Nghiên cứu phân tích và tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện khí tên lửa đối hải (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TĂNG XUÂN LONG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC TỐI ƯU MÁY LÁI ĐIỆN - KHÍ TÊN LỬA ĐỐI HẢI Chuyên ngành: CƠ KỸ THUẬT Mã số: 62 52 01 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội-2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trịnh Hồng Anh TS Hồ Xuân Vĩnh Phản biện 1: GS TSKH Nguyễn Đông Anh Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Phản biện 2: PGS TS Ngô Sỹ Lộc Đại học Bách khoa Hà Nội Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Văn Chúc Viện Khoa học Công nghệ quân Luận án bảo vệ hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp Viện Khoa học Công nghệ quân vào hồi .giờ, ngày tháng năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học Công nghệ quân - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án: Máy lái điện - khí tên lửa tên lửa đối hải (TLĐH) dạng đặc thù hệ thống truyền động tự động bám điện - thủy - khí, thực chức tự động chấp hành tín hiệu điều khiển từ máy tính khoang để điều khiển cánh lái khí động, lái tên lửa bay theo quỹ đạo tính toán đến mục tiêu cần tiêu diệt Hiện tại, dự án chuyển giao công nghệ lắp ráp, chế tạo tên lửa nước ta, lý khác đối tác không chuyển giao tài liệu chuyên ngành liên quan đến lý thuyết tính toán, thiết kế máy lái điện khí TLĐH Mặt khác, tài liệu nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động tự động bám điện - thủy - khí ứng dụng máy lái tên lửa có tính đến đặc điểm quy luật ngoại tải khí động, cấu dẫn động không gian từ trục đầu hệ thống truyền động đến trục quay cánh lái công bố nước hạn chế đưa số mô hình toán đơn giản, tính tổng quát hóa Do đó, để tiến tới làm chủ thiết kế công nghệ chế tạo sản phẩm máy lái điện - khí TLĐH nội lực nước, đáp ứng nhiệm vụ quân đội nhằm bảo vệ chủ quyền biển, đảo đất nước trước tình hình an ninh giới, khu vực đặc biệt tình hình Biển Đông có diễn biến phức tạp tranh chấp biển, đảo Việc nghiên cứu đưa sở khoa học phương pháp tính toán, thiết kế tối ưu máy lái điện - khí TLĐH thực cần thiết, có tính khoa học có ý nghĩa thực tiễn Mục đích luận án: Nghiên cứu xây dựng hoàn thiện sở lý thuyết tính toán thiết kế động lực học máy lái điện - khí TLĐH nhằm tạo sản phẩm tính toán lý thuyết, xây dựng mô hình thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí TLĐH Nội dung nghiên cứu luận án: Xây dựng mô hình toán động lực học phi tuyến tổng quát mô tả đầy đủ trình điện - từ - - khí nén xảy tương tác động lực học với máy lái điện khí; xây dựng chương trình giải toán phân tích động lực học máy lái điện - khí; thực nghiệm máy lái điện - khí mẫu, đánh giá đắn mô hình toán động lực học xây dựng; nghiên cứu ảnh hưởng thông số thiết tiêu chất lượng đặt xác định không gian tồn mô hình thiết kế khả thi; xây dựng toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu xây dựng chương trình giải toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái Đối tượng nghiên cứu luận án: Máy lái điện - khí TLĐH Phạm vi nghiên cứu: toán phân tích động lực học tổng hợp thiết kế tối ưu động lực học máy lái điện - khí TLĐH giai đoạn quỹ đạo bay hành trình tên lửa đến mục tiêu Phương pháp nghiên cứu luận án: Về nghiên cứu lý thuyết: sở nghiên cứu nắm vững nguyên lý hoạt động, chức làm việc vận dụng định luật, định lý chuyển động vật rắn, lý thuyết điện, từ, cơ, khí nén, khí động lực học, điều khiển để xây dựng mô hình toán động lực học máy lái; sử dụng phương pháp tích phân số tiến hành giải toán phân tích phương pháp quy hoạch động tìm ngẫu nhiên để xây dựng toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái Về nghiên cứu thực nghiệm: xác định tham số đầu vào cho mô hình toán máy lái; xác định trình đáp ứng thời gian đáp ứng tần số tín hiệu điều khiển máy lái với dạng tín hiệu chuẩn Ý nghĩa khoa học luận án: Xây dựng mô hình toán động lực học phi tuyến tổng quát máy lái điện - khí mô tả đầy đủ trình - lý phức tạp xảy tương tác với trình máy lái hoạt động sử dụng phương pháp tích phân số Runge - Kutta để giải mô hình toán động lực học máy lái; xác định quy luật ảnh hưởng thông số thiết kế tiêu chất lượng xác định vùng tồn mô hình thiết kế khả thi bảo đảm tiêu chất lượng máy lái nằm giới hạn cho phép đặt ra; thiết lập toán thiết kế tối ưu động lực học máy lái sử dụng phương pháp Monte - Carlo để xác định mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng theo đa tiêu chất lượng tổng hợp Ý nghĩa thực tiễn luận án: Các kết nghiên cứu luận án làm tài liệu dẫn tính toán, thiết kế, chế tạo loại máy lái điện - khí TLĐH tương tự làm tài liệu tham khảo cho nhân viên kỹ thuật lắp ráp, thử nghiệm trình sửa chữa, phục hồi chức loại máy lái điện - khí có trang bị quân đội Bố cục luận án: luận án gồm phần mở đầu, kết luận bốn chương trình bày 138 trang Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY LÁI TÊN LỬA THEO NGUYÊN LÝ TRUYỀN ĐỘNG TỰ ĐỘNG BÁM ĐIỆN - THỦY - KHÍ 1.1 Tổng quan máy lái điện - khí TLĐH 1.1.1 Chức nguyên lý cấu tạo Máy lái điện - khí TLĐH có chức tự động điều khiển góc lệch cánh lái bám liên tục theo tín hiệu điều khiển từ máy tính khoang đưa