vũ khớ chống ngầm tổng hợp theo gúc hướng, gúc chỳc ngúc và gúc lắc
Mụ hỡnh đối tượng được mụ phỏng theo phương trỡnh chuyển động tổng hợp (3.13). Vấn đềđặt ra là điều khiển ASWs đi về điểm giao nhau giữa bề mặt quả cầu cho phộp với quỹ đạo mong muốn và cú cỏc gúc định hướng trựng với gúc định hướng mong muốn của ASWs tại điểm tiếp cận này ngay khi ASWs lặn theo lực trọng lực đến độ sau 20m sau khi chạm nước. Sơđồ mụ phỏng như hỡnh 4.17. Cỏc bỏnh lỏi quay theo tớn hiệu điều khiển theo gúc hướng và gúc lắc h1 l h,
2 h l h như cụng thức (3.16) và (3.17). 0 10 20 30 40 50 -1 0 1 2 3 0 10 20 30 40 50 -5 0 5 t(s) t(s) h (độ) (độ) mong muốn thực tế 1 h 2 h 0 1.5 -0.5 3 0 0.2 -4 4
Hỡnh 4.17:Sơđồ mụ phỏng điều khiển ASWs theo gúc chỳc ngúc, gúc hướng và gúc lắc
Hỡnh 4.18: Kết quả mụ phỏng điều khiển ASWs theo gúc hướng, gúc chỳc ngúc và gúc lắc
Thụng số bộđiều khiển MIMO dựa trờn cỏc thụng số theo từng kờnh điều khiển SISO (theo gúc hướng, gúc chỳc ngúc và gúc lắc) đó thiết kế, điều này thể hiện tớnh
0 10 20 30 40 50 -40 -30 -20 -10 0 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 0 10 20 30 40 50 -50 0 50 100 150 Thuc LOS P T C t(s) t(s) t(s) X Z Y 0 500 1000 1500 500 50 1000 100 1500 150 (độ) (độ) (độ) 19 28 42 46 mong muốn DAFNOC quỹ đạo PD mong muốn DAFNOC quỹ đạo PD mong muốn DAFNOC PD
kế thừa của việc đơn giản húa hệ thống theo từng mặt phẳng để thiết kế bộ điều khiển tổng hợp. Kết quả mụ phỏng như hỡnh 4.18.
Khi thực hiện bộ điều khiển tổng hợp ASWs (bộđiều khiển MIMO) đồng thời theo cả gúc hướng, gúc chỳc ngúc và gúc lắc dựa trờn cỏc thụng số của từng kờnh
điều khiển (cỏc bộ điều khiển SISO) đó thiết kế hệ thống vẫn cú thể thớch nghi tốt trước cỏc tỏc động qua lại giữa cỏc kờnh điều khiển tại thời điểm bắt đầu mụ phỏng (P) và khi quay đồng thời theo hướng và gúc ngúc về điểm giao nhau (C) giữa quỹ đạo mong muốn với bề mặt quả cầu cho phộp. Hệ thống cú khả năng thớch nghi tốt
đối với ảnh hưởng của dũng chảy đại dương xột ở thời điểm 20s. So sỏnh với điều khiển PD cho thấy tại thời điểm cú ảnh hưởng bởi dũng chảy đại dương kết quả điều khiển theo gúc hướng sử dụng bộđiều khiển DAFNOC ớt bị tỏc động và nhanh chúng bỏm theo quỹđạo mong muốn hơn kết quả sử dụng bộđiều khiển PD.
4.5 Kết luận chương 4
Từ cỏc kết quả mụ phỏng cho phộp rỳt ra cỏc kết luận sau:
1. Qua kết quả mụ phỏng cho thấy thuật toỏn ứng dụng bộ lọc Kalman kết hợp cỏc thụng tin của cỏc phương tiện đo khụng quỏn tớnh và quỏn tớnh cho ước lượng cỏc tham số Rodrig-Hamilton 0, , ,1 2 3 phự hợp với tham số thật giả định trong điều kiện con quay vi cơ cú độ trụi và nhiễu đo, cỏc phương tiện đo đều cú nhiễu đo.
