Tên luận án:
TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÁM VÀ ỔN ĐỊNH GIÁN TIẾP TRỤC NÒNG PHÁO TRÊN PHƯƠNG TIỆN CHIẾN ĐẤU CƠ ĐỘNG BÁNH XÍCH
Ngành:
Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào việc tổng hợp hệ thống điều khiển bám và ổn định gián tiếp trục nòng pháo trên các phương tiện chiến đấu cơ động bánh xích (CĐCĐBX), nhằm đáp ứng yêu cầu của chiến tranh hiện đại và nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển vũ khí hiện có. Đề tài xuất phát từ thực trạng các phương tiện CĐCĐBX trong quân đội ta phần lớn thuộc thế hệ cũ, chất lượng điều khiển và ổn định không cao, cùng với khó khăn trong tiếp cận công nghệ mới do tính bảo mật quân sự.
Mục tiêu nghiên cứu bao gồm việc tổng hợp thuật toán xác định tham số véc-tơ đường bắn trong điều kiện tư thế xe và phần tử bắn thay đổi, cũng như tổng hợp bộ điều khiển thích nghi bền vững để điều khiển bám và ổn định gián tiếp trục nòng pháo, từ đó nâng cao chất lượng ổn định đường bắn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ truyền động thủy lực 2 kênh và phương pháp ổn định gián tiếp.
Luận án đã xây dựng mô hình động lực học cho hệ truyền động thủy lực 2 kênh của súng pháo, có tính đến yếu tố bất định và nhiễu. Các kỹ thuật điều khiển hiện đại như bộ lọc Kalman mở rộng (EKF) được ứng dụng để xác định tư thế phương tiện, sử dụng các cảm biến quán tính 6-DOF IMU, từ trường 3 trục và tham số góc. Đặc biệt, luận án nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật điều khiển loại bỏ nhiễu chủ động (ADRC) kết hợp với mạng nơ-ron RBF để nhận dạng thành phần phi tuyến bất định, từ đó tổng hợp bộ điều khiển thích nghi và bền vững. Hệ thống điều khiển bám và ổn định trục nòng pháo được thiết kế theo cấu trúc phân tầng, với vòng tốc độ sử dụng ADRC cải tiến và vòng vị trí sử dụng PID.
Các kết quả mô phỏng trong môi trường Matlab Simulink và thử nghiệm thực tế trên tổ hợp pháo phòng không tự hành ZSU-23-4 đã chứng minh khả năng cải thiện chất lượng điều khiển bám và ổn định đường bắn rõ rệt so với hệ thống nguyên bản, với sai lệch ổn định góc tầm và góc hướng giảm đáng kể. Luận án đóng góp mới bằng việc xây dựng véc-tơ đường bắn trong điều kiện phần tử bắn và tư thế xe thay đổi, cùng với đề xuất ứng dụng thuật toán ADRC kết hợp mạng nơ-ron RBF cho hệ điều khiển bám và ổn định gián tiếp.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
- 2. Mục tiêu nghiên cứu
- 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 4. Nội dung nghiên cứu
- 5. Phương pháp nghiên cứu
- 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- 7. Bố cục của luận án
-
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH SÚNG PHÁO TRÊN PHƯƠNG TIỆN CHIẾN ĐẤU CƠ ĐỘNG BÁNH XÍCH
- 1.1. Đặc điểm của phương tiện cơ động bánh xích
- 1.1.1. Hệ thống treo và động lực học mô tả chuyển động của thân xe
- 1.1.2. Một số đặc trưng dao động của xe bánh xích
- 1.2. Vai trò và phân loại của hệ thống ổn định súng pháo
- 1.2.1. Vai trò của hệ thống ổn định súng pháo
- 1.2.2. Phân loại hệ thống ổn định súng pháo