đến để tạo lực khí động pháp tuyến lái tên lửa bay theo quỹ đạo tính toán Trên TLĐH có máy lái điện - khí điều khiển cánh lái khí động (hình 1.6) 1- cánh lái; 2- cáp tín hiệu; 3- servovalve điện - khí; 4- servocylinder khí nén; 5- dẫn động; 6- tay biên; 7- trục quay cánh lái; 8- gốc cánh; 9- thân vỏ tên lửa Hình 1.6 Nguyên lý cấu tạo máy lái điện - khí TLĐH phối trí cánh lái khí động thân tên lửa 1.1.2 Nguyên lý điều khiển hoạt động máy lái điện - khí 1.1.2.1 Nguyên lý điều khiển MÁY LÁI ĐIỆN - KHÍ TLĐH Máy tính Uđk(t) khoang tên lửa εđk(t) PID Bộ chuyển đổi tín hiệu điện - Khuếch đại công suất Uph(t) Nguồn khí nén nhiệt độ thường nhiệt độ cao 350oC Bộ khuếch đại khí nén cấp vòi phun - lỗ thu SERVOVALVE φ(t) BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ SERVOCYLINDER Cảm biến Động phản hồi vị trí khí nén piston - xilanh trục piston x(t) δc(t) Tải khí động Cánh lái Cơ cấu dẫn động Hình 1.12 Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển máy lái điện - khí TLĐH 1.1.2.2 Nguyên lý hoạt động 1- cộng đại số tín hiệu; 2khối thuật toán PID; 3- khuếch đại công suất; 4- điều khiển điện tử; 5- khung dẫn từ; 6- nam châm vĩnh cửu; 7- cuộn dây điều khiển; 8- từ cảm; 9- vòi phun; 10- lỗ thu;11- đế phân dòng; 12- piston trục piston; 13- cảm biến vị trí hành trình trục piston; 14động servocylinder; 15trục dẫn động; 16tay biên; 17- cánh lái; 18- trục quay cánh lái Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấu tạo máy lái điện - khí 1.2 Các phương pháp phân tích tổng hợp động lực học truyền động tự động bám điện - thủy - khí 1.2.1 Các phương pháp phân tích động lực học hệ truyền động tự động bám điện - thủy - khí Hiện nay, để tiến hành phân tích động lực học hệ truyền động tự động bám điện - thủy - khí có hai phương pháp sau: Phương pháp thứ nhất: Áp dụng loạt giả thiết để xây dựng phương trình động lực học mô tả quan hệ hàm số tuyến tính trực tiếp thông số đầu vào đầu phần tử cấu thành hệ thống Từ xây dựng hàm truyền cho phần tử cho hệ thống Trên sở hàm truyền hệ thống nhận được, sử dụng công cụ khảo sát hàm truyền phần mềm Matlab - Simulink, Mapble, … để khảo sát ảnh hưởng thông số hệ thống Ưu điểm phương pháp khảo sát nhanh ảnh hưởng thông số hệ thống Tuy nhiên kết khảo sát có độ tin không cao Phương pháp thường dùng tính toán sơ [7], [28], [33], [38], [41], [43], [67, 68] Phương pháp thứ hai: Xây dựng hệ phương trình vi phân toán học phi tuyến tổng quát cho phép mô tả trình vật lý xảy tương tác với hệ thống sử dụng phương pháp tích phân số để giải mô hình toán, sở tiến hành khảo sát ảnh hưởng thông số thiết kế hệ thống Ưu điểm phương pháp xác định cách định tính, định lượng phản ánh xác chất vật lý Tuy nhiên, mô hình toán xây dựng phi tuyến, phức tạp, cần khảo sát nhiều thông số đầu vào giải phương pháp tích phân số máy tính điện tử [11], [13], [43], [54], [63] 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp tối ưu động lực học hệ truyền động tự động bám điện - thủy - khí Mô hình tối ưu đa mục tiêu có dạng sau : Min fj(X), X = (x1, x2, …, xn) j = 1, 2, …, p (p ≥ 2) (1.5) với: gj(X) ≤ 0, j = 1, 2, …, k, (1.6) gj(X) = 0, j = k+1, k+2, …, m, ( 1.7) Trong toán thực tế bổ sung ràng buộc dạng: ≤ xi ≤ bi, i = 1, 2, …, n ( 1.8) Để giải toán quy hoạch phi tuyến (1.5) ÷ (1.8) có nhiều phương pháp tùy thuộc vào dạng phương trình toán học mô tả hàm mục tiêu hàm hàm buộc, như: Phương pháp cực tiểu hàm lồi biến theo phương pháp lát cắt vàng; Phương pháp Hildreth - D’Esopo; Phương pháp đơn hình Beale; Phương pháp Frank - Wolfe; Phương pháp quy hoạch cực tiểu hàm lõm với ràng buộc tuyến tính; Phương pháp phân tuyến tính; Phương pháp Gradient; Phương pháp hàm phạt; Phương pháp Simplex cực tiểu hàm phi tuyến; Phương pháp Monte - Carlo Phương pháp Monte - Carlo giải toán tối ưu mà hàm mục tiêu f(x) tuyến tính, không lồi, không lõm, miền ràng buộc không lồi hàm mục tiêu f(x) không viết dạng hiển mà có quy trình tính toán phức tạp để giá trị Để giải toán tối ưu vậy, áp dụng phương pháp tối ưu nêu mà áp dụng phương pháp Monte - Carlo để tìm lời giải tối ưu toàn cục Trong toán tối ưu thông số thiết kế hệ thống truyền động bám điện - thủy - khí nói chung máy lái điện - khí TLĐH nói riêng, với mô hình toán động lực học xây dựng dạng phi tuyến, hàm mục tiêu f(x) đặt hệ thống phi tuyến phức tạp, ta viết dạng hiển (tường minh) Như vậy, việc áp dụng phương pháp Mote - Carlo cho toán tối ưu máy lái điện - khí TLĐH phù hợp đáp ứng yêu cầu chiến - kỹ thuật toán thiết kế tổng thể đạn tên lửa tổng công trình sư đưa 1.3 Tổng quan công trình nghiên cứu toán động lực học hệ truyền động tự động bám điện - thủy - khí 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước Các hệ truyền động tự động bám điện - thủy - khí ứng dụng thiết bị, khí tài quân nói chung máy lái tên lửa nói riêng nhiều nước có ngành công nghiệp tiên tiến nghiên cứu phát triển Tuy nhiên, bí mật quân sự, tài liệu thiết kế máy lái tiếp cận Hiện nay, quân đội có số tài liệu khai thác, hướng dẫn sử dụng số tên lửa Liên Xô cũ Nga, loại tên lửa nước khác Pháp, Mỹ, … biết số thông số tính chiến kỹ thuật giới thiệu trang mạng Internet [73 - 74] Mặt khác, tài liệu khoa học kỹ thuật chuyên nghành truyền