2. Kết quả mụ phỏng thủ tục xỏc định ma trận Cụsin định hướng giữa hệ tọa độđế
và hệ tọa độ địa lý cho thiết bị dẫn đường quỏn tớnh cú đế theo phương phỏp phối hợp vộc tơ vận tốc trong điều kiện cú xột nhiễu đo của gia tốc kế cho thấy kết quả tớnh toỏn theo thuật toỏn đề nghị phự hợp với giỏ trị giả định cho cả hai trường hợp thả vũ khớ chống ngầm từ mỏy bay phản lực và mỏy bay lờn thẳng. 3. Kết quả mụ phỏng nhận dạng cỏc tham số mụ hỡnh mụ tả hai kờnh chuyển động
của vũ khớ chống ngầm theo thuật toỏn bỡnh phương tối thiểu đệ quy cho thấy thời gian hội tụ nhanh, sai số nhận dạng sau khi hội tụ nhỏ.
4. Ứng dụng bộđiều khiển hồi tiếp đầu ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp trong điều khiển đơn kờnh và điều khiển tổng hợp một chủng loại vụ khớ chống ngầm cho thấy đỏp ứng hệ thống cú thời gian xỏc lập nhanh, tớnh thớch nghi nhanh và cú khả năng đỏp ứng với biờn độ nhiễu lớn. Hệ điều khiển nhiều đầu vào, nhiều
đầu ra dựa trờn nguyờn tắc tổng hợp cỏc hệđơn kờnh nờn khối lượng tớnh toỏn và tham số cần cập nhật ớt cú thể cho phộp ứng dụng điều khiển thực.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Từ cỏc kết luận của chương trong luận ỏn cho phộp rỳt ra cỏc kết luận sau: 1.Đưa thiết bị dẫn đường quỏn tớnh và một số thiết bị đo vào hệ thống điều khiển của vũ khớ chống ngầm thả từ mỏy bay lờn thẳng hay mỏy bay phản lực cho phộp hiệu chỉnh quỹđạo chuyển động đưa vũ khớ chống ngầm về điểm tiếp cận với quỹđạo mong muốn trong điều kiện điểm chạm nước cú sai số.
2.Bổ sung từ kế, vận tốc kế, cảm biến ỏp suất cho phộp ứng dụng thiết bị dẫn
đường quỏn tớnh khụng đế để xỏc định cỏc tham số dẫn đường cho vũ khớ chống ngầm khi rơi trong khớ quyển và khi chuyển động trong mụi trường nước. Nhờ việc ỏp dụng thuật toỏn lọc Kalman phi tuyến mở rộng để xõy dựng thuật toỏn kết hợp thụng tin của cỏc phương tiện đo quỏn tớnh với phương tiện đo khụng quỏn tớnh (vận tốc kế, từ kế, cảm biến ỏp suất) để xỏc định cỏc tham số dẫn đường (tham sốđịnh vị
và tham số định hướng) trong điều kiện cỏc con quay vi cơ cú độ trụi và nhiễu đo, cỏc thiết bịđo cú nhiễu.
3.Cú thể kết hợp thụng tin về vận tốc của mỏy bay với cỏc thụng tin của cỏc gia tốc kế đặt trờn đế của thiết bị dẫn đường quỏn tớnh cú đế để xỏc định ma trận Cụsin định hướng giữa hệ tọa độđế và hệ tọa độ địa lý cho thiết bị dẫn đường quỏn tớnh cú đế.
4.Đối với vũ khớ chống ngầm nhờ cú thuật toỏn ổn định gúc lắc nờn cú thể
phõn chuyển động của nú thành hai chuyển động độc lập: chuyển động trong mặt phẳng đứng và chuyển động trong mặt phẳng ngang.
Áp dụng phương phỏp bỡnh phương tối thiểu đệ quy cú thể xõy dựng thuật toỏn nhận dạng tham số mụ hỡnh chuyển động của vũ khớ chống ngầm theo hai mặt phẳng: mặt phẳng đứng và mặt phẳng ngang.
Áp dụng thuật toỏn điều khiển hồi tiếp đầu ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp để tổng hợp lệnh điều khiển cho vũ khớ chống ngầm chuyển động đồng thời theo gúc hướng, gúc chỳc ngúc và ổn định gúc lắc trong điều kiện đầu ra đo được bởi thiết bị dẫn
đường quỏn tớnh.
