CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP BỘ ỔN ĐỊNH ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN
2.3. Mô phỏng đánh giá bộ điều khiển được tổng hợp
2.3.2. Mô phỏng bộ điều khiển theo kênh ngang (bám góc nghiêng)
Thực hiện mô phỏng, đánh giá trên cở sở mô hình phi tuyến đầy đủ của UAV sử dụng bộ tham số mô hình máy bay MiG-21 có chương trình mô phỏng được xây dựng trong phụ lục C của luận án.
Điều kiện ban đầu của UAV: Maircraft=6800kg, α=00, =2.50, =00, =00,
e=0, a=0, r=0, vị trí ban đầu P0 (x=0, y=0, h =2000m).
- Kịch bản:
Cho bộ điều khiển bám góc nghiêng sử dụng phương pháp Backstepping thực hiện bám tín hiệu góc nghiêng tham chiếu là tín hiệu bậc thang với giá trị góc nghiêng tham chiếu ban đầu là ref=400, sau 5s cho góc nghiêng tham chiếu là
ref=00. Thực hiện mô phỏng với điều kiện tương tự sử dụng bộ ổn định nguyên bản trên MiG-21. Mô phỏng các trường hợp với các tốc độ khác nhau, thực hiện so sánh kết quả mô phỏng sử dụng bộ điều khiển Backstepping và kết quả mô phỏng sử dụng bộ điều khiển nguyên bản trên MiG-21.
- Thực hiện mô phỏng với bộ điều khiển bám góc nghiêng sử dụng phương pháp Backstepping:
Hình 2.7. Đáp ứng điều khiển bám góc nghiêng sử dụng bộ điều khiển Backstepping Va=600km/h
Thực hiện mô phỏng với tốc độ ban đầu và tốc độ đặt cho bộ điều khiển tốc độ là Va = 600km/h. Trên hình 2.7 thể hiện kết quả mô phỏng trong chế độ bám góc nghiêng, các tham số lần lượt là: góc nghiêng tham chiếu ref, đáp ứng của góc
nghiêng , giá trị điều khiển cánh lái liệng a và tốc độ góc nghiêng p.
Thực hiện mô phỏng với các điều kiện trên, thay đổi tốc độ ban đầu và tốc độ đặt cho bộ điều khiển tốc độ là Va = 800km/h. Đáp ứng của UAV được thể hiện trên hình 2.8, trong đó các tham số lần lượt là: góc nghiêng tham chiếu ref, đáp ứng của góc nghiêng , giá trị điều khiển cánh lái liệng a và tốc độ góc nghiêng p.
Hình 2.8. Đáp ứng điều khiển bám góc nghiêng sử dụng bộ điều khiển Backstepping Va=800km/h
Thực hiện mô phỏng với các điều kiện trên thay đổi tốc độ ban đầu và tốc độ đặt cho bộ điều khiển tốc độ là Va = 900km/h. Đáp ứng của UAV được thể hiện trên hình 2.9, trong đó các tham số lần lượt là: góc nghiêng tham chiếu ref, đáp ứng của góc nghiêng , giá trị điều khiển cánh lái liệng a và tốc độ góc nghiêng p.
Hình 2.9. Đáp ứng điều khiển bám góc nghiêng sử dụng bộ điều khiển Backstepping Va=900km/h
Qua các trường hợp mô phỏng cho thấy bộ điều khiển nhanh chóng đưa UAV bám góc nghiêng mong muốn, góc nghiêng được giữ ổn định với giá trị mong muốn. Hệ thống điều khiển bám và ổn định tham số mong muốn với chất lượng tốt.
- Thực hiện mô phỏng với bộ điều khiển nguyên bản trên MiG-21:
Thực hiện mô phỏng với điều kiện tương tự, sử dụng bộ điều khiển nguyên bản trên MiG-21 lần lượt với các phương án tốc độ tương ứng ở trên.
Trên hình 2.10 là kết quả mô phỏng trong chế độ ổn định góc nghiêng với tốc độ ban đầu và tốc độ đặt cho bộ điều khiển tốc độ là Va=600km/h. Trong đó các tham số lần lượt là: tham số đầu vào đặt, đáp ứng của góc nghiêng, tham số cánh lái điều khiển và đáp ứng của tốc độ góc nghiêng p.
Hình 2.10. Đáp ứng tốc độ góc nghiêng và góc nghiêng trong chế độ ổn định góc nghiêng Va=600km/h sử dụng bộ CAУ-23
Thực hiện tương tự với điều kiện trên, thay đổi tốc độ ban đầu và tốc độ đặt cho bộ điều khiển tốc độ là Va=800km/h. Kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 2.11, trong đó các tham số lần lượt là: góc nghiêng tham chiếu ref, đáp ứng của góc nghiêng , giá trị điều khiển cánh lái liệng a và tốc độ góc nghiêng p.
Hình 2.11. Đáp ứng tốc độ góc nghiêng và góc nghiêng trong chế độ ổn định góc nghiêng Va=800km/h sử dụng bộ CAУ-23
Thực hiện tương tự với điều kiện trên, thay đổi tốc độ ban đầu và tốc độ đặt
cho bộ điều khiển tốc độ lên Va=900km/h. Kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 2.12, trong đó các tham số lần lượt là: góc nghiêng tham chiếu ref, đáp ứng của góc nghiêng , giá trị điều khiển cánh lái liệng a và tốc độ góc nghiêng p.
Hình 2.12. Đáp ứng tốc độ góc nghiêng và góc nghiêng trong chế độ ổn định góc nghiêng Va=900km/h sử dụng bộ CAУ-23
Kết quả mô phỏng với các trường hợp trên cho thấy bộ ổn định trên CAУ-23 vẫn đảm bảo ổn định góc nghiêng mong muốn.
- Nhận xét:
Bộ điều khiển bám tham số góc nghiêng mong muốn được tổng hợp theo phương pháp Backstepping (với các tham số của bộ điều khiển được tính toán thay đổi theo tham số mô hình) đã điều khiển UAV bám tốt tham số góc nghiêng đặt trước với các tốc độ khác nhau. So với bộ ổn định được xây dựng bằng phương pháp tuyến tính trong chương 1 (hình 2.10÷2.12) thì bộ điều khiển bám góc nghiêng được xây dựng ở trên (hình 2.7÷2.9) đã thực hiện với độ quá chỉnh nhỏ hơn với số lần đổi dấu của tốc độ góc nghiêng p ít hơn.