động bám điện - thủy - khí nén công nghiệp phục vụ công tác giảng dạy, đào tạo tác giả dừng lại mức độ mô tả nguyên lý cấu tạo, nguyên lý hoạt động, nguyên lý điều khiển, không đưa phương pháp xây dựng mô hình toán động lực học đầy đủ, tổng quát để mô tả trình điện - từ - - khí nén phức tạp xảy bên truyền động để làm sở khoa học cho toán phân tích thông số động lực học tổng hợp thiết kế tối ưu thông số động lực học truyền động 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước Đến chưa có sở tiến hành nghiên cứu thực chuyên sâu phương pháp tính toán, thiết kế cách chi tiết có hệ thống sản phẩm máy lái điều khiển đa kênh nói chung máy lái điện - khí TLĐH nói riêng Trước đây, năm từ 2006 - 2007, 2007 - 2008, 2012 2015 Viện KH-CNQS có mở số đề tài, nhiệm vụ máy lái điện thủy điện - khí Nội dung chủ yếu đề tài, nhiệm vụ đề cập đến việc xây dựng vẽ thiết kế chi tiết xây dựng quy trình công nghệ chế thử theo mẫu máy lái điện - khí khả công nghệ nước Việc xây dựng mô hình toán động lực học máy lái dừng lại dạng đơn giản hóa, bán thực nghiệm nhiều tham số chưa tính đến chưa đưa sở lý thuyết xây dựng mô hình thiết kế động lực học tối ưu máy lái Để góp phần giải hạn chế này, NCS lựa chọn đề tài “Nghiên cứu phân tích tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí tên lửa đối hải” với mục đích xây dựng mô hình động lực học tổng quát máy lái điện - khí TLĐH cho phép phản ánh đầy đủ trình điện - từ - - khí nén xảy máy lái hoạt động xây dựng mô hình máy lái điện - khí theo toán thiết kế tối ưu động lực học đơn tiêu đa tiêu chất lượng 1.4 Kết luận chương Tổng quan loại máy lái theo nguyên lý truyền động tự động bám điện - thủy - khí Tổng quan máy lái điện - khí TLĐH Phân tích, đánh giá nghiên cứu nhà khoa học nước vấn đề xây dựng mô hình toán động lực học, giải toán phân tích tổng hợp thiết kế tối ưu động lực học hệ truyền động tự động bám điện - thủy - khí nói chung máy lái điện - khí TLĐH nói riêng Đã làm rõ hạn chế mô hình vật lý mô tả đối tượng, mô hình tính toán phương pháp phân tích tổng hợp thiết kế tối ưu hệ truyền động công bố Trên sở phân tích vấn đề cần tiếp tục cần nghiên cứu, giải quyết, từ xác định mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án Chương XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT MÁY LÁI ĐIỆN - KHÍ 2.1 Chọn hệ tọa độ tính toán Căn sơ đồ phối trí lắp ráp thực tế máy lái điện - khí khoang tên lửa theo sơ đồ cánh khí động “X” ta sử dụng hệ tọa độ sau (hình 2.1 hình 2.2): Hình 2.1 Sơ đồ điều khiển - - động lực học máy lái điện - khí - Hệ tọa độ liên kết Oxyz gắn với tên lửa di chuyển với tên lửa - Hệ toạ độ vận tốc Oxvyvzv có gốc toạ độ nằm trọng tâm tên lửa - Hệ toạ độ vận tốc hệ toạ độ liên kết liên hệ với góc t góc trượt cạnh  (hình 2.2) Hình 2.2 Sơ đồ quan hệ hệ toạ độ liên kết hệ toạ độ vận tốc - Trục Om trùng với trục quay cánh lái Trục Om nằm mặt phẳng yOz và tạo với trục Oz góc ψ = 45o - Trục piston piston động servocylinder chuyển động song song với trục Ox - Trục quay vòi phun v-v trục quay cánh lái c-csong song với trục Om 2.2 Các giả thiết - Lượng dò từ thông nam châm vĩnh cửu kích từ nam châm điện điều khiển môi trường không đáng kể - Coi cụm từ cảm - vòi phun piston động servocylinder chất điểm - Máy lái chuyển động với vận tốc tên lửa vtl không đổi giai đoạn quỹ đạo bay hành trình - Nguồn khí nén nóng động lực lấy từ sau động hành trình tua - bin để cấp cho máy lái hoạt động ổn định - Các biến áp suất nhiệt độ khí nén khoang xylanh động servoxylinder phân bố 2.3 Hệ phương trình vi phân mô hình toán động lực học tổng quát máy lái điện - khí TLĐH Mô hình toán động lực học tổng quát máy lái điện - khí TLĐH gồm phương trình vi phân phi tuyến tương ứng với ẩn số biến thiên theo thời gian φ(t), Icd(t), xp(t), p1(t), p2(t), T1(t) T2(t): Phương trình chuyển động quay cụm vòi phun - từ cảm: d 2 (t ) d (t) (2.34) Jtv  Mñt (t )  Mmsn (t )  Mca (t )  Mmsk sign( ), dt dt Phương trình thay đổi cường độ dòng điện Icd(t) hai cuộn dây điều khiển: dI cd (t ) U cd (t )  Z cd (t ).I cd (t ) (2.35)  , dt Lcd Phương trình chuyển động cụm piston - trục dẫn động - cánh lái: m pqñ d x p (t ) dt  Fkn  Flt  FMqñ  FPqñ , (2.36) Phương trình thay đổi áp suất khoang trái động servocylinder: k K R.Tn  (k  1) n dp1 (t )   f1t pn  ( n1 )  tn  F   D xl x p (t )    dt A S p  l p /  x po  x p (t )    T1 (t )  Ta   f 2t p1 (t )  dx p (t ) T1 (t ) k p1 (t )  (1a )   ,  l /  x  x (t ) dt Tn po p  p (2.37) Phương trình thay đổi nhiệt độ khoang trái động servocylinder: dx p (t ) T1 (t ) dp1 (t ) K T1 (t ) R.Tn dT1 (t ) T1 (t )     dt l p /  x po  x p (t ) dt p1 (t ) dt S p p1 (t ). l p /  x po  x p (t )    T (t ) T (t )   f1t pn  ( n1 )  f 2t p1 (t )  (1a )  ,   Tn Tn   (2.38) 11 phun, N; kmsl - hệ số ma sát lăn ổ bi; rob bán kính ổ bi, m; p1(t) p2(t) - áp suất khí khoang trái khoang phải động servocylinder, N/m2; T1(t) T2(t) - nhiệt độ khí công tác khoang trái khoang phải động servocylinder, oK; pn - áp suất nguồn khí nén, N/m2; Tn - nhiệt độ nguồn khí nén, oK; Fn - tiết diện nắp xy lanh, m2; Dxl - đường kính xy lanh, m; Ta - nhiệt độ môi trường bên vỏ xy lanh; A- đương lượng công nhiệt; αtn - hệ số truyền nhiệt vật liệu vỏ xy