- 1.3. Hệ thống truyền động vũ khí và bài toán bắn trong hành tiến
- 1.3.1. Hệ truyền động vũ khí
- 1.3.2. Bài toán bắn trong hành tiến
- 1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu
- 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
- 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- 1.5. Thuật toán điều khiển ADRC tuyến tính bậc 2
- 1.6. Đặt bài toán nghiên cứu
- 1.7. Kết luận Chương 1
-
Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TẦM HƯỚNG CỦA SÚNG PHÁO
- 2.1. Các hệ tọa độ sử dụng trong mô tả chuyển động của phương tiện
- 2.1.1. Hệ tọa độ cố định mặt đất
- 2.1.2. Hệ tọa độ chuẩn và hệ tọa độ liên kết
- 2.2. Hệ phương trình động lực học của cơ hệ tháp - pháo
- 2.2.1. Mô tả cơ hệ tháp - pháo trên phương tiện cơ động bánh xích
- 2.2.2. Xây dựng các phương trình động lực cho kênh tầm
- 2.2.3. Xây dựng các phương trình động lực cho kênh hướng
- 2.3. Hệ phương trình động lực học của cơ cấu chấp hành thủy lực
- 2.3.1. Bơm thủy lực pít-tông hướng trục
- 2.3.2. Động cơ thủy lực trục nghiêng
- 2.4. Mô hình hệ thống truyền động tháp - pháo
- 2.5. Kết luận Chương 2
-
Chương 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÁM VÀ ỔN ĐỊNH TRỤC NÒNG PHÁO TRÊN PHƯƠNG TIỆN CƠ ĐỘNG BÁNH XÍCH
- 3.1. Tổng hợp thuật toán xác định tham số véc-tơ đường bắn trong điều kiện tư thế xe và phần tử bắn biến đổi
- 3.1.1. Mô tả tư thế của phương tiện trong hệ tọa độ chuẩn
- 3.1.2. Tổng hợp thuật toán xác định tư thế xe với bộ lọc Kalman mở rộng
- 3.1.3. Xây dựng hệ phương trình xác định tham số véc-tơ đường bắn
- 3.2. Tổng hợp thuật toán bám sát tốc độ pháo ADRC với bộ quan sát mở rộng ESO cải tiến ứng dụng mạng nơ-ron RBF
- 3.2.1. Thiết kế bộ quan sát trạng thái mở rộng ESO dựa trên mạng RBF
- 3.2.2. Phân tích tính ổn định của hệ thống ước lượng trạng thái và nhiễu
- 3.2.3. Xây dựng cấu trúc bộ điều khiển ADRC bám sát tốc độ pháo
- 3.3. Tổng hợp hệ thống điều khiển bám và ổn định trục nòng pháo
- 3.3.1. Tổng hợp bộ điều khiển PID bám sát vị trí pháo
- 3.3.2. Phân tích tính ổn định của hệ thống điều khiển
- 3.4. Kết luận Chương 3
-
Chương 4: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM
- 4.1. Thông số mô phỏng của hệ thống
- 4.2. Thực nghiệm khảo sát đặc trưng nhiễu tác động lên đường bắn
- 4.3. Mô phỏng đánh giá chất lượng bộ quan sát trạng thái mở rộng cải tiến dựa trên mạng nơ-ron RBF
- 4.4. Mô phỏng đánh giá chất lượng bộ điều khiển bám sát tốc độ ADRC
- 4.4.1. Đáp ứng quá độ của hệ thống
- 4.4.2. Mô phỏng đánh giá chất lượng bám sát tốc độ quay pháo
- 4.5. Mô phỏng đánh giá chất lượng hệ thống ổn định đường bắn
- 4.5.1. Đáp ứng quá độ của hệ thống
- 4.5.2. Kịch bản xe cơ động và chuyển hướng trên địa hình
- 4.5.3. Kịch bản xe cơ động theo vòng tròn và bắn mục tiêu cố định
- 4.5.4. Kịch bản xe cơ động trên địa hình và bám sát mục tiêu bay
- 4.6. Một số kết quả thử nghiệm thực tế
- 4.7. Kết luận Chương 4
-
KẾT LUẬN
- 1. Kết quả nghiên cứu
- 2. Những đóng góp mới của luận án
- 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo
-
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