5.Cỏc kết quả mụ phỏng cho thấy tớnh đỳng đắn của cỏc thuật toỏn được đề
xuất: thuật toỏn lọc Kalman kết hợp con quay vi cơ với gia tốc kế, từ kế, vận tốc kế và cảm biến ỏp suất xỏc định tham số định hướng và tham số định vị, thuật
toỏn kết hợp thụng tin của cỏc gia tốc kế đặt trờn đế của thiết bị dẫn đường quỏn tớnh và vận tốc kế của mỏy bay để xỏc định ma trận Cụsin định hướng giữa hệ tọa
độ đế và hệ tọa độđịa lý cho thiết bị dẫn đường quỏn tớnh cú đế, thuật toỏn nhận dạng tham số mụ hỡnh và thuật toỏn điều khiển hồi tiếp đầu ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp cho vũ khớ chống ngầm.
6.Luận ỏn đó thực hiện một chu trỡnh hoàn chỉnh từ xõy dựng mụ hỡnh toỏn chuyển động, mụ hỡnh húa, mụ phỏng, đề xuất thuật toỏn nhận dạng tham số mụ hỡnh và xõy dựng thuật toỏn dẫn đường, thuật toỏn điều khiển cho vũ khớ chống ngầm khi rơi trong khớ quyển và khi chuyển động vềđiểm tiếp cận quỹđạo mong muốn.
2. Những đúng gúp mới của luận ỏn
- Áp dụng bộ lọc Kalman phi tuyến mở rộng và phương phỏp phối hợp vộc tơ
vận tốc xõy dựng thuật toỏn xỏc định tham số dẫn đường cho vũ khớ chống ngầm trong giai đoạn chuyển động trong khớ quyển và chuyển động dưới nước trờn cơ sở
kết hợp thiết bị dẫn đường quỏn tớnh với từ kế, vận tốc kế và cảm biến ỏp suất, cụ
thể là:
+ Áp dụng lọc Kalman phi tuyến mở rộng xõy dựng thuật toỏn kết hợp tham sốđo của con quay vi cơ cú độ trụi và nhiễu với cỏc tham sốđo của gia tốc kế, từ kế cú nhiễu
để xỏc định cỏc tham số Rodrig-Hamilton 0, , ,1 2 3 trong bài toỏn xỏc định tham số
dẫn đường cho vũ khớ chống ngầm ở giai đoạn rơi cú dự trong khớ quyển. Mục đớch cuối cựng là xỏc định vị trớ và tư thế của vũ khớ chống ngầm khi nú chạm nước.
+ Áp dụng lọc Kalman phi tuyến mở rộng xõy dựng thuật toỏn kết hợp tham số đo của con quay vi cơ cú độ trụi và nhiễu với cỏc tham số đo của gia tốc kế, từ kế, vận tốc kế và cảm biến ỏp suất cú nhiễu để xỏc định cỏc tham số Rodrig-Hamilton
0, , ,1 2 3
trong bài toỏn xỏc định tham số dẫn đường cho vũ khớ chống ngầm ở
giai đoạn chuyển động trong mụi trường nước phục vụ cho việc điều khiển hiệu chỉnh quỹđạo cho vũ khớ chống ngầm.
+ Áp dụng phương phỏp phối hợp vộc tơ vận tốc do cỏc phương tiện đo vận tốc trờn mỏy bay cung cấp với thụng tin từ gia tốc kế của thiết bị dẫn đường quỏn tớnh cú đế dạng giải tớch xõy dựng thuật toỏn xỏc định ma trận Cụsin định hướng giữa hệ
tọa độ đế và hệ tọa độđịa lý (hệ tọa độ dẫn đường) trong bài toỏn xỏc định tham số
dẫn đường cho vũ khớ chống ngầm ở cả hai giai đoạn (chuyển động rơi cú dự trong khớ quyển và chuyển động trong mụi trường nước) phục vụ cho việc điều khiển hiệu chỉnh quỹđạo cho vũ khớ chống ngầm.