lanh; xpo - “khoảng chết” hành trình piston đáy hai bên động servocylinder, m; R- số khí; k- hệ số đoạn nhiệt không khí; K- số, K = 2k / (k  1) ; f1t, f2t, f1p, f2p - tiết diện thông vào/ra hai khoang động servocylinder, m2; φ(εn1), φ(ε1a), φ(εn2), φ(ε2a) - hàm lưu lượng khí vào/ra hai khoang động servocylinder ρ- tỷ trọng trung bình môi trường không khí trần bay TLĐH âm, kg/m3; vtl - tốc độ bay hành trình tên lửa, m/s; α - góc tạo thành hướng véc tơ tốc độ bay tên lửa mặt phẳng tiết diện nâng cánh, α = δc + αtx (ở đây: δc- góc lật cánh lái; αtx - góc tên lửa chiếu lên mặt phẳng cánh lái, αtx = αtx.cosψ); OOta - khoảng cách ngắn từ tọa độ tâm áp đến trục quay cánh lái, m; Cl(α), Cd(α) hệ số lực nâng hệ số lực cản khí động cánh lái Mô hình toán động lực học máy lái điện - khí TLĐH hệ phương trình vi phân phi tuyến giải phương pháp giải tích tường minh Để giải mô hình toán luận án sử dụng phương pháp tích phân số Runge - Kutta lập trình phần mềm Visual Basic 2.4 Xác định thông số đầu vào khảo sát tích phân số mô hình toán động lực học máy lái Các thông số đầu vào để khảo sát tích phân số mô hình toán động lực học máy lái xác định máy lái điện - khí mẫu đối chứng thông số điều khiển máy lái chế tạo luận án 2.5 Xác định điều kiện ban đầu điều kiện biên biến số 2.5.1 Xác định điều kiện ban đầu biến số Để xác định giá trị ban đầu biến p10, p20, T10, T20 trạng thái ổn lập ta buộc phải tiến hành tích phân số mô hình toán động lực học máy lái theo bước: Bước 1: bước chuẩn bị hoạt động: - Trạng thái ban đầu: φ(0) = 0, xp(0) = 0, Uđk(0) = 0, Icd(0) = - Trạng thái tiếp theo: pn = (5.105 ÷ 8.105) N/m2, Tn = (293 ÷ 573) oK 12 - Tích phân số mô hình toán động lực học máy lái với điều kiện ban đầu biết trước: Uđk (0) = 0, Icd (0) = 0, I cd (0)  ; φ(0) = 0,  (0)  , * xp(0) = 0, x p (t )  p1(0) = p2(0) = p10*  p20  pa  105 N / m2 ; p1 (0)  p2 (0)  , T1(0) = T2(0) = T10*  T20* = 293oK, T1 (0)  T2 (0)  Kết tích phân số mô hình toán động lực học xây dựng với điều kiện ban đầu biến bước chuẩn bị hoạt động ta xác định giá trị ổn lập trình thay đổi áp suất nhiệt độ khoang công tác p10; p20; T10; T20 Các giá trị ổn lập giá trị ban đầu biến tương ứng cho bước 2, bước hoạt động ổn định chấp hành tín hiệu điều khiển máy lái Bước 2: Bước hoạt động ổn định chấp hành tín hiệu điều khiển Các giá trị ban đầu biến bước là: Uđk(0) = ÷ ± 5VDC, Icd (0) = 0, I cd (0)  ; φ(0) = 0,  (0)  , xp(0) = 0, x p (t )  p1(0) = p10, p2(0) = p20, p1 (0)  p2 (0)  , T1(0) = T10; T2(0) = T20, T1 (0)  T2 (0)  2.5.2 Xác định điều kiện biên biến số Điều kiện biên toán bao gồm: - Các điều kiện biên khống chế kích thước hình học: max   (t )max  max l p /  x p (t )max  l p / - Các điều kiện biên khống chế vật lý: pa  p1 (t )max  pn ; pa  p2 (t )max  pn ;T1 (t )max  Tn ; T2 (t )max  Tn 2.6 Kết đặc trưng tích phân số mô hình toán động lực học máy lái Trên hình 2.15.a 2.15.b đưa trình điển hình đáp ứng thời gian (với tín hiệu điều khiển hàm nấc Uđk = 4[VDC]) đáp ứng tần số (với tín hiệu điều khiển hàm sin Uđk = 2sin(4π.t) [VDC]) trục piston xp(t) máy lái điện - khí mạch hở sở tích phân số mô hình toán với giá trị thông số đầu vào xác định mẫu máy lái điện - khí đối chứng a) Đáp ứng thời gian b) Đáp ứng tần số Hình 2.15 Đáp ứng thời gian đáp ứng tần số trục piston xp(t) 13 a) Đáp ứng thời gian b) Đáp ứng tần số Hình 2.16 Đáp ứng thời gian đáp ứng tần số Icd(t), φ(t), vp(t) b) Đáp ứng tần số a) Đáp ứng thời gian Hình 2.17 Đáp ứng thời gian đáp ứng tần số p1(t), p2(t) T1(t), T2(t) a) Đáp ứng thời gian b) Đáp ứng tần số Hình 2.18 Đáp ứng thời gian đáp ứng tần số f1t(t), f1p(t) f2t(t), f2p(t) Nhận xét: kết tích phân số mô hình toán động lực học máy lái nhận dạng trình độ đáp ứng thời gian tín hiệu điều khiển hàm nấc bậc thang hàm dao động điều hòa hình sin hoàn toàn phù hợp với chất nguyên lý hoạt động hệ truyền động tự động bám phân tích chương Trên sở kết tích phân số mô hình toán động lực học máy lái nhận được, luận án tiến hành xây dựng xác định giá trị tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng hoạt động máy lái Các tiêu kỹ thuật sử dụng để đánh giá đắn mô hình toán động lực học máy lái xây dựng 2.7 Xây dựng xác định giá trị tiêu kỹ thuật đánh chất lượng hoạt động máy lái điện - khí 2.7.1 Xây dựng tiêu chất lượng máy lái điện - khí * Nhóm tiêu chất lượng đặc trưng cho chức hoạt động tự động chấp hành tín hiệu điều khiển máy lái: Thời gian độ chấp 14 hành tín hiệu điều khiển [s]; Độ chỉnh trình độ δ [%]; Số lần dao động n [lần] trục piston xung quanh vị trí ổn lập; Sai số bám vị trí ε [%]; Độ dự trữ ổn định theo biên độ ∆Lođ [dB] theo pha ∆φođ [deg] máy lái * Nhóm tiêu chất lượng đặc trưng cho hiệu sử dụng máy lái: Công suất tối đa tín hiệu điều khiển máy lái Nđkmax [W]; Công suất tiêu thụ động lực nguồn khí nén Nđl [W]; Hệ số hiệu sử dụng Khq [m2/W]; 2.7.3 Xác định giá trị tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng hoạt động máy lái điện - khí mẫu đối chứng Trên sở trình đáp ứng thời gian đáp ứng tần số trục piston xp động servocylinder máy lái điện - khí TLĐH mẫu đối chứng xác định được: - Thời gian độ chấp hành tín hiệu điều khiển: = 0,142s; - Thời gian trễ : τ = 0,02s; Sai số bám vị