênh ngang dựa giải thuật Backstepping - Tổng hợp thuật toán bám quỹ đạo hỗn hợp thực nhiệm vụ bay hành trình, cơng kích mục tiêu di động biển tự động hạ cánh cho UAV Các nội dung trình bày cụ thể chương nêu nghiên cứu quan trọng bước đầu việc ứng dụng UAV vào nhiệm vụ chiến đấu quân đội, từ kết nghiên cứu đề xuất cải hốn máy bay chiến đấu cũ thành UAV chiến đấu 160 C.1.3.6 KHỚI CHỦN ĐỞI EULER SANG DCM Dưới hình ảnh khối chuyển đổi từ Euler sang DCM: C.1.4 TỔNG HỢP THAM SỐ QN TÍNH, GIA TỐC, MOMENT C.1.4.1 KHỚI TỞNG HỢP LỰC Dưới hình ảnh khối tổng hợp lực, để tính tốn gia tốc thẳng: 161 C.1.4.2 KHỚI TỞNG HỢP THAM SỚ QUÁN TÍNH Dưới hình ảnh khối tổng hợp tham số qn tính: C.1.4.3 KHỚI TỞNG HỢP MOMENT Dưới hình ảnh khối tổng hợp moment tác động lên UAV: 162 C.1.5 MÔ HÌ NH KHÍ QUYỂN Dưới hình ảnh khối tính tốn tham số khí quyển: C.1.6 MƠ HÌ NH TRÁI ĐẤT Dưới hình ảnh khối tính tốn tham số mơ hình trái đất: 163 C.2 MƠ HÌ NH BỘ ĐIỀU KHIỂN TỔNG HỢP THỰC HIỆN NHIỆM VỤ CỦA UAV-MiG-21 TRÊN SIMULINK Trên hình vẽ hình ảnh điều khiển UAV-MiG-21 gồm thành phần chính: Bộ ổn định bản, điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo, điều khiển dẫn bám quỹ đạo hành trình, điều khiển dẫn bám quỹ đạo hạ cánh điều khiển động Các ổn định điều khiển xây dựng S-Function Simulink 164 C.2.1 CÁC BỘ ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING KÊNH DỌC KÊNH NGANG C.2.1.1 BỘ ỔN ĐỊNH Bộ ổn định viết S-Function, với tham số khí động lấy từ tính tốn tham số khí động C.2.1.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING KÊNH DỌC VÀ KÊNH NGANG Bộ điều khiển Backstepping kênh dọc Bộ điều khiển Backstepping kênh 165 ngang viết S-Function, với tham số khí động lấy từ tính tốn tham số khí động Như vây điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo theo phương pháp Backstepping bao gồm thành phần: Bộ điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo viết S-Function, tính tốn tham số khí động cho mơ hình sử dụng cho điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo tính tốn tham số α0 Bộ điều khiển Backstepping kênh ngang cung bao gồm: Bộ điều khiển viết S-Function Các tính tốn tham số khí động tham số điều khiển C.2.1.2 BỘ TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ KHÍ ĐỘNG VÀ THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING - BỘ TÍNH TỐN THAM SỐ KHÍ ĐỘNG CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN 166 - BỘ TÍNH TỐN THAM SỐ MOMENT KHÍ ĐỘNG CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN 167 - BỘ TÍNH TỐN THAM SỐ LỰC KHÍ ĐỘNG CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN 168 - Bộ tính tốn tham số α0: Dưới hình ảnh tính tốn tham số α0 169 - Tính tốn tham số moment khí động cho điều khiển sử dụng tham số máy bay MiG-21 Dưới hình ảnh tính tốn hệ số moment khí động sử dụng cho mơ hình xây dựng ổn định: 170 C.2.2 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO HỖN HỢP CHO UAV Các điều khiển bám quỹ đạo hỗn hợp cho UAV xây dựng gồm: Bộ điều khiển bám quỹ đạo hành trình (PathFollowing3D), Bộ điều khiển bám cơng kích mục tiêu di động Bộ điều khiển tự động hạ cánh Các điều khiển xây dựng S-Function thể hình vẽ 171 C.2.3 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ THEO TAY GA Bộ điều khiển tốc độ theo tay ga viết S-Function, bao gồm điều khiển tay ga va điều khiển tốc độ đặt Bộ điều khiển thể hình vẽ 172 PHỤ LỤC D: HÀM ATAN2 - Mô tả: Hàm atan2(y,x) hay arctan2(y,x) hàm trả arctan hay hàm nghịch đảo tọa độ x tọa độ y xác định; góc tạo trục Ox đoạn thẳng tạo điểm xác định (x,y) với gốc tọa độ - Cú pháp: atan2(y, x); Trong đó: x tạo độ x điểm xác định y tạo độ y điểm xác định - Kết quả: atan2(y,x)= y arctan( ) x y arctan( )   x y arctan( )   x    Nếu x y  Nếu x y  Nếu x y   Nếu x y  Không xác định - Nếu x Nếu x y  Lưu ý: + Góc tính theo đơn vị radian nằm khoảng (-π, π) + Giá trị hàm trả dương góc quay ngược chiều kim đồng hồ tính từ trục Ox, giá trị âm thể góc quay chiều kim đồng hồ 173 PHỤ LỤC E: TÍNH TỐN LỰA CHỌN TỐC ĐỘ HẠ CÁNH CHO PHÉP Để lựa chọn tốc độ hạ cánh cho phép sở tính tốn sau: Vland  1,3.Vstall Vstall  2mg ρSCLmax Trong đó: m  M Aircraft trọng lượng UAV CLmax  1.302   1.225kg / m3 S=23m2 g=9.8m/s2 Một vài ví dụ tính tốn với trọng lượng hạ cánh khác cho UAVMiG-21: m=6000 kg Vstall=56.62; Vland=1.3Vstall=73.6m/s=264.9 km/h; m=6700 kg Vstall=59.83; Vland=1.3Vstall=77.78m/s=280 km/h; m=7000 kg Vstall=61.15; Vland=1.3Vstall=79.5m/s=286.2 km/h; m=7200 kg Vstall=62.02; Vland=1.3Vstall=80.6m/s=290 km/h 174 PHỤ LỤC F: HỆ THỐNG MƠ PHỎNG UAV Hệ thống mơ UAV xây dựng có hình ảnh hình chụp Trên hình ảnh thể hệ thống mơ UAV sử dụng tham số máy bay MiG-21 thực trình bay hành trình quay hạ cánh ... tiêu luận án xây dựng hệ thống điều khiển lái tự động (bộ điều khiển tổng hợp) cho UAV cánh thực nhiệm vụ chiến đấu Bộ điều khiển lái tự động bao gồm ? ?Bộ ổn định? ?? ? ?Bộ điều khiển dẫn đường” bám quỹ. .. Tổng hợp điều khiển bám quỹ đạo bay thực nhiệm vụ cho UAV cánh Trong chương 3, luận án tiến hành tổng hợp điều khiển dẫn đường bám quỹ đạo cho UAV thực nhiệm vụ chiến đấu: điều khiển bám quỹ đạo. .. thuật toán điều khiển tổng hợp cách trực quan, đầy đủ Với cách tiếp cận vậy, luận án đề cập đến xây dựng ? ?bộ ổn định? ?? ? ?thuật toán điều khiển bám quỹ đạo? ?? (các luật dẫn đường điều khiển bám quỹ đạo)