- Đề xuất một giải phỏp nhận dạng tham số mụ hỡnh và ỏp dụng bộ điều khiển hồi tiếp đầu ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp cú sử dụng thụng tin từ thiết bị dẫn
đường quỏn tớnh cho điều khiển vũ khớ chống ngầm, cụ thể là:
+ Đề xuất một giải phỏp nhận dạng tham số mụ hỡnh của vũ khớ chống ngầm ỏp dụng phương phỏp bỡnh phương tối thiểu đệ quy cú sử dụng thụng tin từ thiết bị dẫn
đường quỏn tớnh.
+ Đề xuất ỏp dụng bộ điều khiển hồi tiếp đầu ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp cú sử dụng thụng tin từ thiết bị dẫn đường quỏn tớnh cho việc điều khiển vũ khớ chống ngầm đồng thời theo gúc hướng, gúc chỳc ngúc và ổn định gúc lắc trong giai
đoạn điều khiển hiệu chỉnh quỹđạo.
3. Kiến nghị
Kết quả trong luận ỏn dừng lại ở mụ phỏng. Đề nghị cỏc cơ quan chức năng của Bộ quốc phũng cho phộp từng bước đưa kết quả của luận ỏn vào cỏc đề tài triển khai ứng dụng khi cải tiến, hiện đại húa vũ khớ chống ngầm.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
[1] Nguyễn Quang Vịnh, Lờ Anh Tuấn, Trương Duy Trung, Nguyễn Hoàng, Đồng Văn Tấn, Nguyễn Đức Thành, (2011), “Khảo sỏt một số tham số quan trọng của khối đo lường quỏn tớnh IMU AHRS400”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (9), tr.213-217.
[2] Nguyễn Quang Vịnh, Trương Duy Trung, (2011), “Điều khiển hồi tiếp ngừ ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp hệ cỏnh tay hai khớp nối”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (9), tr.93-101.
[3] Nguyễn Quang Vịnh, Trương Duy Trung, Phan Tương Lai, (2011), “Điều khiển hồi tiếp ngừ ra nơron mờ thớch nghi giỏn tiếp hệ cỏnh tay hai khớp nối”, Hội nghị toàn quốc lần thứ nhất về Điều khiển và Tự động húa, tr.167-172.
[4] Nguyễn Quang Vịnh, Phan Tương Lai, Trương Duy Trung, Vũ Huy Trung, (2012), “Bộ lọc cho hệ thống đo lường quỏn tớnh IMU AHRS400”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (21), tr.7-14.
[5] Trần Đức Thuận, Nguyễn Quang Vịnh, Trương Duy Trung, (2012), “Mụ hỡnh
động học chuyển động của ngư lụi”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (21), tr.28-35.
[6] Trần Đức Thuận, Bựi Hồng Huế, Trương Duy Trung, Trần Xuõn Kiờn, (2012), “Ứng dụng bộ lọc Kalman phi tuyến mở rộng xõy dựng thuật toỏn xỏc định tham sốđịnh hướng trờn cơ sở kết hợp con quay tốc độ gúc với từ kế và gia tốc kế”, Hội nghị Cơđiện tử Toàn quốc lần thứ 6, tr 488-494.
[7] Trương Duy Trung, Nguyễn Quang Vịnh, Nguyễn Quang Hựng, Trần Đức Thuận, (2013), “Xõy dựng thuật toỏn xỏc định tham số dẫn đường cho phương tiện chuyển động trờn cơ sở kết hợp con quay tốc độ gúc với từ kế, gia tốc kế
và vận tốc kế”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (21), tr 3-12.
[8] Trần Đức Thuận, Trương Duy Trung, Nguyễn Quang Vịnh, Nguyễn Sĩ Long, Trần Xuõn Kiờn, Bựi Hồng Huế, Nguyễn Văn Diờn, (2013), “Xõy dựng thuật toỏn xỏc định tham sốđịnh hướng cho phương tiện chuyển động trờn cơ sở kết
hợp con quay tốc độ gúc với từ kế và gia tốc kế”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (25), tr 7-16.