trí: ε = 2%; - Độ chỉnh trình độ: δ = 0% ; - Độ dự trữ biên độ: ΔLođ = 9dB; - Độ dự trữ pha: Δφođ = 37,5deg; - Công suất tối đa tín hiệu điều khiển máy lái: Nđkmax = 0,228W; - Công suất tiêu thụ động lực nguồn khí nén: Nđl = 648W; - Công suất hữu ích lớn mang tải đầu máy lái: Nđcmax = 32,8W; - Hệ số hiểu sử dụng: Khq = 5,4×10-5 m2/W Như vậy, trình đáp ứng thời gian tín hiệu điều khiển đầu vào dạng hàm nấc Uđk = Abđ[VDC] trình đáp ứng tần số tín hiệu điều khiển đầu vào dạng dao động điều hòa Uđk = Abđ.sin(2π.f.t)[VDC] nhận sở sử dụng phương pháp tích phân số mô hình toán động lực học tổng quát máy lái ta xác định lý thuyết tiêu chất lượng đánh giá hoạt động máy lái Độ xác giá trị tiêu chất lượng kiểm chứng, đánh giá phần thực nghiệm chương 2.7 Kết luận chương - Xây dựng mô hình toán động lực học tổng quát máy lái điện - khí TLĐH Mô hình bao gồm phương trình vi phân phi tuyến với 11 hàm dẫn xuất liên hệ biến số Đây mô hình toán động lực học phản ánh đầy đủ trình - lý xảy tương tác động lực học với trình chấp hành tín hiệu điều khiển máy lái - Đã xây dựng thuật toán chương trình giải mô hình toán động lực học máy lái điện - khí TLĐH phương pháp tích phân số Runge - Kutta sử dụng máy tính điện tử số PC ngôn ngữ lập trình Visual Basic 15 - Các kết tích phân số mô hình toán động lực học máy lái điện - khí TLĐH dạng trình độ đáp ứng thời gian trình đáp ứng tần số phù hợp với chất vật lý chấp hành tín hiệu điều khiển máy lái Các kết tích phân số nói sử dụng để kiểm chứng đắn mô hình toán động lực học máy lái xây dựng chương để giải toán phân tích động lực học tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái chương luận án Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG MÔ HÌNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁI LÁI ĐIỆN - KHÍ Mục đích nghiên cứu: Xác định thông số đầu vào kiểm chứng đắn mô hình toán động lực học tổng quát máy lái điện - khí TLĐH xây dựng 3.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Xây dựng sơ đồ giá thử nghiệm cho thông số cần đo phòng thí nghiệm - Sử dụng thiết bị dụng cụ đo lường đo giá trị thông số - Xử lý kết đo 3.2 Kết thử nghiệm 3.2.1 Thực nghiệm phân đoạn Thực nghiệm phân đoạn xác định hai thông số sau: - Giá trị mô men ma sát Mmsc: Mmsc = 2,074 ± 0,019 N.m - Đặc tuyến mô men mô men giả tải khí động Mgtkđ(α) 3.2.2 Thực nghiệm tổng hợp Trên hình 3.8, 3.11, 3.12 3.14 thể số quy luật thực nghiệm đặc trưng đáp ứng thời gian trục piston xp(t) máy lái mẫu đối chứng Hình 3.8 Đáp ứng thời gian trục piston với pn = 5.105N/m2 (Uđkv(t) = ± 4VDC; Tn = 573oK) Hình 3.11 Đáp ứng thời gian trục piston với pn = 8.105N/m2 (Uđkv(t) = ± 4VDC; Tn = 573oK) 16 Hình 3.12 Đáp ứng thời gian trục piston với Uđkv(t) = ± 2VDC (pn = 8.105N/m2; Tn = 573oK) Hình 3.14 Đáp ứng thời gian trục piston với Uđkv(t) = ± 4VDC (pn = 8.105N/m2; Tn = 573oK) 3.3.2 Kiểm chứng đắn mô hình toán động lực học máy lái điện - khí TLĐH Trên hình 3.16, 3.19, 3.20 3.22 thể số quy luật lý thuyết đặc trưng đáp ứng thời gian trục piston xp(t) với thông số đầu vào tương ứng thử nghiệm tổng hợp Hình 3.16 Đáp ứng thời gian lý thuyết trục piston với pn = 5.105N/m2 (Uđkv(t) = ± 4VDC; Tn = 573oK) Hình 3.19 Đáp ứng thời gian lý thuyết trục piston với pn = 8.105N/m2 (Uđkv(t) = ± 4VDC; Tn = 573oK) Hình 3.20 Đáp ứng thời gian lý thuyết trục piston với Uđkv(t) = ± 2VDC (pn = 8.105N/m2; Tn = 573oK) Hình 3.22 Đáp ứng thời gian lý thuyết trục piston với Uđkv(t) = ± 4VDC (pn = 8.105N/m2; Tn = 573oK) Xử lý kết xử lý thực nghiệm lý thuyết tương ứng với giá trị pn Uđkv(t) khác ta xác định tiêu kỹ thuật phần tử tự động hóa: thời gian trễ τ, thời gian chấp hành tp, sai số kèm bám vị trí trục piston ε, độ chỉnh δ Các kết thống kê bảng 3.5 bảng 3.6: 17 Bảng 3.5 Tổng hợp tiêu kỹ thuật thay đổi theo thông số áp suất nguồn khí nén pn (Uđkv(t) = ± 4VDC; Tn = 573oK) p n, [×105N/m2] τ(pn), [s] tp(pn), [s] ε(pn), [%] δ(pn), [%] Thực nghiệm 0.016 0.252 9.6 Lý thuyết 0.015 0.260 9.3 Thực nghiệm 0.014 0.198 5.9 Lý thuyết 0.013 0.212 5.6 Thực nghiệm 0.012 0.188 4.5 Lý thuyết 0.012 0.198 4.7 Thực nghiệm 0.007 0.184 1.6 Lý thuyết 0.007 0.180 1.6 Bảng 3.6 Tổng hợp tiêu kỹ thuật thay đổi theo thông số điện áp điều khiển đầu vào Uđkv (pn = 8.105N/m2; Tn = 573oK) Uđkv, [VDC] Thực Lý Thực Lý Thực Lý Thực Lý nghiệm thuyết nghiệm thuyết nghiệm thuyết nghiệm thuyết τ(Uđkv), [s] 0.017 0.016 0.011 0.011 0.007 0.007 0.006 0.006 tp(Uđkv), [s] 0.122 0.120 0.152 0.150 0.184 0.180 0.223 0.230 ε(Uđkv), [%] 1.1 1.1 1.5 1.4 1.9 1.8 3.7 3.5 δ(Uđkv), [%] 0 0 0 0 Phân tích so sánh kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm nhận bảng 3.5 3.6 ta rút nhận xét sau: - Dạng quy luật thay đổi trình độ đáp ứng tín hiệu điều khiển xp(t) nhận nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm tương ứng máy lái điện - khí nguyên mẫu đối chứng hoàn toàn tương đồng có trùng khớp cao; - Sai lệch lớn tiêu chất lượng độ tự trễ τmax không 7%; - Sai lệch lớn tiêu chất lượng thời gian đáp ứng trình độ tpmax không 7%; - Sai lệch lớn sai số bám vị trí khâu đầu trục piston trạng thái ổn lập εmax không 5% (Các phương án có sai lệch lớn tô đậm bảng 3.5 3.6) Như vậy, kết phân tích đánh giá nêu cho thấy mô hình