Chương trình mơ phỏng động lực học bay của KCB điều khiển một kênh được xây dựng để phục vụ giải bài tốn tối ưu biên dạng khí động KCB ở Chương 4. u cầu của chương trình mơ phỏng là:
- Cho phép thay đổi các tham số khí động đầu vào của KCB tương ứng với các phương án thiết kế khác nhau;
- Có khả năng tự động tính tốn và điều khiển quỹ đạo KCB tương ứng với kịch bản tấn công mục tiêu;
Sơ đồ chức năng vịng điều khiển kín KCB như Hình 2.16 bao gồm các khâu: khâu mục tiêu, khối tạo lệnh điều khiển, khâu thuật toán điều khiển, khâu máy lái và khâu KCB.
- Khâu mục tiêu: Vị trí mục tiêu được xác định trong HTĐ mặt đất.
Khâu mục tiêu mơ tả hướng chuyển động và vị trí mục tiêu tại thời điểm khảo sát so với HTĐ mặt đất. Ở thời điểm ban đầu t = 0 :
VMT = VMT 0 ;ΘMT = Θ
MT 0 ; Ψ MT = Ψ
MT 0
(2.89)
MT = xMT 0; yMT = yMT 0 ; zMT = zMT 0
Tại thời điểm t, khâu mục tiêu cho vị trí các góc εMT, χMT theo tọa độ mục tiêu
xMT , yMT ,
zMT
theo các biểu thức tương ứng (2.72) đến (2.74).
- Khối tạo lệnh điều khiển: Khối tạo lệnh điều khiển tiếp nhận thơng tin
về vị trí các góc tầm và góc hướng của KCB và mục tiêu trong HTĐ cầu mặt đất; tính tốn sai lệch các góc và sử dụng luật điều khiển PD để tính tốn điện áp điều khiển tương ứng các kênh tầm Uy và kênh hướng Uz:
Uy = kε∆ε + kε ∆ε +
Ub (2.90)
Uz = kχ∆χ+ kχ ∆χ (2.91)
- Khối thuật toán điều khiển: Khối thuật tốn điều khiển hình thành
điện áp điều khiển tổng hợp Uđk dựa trên tín hiệu điều khiển kênh tầm Uy, tín hiệu điều khiển kênh hướng Uz và vị trí góc Cren của KCB γ = ωxt
thức sau:
theo biểu
Udk = U0 .sin(ωxt − ϕ ) + Utt .sin(2ωxt −
2ϕ) (2.92)
- Khâu máy lái: Tín hiệu điều khiển được cấp tới máy lái. Máy lái hoạt
động ở chế độ rơ-le, chấp hành lệnh điều khiển và điều khiển loa phụt ĐCHT lật một góc δ tương ứng về hai phía theo dấu của tín hiệu điều khiển:
δ = δmaxsign(Udk ) (2.93)
Việc đổi hướng luồng phụt của loa phụt ĐCHT làm sinh ra thành phần lực và mô-men điều khiển tương ứng tác dụng lên KCB như đã trình bày
trong Mục 2.3.3.
- Khâu KCB: Khâu KCB là vật rắn chuyển động 6 bậc tự do trong
không gian, chịu tác động của các dạng lực và mô-men khác nhau được mơ tả trong Mục 2.3. Hệ 12 phương trình vi phân mơ tả chuyển động của KCB so với HTĐ mặt đất được mô tả trong Mục 2.2 với biến trạng thái là véc-tơ 12 phần tử:
x = [V ,α , β ,ωx ,ωy ,ωz ,ψ ,θ ,γ , xe ,
ye , ze ] (2.94)
Tại thời điểm ban đầu t = 0:
x0 = [V0,α0 ,0,0,0,0,0,θ0 ,0, xe0, ye0,
ze0]
(2.95)
Điều kiện dừng là khi KCB có tầm bay bay tới vị trí mục tiêu hoặc khi KCB chạm đất:
xKCB ≥ xMT
KCB
(2.96)
Trên Hình 2.17 là sơ đồ chương trình mơ phỏng quỹ đạo KCB trong mơi trường Matlab Simulink [30].
Hình 2.17. Chương trình mơ phỏng quỹ đạo khí cụ bay trong Matlab Simulink