[9] Trần Đức Thuận, Nguyễn Quang Vịnh, Trương Duy Trung, (2013), “Mụ hỡnh húa và nhận dạng tờn lửa chống ngầm”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, (28), tr3-11.
[10] Trương Duy Trung, Trần Đức Thuận, Nguyễn Quang Vịnh, (2013), “Thuật toỏn đặt điều kiện ban đầu cho cơ cấu đế của hệ thống dẫn đường quỏn tớnh theo phương phương phỏp phối hợp vộc tơ vận tốc”, Hội nghị toàn quốc lần thứ hai vềĐiều khiển và Tựđộng húa, tr 269-275.
[11] Trương Duy Trung, Trần Đức Thuận, Nguyễn Quang Vịnh, (2013), “Điều khiển hồi tiếp ngừ ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp cho một dạng phương tiện ngầm tự hành”, Hội nghị toàn quốc lần thứ hai vềĐiều khiển và Tựđộng húa, tr 222-228.
[12] Trương Duy Trung, Trần Đức Thuận, Bựi Hồng Huế, Nguyễn Văn Diờn, (2013), “Xõy dựng thuật toỏn xỏc định tham số dẫn đường cho phương tiện chuyển động trờn cơ sở kết hợp con quay tốc độ gúc với từ kế, gia tốc kế và
định vị vệ tinh GPS”, Hội nghị toàn quốc lần thứ hai về Điều khiển và Tự động húa, tr 37-42.
[13] Phạm Văn Phỳc, Đặng Xuõn Kiờn, Trương Duy Trung, (2013), “Thiết kế hệ
thống điều khiển ngư lụi sử dụng bộđiều khiển hồi tiếp ngừ ra nơron mờ thớch nghi trực tiếp”, Hội nghị toàn quốc lần thứ hai về Điều khiển và Tựđộng húa, tr 283-289.
[14] Truong Duy Trung, Tran Duc Thuan, Nguyen Quang Vinh, Nguyen Vinh Hao, Truong Viet Chuong, (2013), “Guidance, navigation and control of Autonomous underwater vehicles”, International Symposium on Electrical and Electronics Engineering ISBN 978-604-73-2039-4, pp 44-49.
[15] Trương Duy Trung, Nguyễn Quang Vịnh, (2014), “Xõy dựng thuật toỏn xỏc
định tham số dẫn đường cho vũ khớ chống ngầm”, Tạp chớ Nghiờn cứu KH&CN Quõn sự, Viện KH&CN Quõn sự, chấp nhận đăng số 31 thỏng 6 năm 2014.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]Bựi Cụng Cường, Nguyễn Doón Phước (2001) Hệ mờ mạng nơron & ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[2] Phạm Hữu Đức Dục, (2009), Mạng nơron & Ứng dụng trong Điều khiển, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội .
[3]Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thỏi Hoàng (2003), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản ĐHQG Tp. Hồ Chớ Minh
[4]Huỳnh Thỏi Hoàng, (2006), Hệ thống điều khiển thụng minh, Nhà xuất bản
ĐHQG Tp. Hồ Chớ Minh.
[5]Huỳnh Thỏi Hoàng (2005), Cỏc thuật toỏn tối ưu bền vững để nhận dạng và
điều khiển thớch nghi hệ thống động, Luận ỏn Tiến sĩ Kỹ thuật, ĐHBK Tp.Hồ
Chớ Minh.
[6]Phan Xuõn Minh, Nguyễn Doón Phước. (2002) Lý thuyết điều khiển mờ, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[7] Nguyễn Thương Ngụ (1998), Lý thuyết điều khiển tự động hiện đại, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[8]Phạm Cụng Ngụ (1998), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[9]Nguyễn Thương Ngụ (2000), Lý thuyết điều khiển tự động hệ tuyến tớnh, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[10] Nguyễn Thương Ngụ (2003), Lý thuyết điều khiển tựđộng thụng thường và hiện đại-hệ phi tuyến-hệ ngẫu nhiờn, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[11] Nguyễn Doón Phước, Phan Xuõn Minh (2001), Nhận dạng hệ thống điều khiển, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[12] Nguyễn Doón Phước, Phan Xuõn Minh, Hỏn Thành Trung (2003), Lý thuyết