toán động lực học máy lái điện - khí xây dựng phương pháp giải bảo đảm đắn, độ xác cần thiết để làm sở khoa học cho nghiên cứu, tính toán lý thuyết luận án 3.4 Kết luận chương Kết thử nghiệm phân đoạn tổng hợp xác định được: - Giá trị mô men cản chuyển động cụm piston - cấu dẫn động cánh lái để bổ sung hoàn thiện mô hình toán động lực học máy lái 18 - Đặc tuyến mô men lò xo xoắn mô tải khí động thay cho việc tạo tải khí động tác dụng lên trục quay cánh lái phòng thổi khí động phục vụ thử nghiệm tổng hợp máy lái điện - khí nguyên mẫu phòng thí nghiệm - Các trình đáp ứng thời gian tín hiệu điều khiển với thông số tín hiệu điều khiển động lực học đầu vào Uđk, pn khác nhau, sở xác định tiêu kỹ thuật quan trọng thời gian tự trễ τ, thời gian độ đáp ứng tín hiệu điều khiển tp, sai số bám vị trí trục piston ε, độ chỉnh δ Kết phân tích so sánh tiêu kỹ thuật τ, tp, ε, δ nhận thực nghiệm máy lái điện - khí nguyên mẫu mô hình toán động lực học máy lái kiểm chứng đắn cho phép mô hình toán động lực học máy lái xây dựng làm sở khoa học tin cậy để giải toán quan trọng toán phân tích động lực học toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu chương luận án Chương PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY LÁI ĐIỆN - KHÍ 4.1 Phân tích động lực học máy lái điện - khí 4.1.1 Xác định nhóm thông số thiết kế cần khảo sát * Nhóm thông số thiết kế servovalve: Cường độ từ trường nam châm vĩnh cửu kích từ, Hm [A/m]; Chiều dài nam châm vĩnh cửu kích từ, lm [m]; Đường kính dây nam châm điện điều khiển, dcd [m]; Số vòng cuộn dây nam châm điện điều khiển, ncd [vòng]; Bán kính quay từ cảm, Ltc [m]; Khe hở công tác đầu từ cảm cực từ, δkk [m]; Tiết diện ngang khe hở công tác đầu từ cảm cực từ, So [m2]; Đường kính lỗ vòi phun, dv [m] * Nhóm thông số thiết kế servocylinder: Tiết diện hiệu dụng piston, Sp [m2]; Áp suất nguồn khí nén động lực, pn [N/m2]; Nhiệt độ nguồn khí nén động lực, Tn [oK]; Mô men ma sát khô cản quay cụm piston - cánh lái, Mmsc [N.m] * Nhóm thông số tải khí động: Tốc độ bay tên lửa, vtl [m/s]; Góc tên lửa, αt [deg]; Trong thông số thiết kế nêu trên, thông số Hm, lm, dcd, ncd, Ltc, δkk, So, dv, Sp thay đổi dải rộng, thông số thiết kế pn, Tn, vtl, αt tính đặc thù sử dụng nguồn khí nén nóng động lực tính chiến - kỹ thuật TLĐH giai đoạn quỹ đạo bay hành trình cho mặc định giá trị tương ứng máy lái điện khí mẫu đối chứng 19 4.1.2 Phương pháp khảo sát thông số thiết kế Trong nội dung nghiên cứu luận án đưa đồ thị phản ánh quy luật ảnh hưởng thông số thiết tiêu chất lượng đặt sử dụng hai đường biên giới hạn để xác định miền thay đổi cho phép thông số thiết kế tiêu chất lượng Để xác định hai đường biên giới hạn nói ta sử dụng tiêu kỹ thuật sau máy lái điện - khí TLĐH thiết bị điều khiển chất lượng cao ứng dụng thiết bị bay: 1) Bộ giá trị tiêu chất lượng nhận mẫu máy lái điện - khí đối chứng: t*p , * , * , n* , Nñk* , Nñc* , Nñl* K hq* Đây tiêu chất lượng mẫu máy lái làm việc tốt bảo đảm độ ổn định, tính điều khiển mạch vòng điều khiển kín độ xác trúng mục tiêu quỹ đạo bay tên lửa 2) Các miền thay đổi cho phép tiêu chất lượng đặt * t p  t *p ,    * ,    * , n  n* , N ñk  N ñk* , N ñl  N ñl* Khq  Khq Các miền thay đổi tiêu chất lượng bảo đảm cho máy lái cần thiết kế làm việc tốt cấu trúc mạch vòng điều khiển ổn định tên lửa mạch vòng điều khiển quỹ đạo bay tên lửa đến mục tiêu với độ xác cần thiết 3) Đường giới hạn độ chỉnh trình đáp ứng thời gian δ = 0% 4) Đường giới hạn sai số bám trục piston trạng thái ổn lập ε ≤ 3% Khi tiến hành khảo sát, đánh giá tham số tham số lại cố định giá trị giá trị mẫu máy lái đối chứng Các miền thay đổi hợp lý thông số thiết kế, với miền khống chế cho phép tiêu chất lượng xác định điều kiện tham số đầu vào cần thiết cho toán quan trọng toán tổng hợp thiết kế nhằm xác định tập mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng chọn theo đa tiêu chất lượng tổng hợp đặt có tính đến trọng số ưu tiên mức độ quan trọng tiêu chất lượng cụ thể 4.2 Tổng hợp thiết kế tối ưu thông số động lực học máy lái điện - khí 4.2.1 Các bước giải toán tổng hợp thiết kế tối ưu động lực học máy lái điện - khí theo phương pháp Monte - Carlo Các bước tiến hành xác định tập mô hình thiết kế tối ưu theo phương pháp tìm ngẫu nhiên Monte - Carlo sau: Bước 1: Xác định vùng tồn mô hình thiết kế D: 20 - Xác định giá trị giới hạn giới hạn thông số thiết kế xi* , xi** - Xác định giá trị giới hạn tiêu chất lượng f**  x  - Lựa chọn tiêu chất lượng quan trọng để tiến hành tối ưu hóa Chọn hàm tiêu chất lượng sau cho phép bao quát đầy đủ chức năng, nhiệm vụ quan trọng nêu máy lái để tiến hành giải toán tối ưu hóa mô hình thiết kế: Thời gian trình độ (tác động nhanh) đáp ứng tín hiệu điều khiển hàm bậc thang: f1(x) = tp(x), s; Độ xác bám vị trí trục piston liên kết lề với cánh lái trạng thái ổn lập: f2(x) = ε(x), %; Công suất tín hiệu điều khiển đầu vào: f4(x) = Nđk(x), W; Công suất động lực nguồn khí nén tiêu thụ: f5(x) = Nđl(x), W; Hiệu sử dụng truyền động: f6(x) = Khq(x), m2/W Còn tiêu chất lượng độ chỉnh trình độ δ phải thỏa mãn điều kiện khống chế ngưỡng đưa ra: f3(x) = δ(x) = % Bước 2: Từng thông số thiết kế xi,j gán giá trị ngẫu nhiên phân bố vùng tồn D chúng: xi*  xi , j  xi** , xi , j  xi*  qi , j  xi**  xi*  (4.12) đây: i = 1, 2, …, n - số thứ tự thông số thiết kế cần tổng hợp; j = 1, 2, …, N - số thứ tự mô hình thiết kế máy lái cần tổng hợp thiết kế (N phụ thuộc vào yêu cầu độ xác độ tin cậy xác định mô hình thiết kế tối ưu); qi, j - tọa độ số ngẫu nhiên phân bố đều, (0 < qi, j < 1) Bước 3: Đối với tọa độ thông số thiết kế ngẫu nhiên xi,j tiến hành tích phân mô hình toán động lực học máy lái Trên sở tính toán giá trị hàm tiêu chất lượng đặt f j  x  , (ν = 1, 2, …, k ; j = 1, 2, …, N) N mô hình thiết kế Bước 4: Đối với tiêu chất lượng ta chọn xếp giá trị tính toán chúng theo thứ tự tăng dần Để phân tích xác định tập mô hình thiết kế tốt ta sử dụng hai tiêu đánh giá so sánh j Λj Chỉ tiêu đánh giá j đặc trưng cho loạt mô hình thiết kế xếp theo thứ tự tăng dần gần với mô hình tốt chi tiêu chất lượng chọn để tối ưu hóa: j  f j  xi , j  f  x  N , j  1, 2, , N ,   1, 2, , k , (4.13) 21 đây: f  x   - giá trị nhỏ tiêu chất lượng fν N số tiêu chất lượng N tính toán Rõ ràng, giá trị nhỏ tiêu đánh giá j λνmin = Chỉ tiêu đánh giá tổng hợp Λj sử dụng để đánh giá toàn diện N mô hình theo đa tiêu chất lượng đặt k j     ,  j  N , j   (4.14)  1 đây: ρν - trọng số ưu tiên tiêu chất lượng thứ ν Bảng số với mô hình thiết kế xếp theo thứ tự tăng dần tiêu đánh giá tổng hợp Λj gọi bảng đánh giá đa tiêu Mô hình tối ưu xop đa tiêu số N mô hình xác định theo công thức sau:   x op    j 1 j N (4.17) Dưới kết bước thực toán nêu 4.2.2 Các mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng theo đa tiêu chất lượng tổng hợp máy lái điện - khí Phân tích kết nhận ta dễ dàng xác định mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng theo đa tiêu chất lượng tổng hợp với giá trị trọng số ưu tiên khác tiêu chất lượng máy lái điện - khí Cụ thể : - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng thời gian độ đáp 792 ứng tín hiệu điều khiển mô hình αj = 792, 1min  với tpmin(xop) = 0.105s; - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng độ xác bám vị trí trục piston trạng thái ổn lập mô hình αj = 218, 2218  op với εmin(x ) = 0.21%; - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng công suất tín hiệu 134 điều khiển mô hình αj = 134, 3min  với Nđkmin(xop) = 0.219W; - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng công suất tiêu thụ op nguồn khí nén mô hình αj = 382, 4382  với Nđlmin(x ) = 497W; - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng hệ số hiệu sử 63 dụng mô hình αj = 63, 5min  với Khqmin(xop) = 2.84×10-5m2/W; 22 - Mô hình thiết kế tối ưu đa tiêu chất lượng với hệ số trọng lượng: ρ1 = ρ2 = ρ3 = ρ4 = ρ5 = mô hình αj = 529 với 529  5.785 ; - Mô hình thiết kế tối ưu đa tiêu chất lượng với hệ số trọng lượng: ρ1 = 6; ρ2 = 2; ρ3 = 4; ρ4 = 2; ρ5 = mô hình αj = 692 với 692  16.815 Nhận xét: - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng thời gian độ chấp hành tín hiệu điều khiển (mô hình αj = 792) có giá trị tpmin(xop) = 0.105s, giảm khoảng 1,35 lần so với giá trị t *p - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng sai số kèm bám vị trí trục piston (mô hình αj = 218) có giá trị εmin(xop) = 0.21%, giảm khoảng 9,5 lần so với giá trị  * - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng công suất tín hiệu điều khiển đầu vào Nđk (mô hình αj = 134) có giá trị Nđkmin(xop) = 0.219W, giảm khoảng 1,3 lần so với giá trị N ñk* - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng công suất tiêu thụ nguồn khí nén (mô hình αj = 382) có giá trị Nđlmin(xop) = 497W, giảm khoảng 1,3 lần so với giá trị N ñl* - Mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng hệ số hiệu sử dụng truyền động Khq (mô hình αj = 63) có giá trị Khqmin(xop) = * 2.84×10-5m2/W, giảm khoảng 1,93 lần so với giá trị K hq ; - Mô hình thiết kế tối ưu đa tiêu chất lượng với trọng số ưu tiên ρ1 = ρ2 = ρ3 = ρ4 = ρ5 = trọng số ưu tiên khác ρ1 = 6; ρ2 = 2; ρ3 = 4; ρ4 = 2; ρ5 = (mô hình αj = 529 αj = 692) có tiêu chất lượng tốt so với tiêu chất lượng tương ứng máy lái điện - khí nguyên mẫu 4.3 Kết luận chương - Xây dựng tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng hoạt động máy lái điện - khí TLĐH - Xác định đầy đủ nhóm thông số thiết kế cần khảo sát ảnh hưởng chúng đến tiêu chất lượng đặt - Xác định miền thay đổi hợp lý thông số thiết kế miền thay đổi cho phép tiêu kỹ thuật đặt tương ứng Tổ hợp miền thay đổi nói xác định không gian tồn mô 23 hình thiết kế động lực học khả thi làm liệu đầu vào cần thiết cho toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí TLĐH - Xây dựng thuật toán, chương trình phần mềm để giải toán tổng hợp thiết kế tối ưu máy lái điện - khí TLĐH phương pháp tìm ngẫu nhiên Monte - Carlo - Trong không gian tồn mô hình thiết kế máy lái điện khí TLĐH xác định mô hình thiết kế tối ưu (theo nghĩa tối thiểu hóa) theo tiêu chất lượng lựa chọn theo đa tiêu chất lượng tổng hợp với phương án giá trị trọng số ưu tiên quan trọng khác KẾT LUẬN Những kết đạt được: Tổng quan máy lái tên lửa điều khiển đa kênh hoạt động theo nguyên lý truyền động tự động bám điện - thủy - khí Tổng quan máy lái điện - khí TLĐH - đối tượng nghiên cứu luận án Tổng quan nghiên cứu toán động lực học hệ thống truyền động tự động bám điện - thủy - khí máy lái điện - khí TLĐH có trang bị quân đội Xây dựng mô hình toán động lực học máy lái điện - khí TLĐH cho phép phản ánh đầy đủ trình điện - từ - - khí nén xảy tương tác với máy lái trình chấp hành tín hiệu điều khiển thiết lập quan hệ ảnh hưởng thông số thiết kế điều khiển, kết cấu động lực học đến tiêu chất lượng đặt Xây dựng thuật toán phần mềm giải toán phân tích động lực học máy lái điện - khí TLĐH sở tích phân số mô hình toán động lực học tổng quát máy lái phương pháp Runge - Kutta môi trường lập trình Visual Basic Xây dựng giá thử nghiệm tiến hành thử nghiệm phân đoạn, thử nghiệm tổng hợp để xác định tham số đầu vào cho mô hình toán động lực học máy lái kiểm chứng đắn mô hình toán động lực học máy lái xây dựng Tiến hành khảo sát toán phân tích động lực học máy lái Đã đưa quy luật ảnh hưởng thông số thiết tiêu chất lượng đặt ra, sở xác định không gian tồn mô hình thiết kế máy lái bao gồm miền thay đổi hợp lý thông số thiết kế ngưỡng khống chế cho phép tiêu 24 chất lượng đặt Không gian tồn mô hình thiết kế nhận điều kiện đầu vào cho toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí TLĐH Xây dựng thuật toán phần mềm giải toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí TLĐH theo phương pháp quy hoạch động phi tuyến tìm ngẫu nhiên Monte - Carlo Đã xác định mô hình thiết kế tối ưu theo tiêu chất lượng lựa chọn theo đa tiêu chất lượng tổng hợp với phương án sử dụng trọng số ưu tiên khác tiêu chất lượng thành phần theo yêu cầu toán thiết kế cụ thể đặt Những đóng góp luận án: Thiết lập mô hình toán động lực học máy lái điện - khí cho phép phản ánh đầy đủ trình điện - từ - - khí nén xảy tương tác với máy lái, xây dựng thuật toán, chương trình tính toán hiệu quả, đại giải toán tích phân số mô hình toán động lực học máy lái điện - khí Mô hình toán động lực học máy lái điện - khí kiểm chứng độ xác nghiên cứu thực nghiệm tương ứng máy lái điện - khí nguyên mẫu Thiết lập, xây dựng thuật toán, chương trình tính toán giải toán phân tích động lực học máy lái điện - khí TLĐH, sở xác định không gian tồn mô hình thiết kế, bao gồm miền thay đổi cho phép quy luật ảnh hưởng thông số thiết tiêu chất lượng Thiết lập, xây dựng thuật toán, chương trình tính toán giải toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí Xác định phương án thiết kế tối ưu máy lái điện - khí theo tiêu chất lượng cụ thể theo đa tiêu chất lượng tổng hợp với trọng số ưu tiên khác tiêu chất lượng thành phần Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu: Chuyển mô hình toán động lực học máy lái điện - khí sang dạng không thứ nguyên để phát triển cho loại máy lái đồng dạng động lực học Chế tạo, thực nghiệm mẫu máy lái điện - khí theo kết toán tổng hợp thiết kế tối ưu Trên sở làm sâu sắc kết nghiên cứu lý thuyết toán tổng hợp thiết kế tối ưu máy lái DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Tăng Xuân Long, Trịnh Hồng Anh (2013), "Nghiên cứu xác định đặc tuyến điều khiển tĩnh động khuếch đại điện - - khí nén máy lái tên lửa Kh-35E", Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí Toàn quốc, tr 15 - 24, Quảng Bình Tăng Xuân Long, Trịnh Hồng Anh (2014), "Nghiên cứu xác định tính toán thiết kế cấu giả tải mô tải khí động tác dụng lên cánh lái tên lửa đối hạm Kh-35E", Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc Kỷ niệm 35 năm Viện Cơ học, Tập 1, tr 349 - 354, Hà Nội Tăng Xuân Long, Trịnh Hồng Anh (2014), "Nghiên cứu tính toán khuếch đại khí nén vòi phun - ống thu ứng dụng truyền động tự động bám điện - - khí nén máy lái thiết bị bay", Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc Kỷ niệm 35 năm Viện Cơ học, Tập 1, tr 355 - 360, Hà Nội Phan Quang Tuấn, Lê Thạc Tài, Nguyễn Thanh Bình, Tăng Xuân Long, Tạ Quốc Yên (2015), "Nghiên cứu, tính toán thiết kế, chế tạo thiết bị tạo nguồn khí nén nhiệt độ cao để thử nghiệm máy lái PG-27 tên lửa Kh-35E", Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự, Số 36, tr 18 - 25, Hà Nội Tăng Xuân Long, Trịnh Hồng Anh, Hồ Xuân Vĩnh (2015), "Nghiên cứu tính toán tiết diện thông phân phối khuếch đại khí nén vòi phun - ống thu ứng dụng máy lái PG-27", Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự, Số Đặc san Kỷ niệm 55 năm Viện KH&CNQS, tr 258 - 265, Hà Nội Tăng Xuân Long, Trịnh Hồng Anh, Hồ Xuân Vĩnh (2016) , "Tối ưu hóa thông số thiết kế máy lái điện - khí tên lửa đối hải phương pháp Monte - Carlo", Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự, Số Đặc san Kỷ niệm 40 năm truyền thống Viện Tên lửa, tr 132 - 140, Hà Nội ... khoa học tin cậy để giải toán quan trọng toán phân tích động lực học toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu chương luận án Chương PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY LÁI ĐIỆN... mô hình thiết kế động lực học tối ưu máy lái Để góp phần giải hạn chế này, NCS lựa chọn đề tài Nghiên cứu phân tích tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái điện - khí tên lửa đối hải với... toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu xây dựng chương trình giải toán tổng hợp thiết kế động lực học tối ưu máy lái Đối tượng nghiên cứu luận án: Máy lái điện - khí TLĐH Phạm vi nghiên cứu: