Tên luận án:
XÂY DỰNG GIẢI PHÁP VÀ THUẬT TOÁN NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC LẬP HỆ TỌA ĐỘ DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU MANG VÀ ĐIỀU KHIỂN KÊNH ĐỘ CAO CHO THIẾT BỊ BAY HÀNH TRÌNH TRÊN BIỂN
Ngành:
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Xây dựng giải pháp và thuật toán nâng cao độ chính xác lập hệ tọa độ dẫn đường cho tàu mang và điều khiển kênh độ cao cho thiết bị bay hành trình trên biển" giải quyết các thách thức quan trọng trong tác chiến trên biển. Đề tài tập trung vào hai vấn đề chính: nâng cao độ chính xác định vị cho tàu mang tên lửa khi mất tín hiệu GPS và ổn định độ cao bay cho tên lửa hành trình đối hải (TLHTĐH) ở độ cao thấp.
Trong bối cảnh tác chiến biển, việc mất thông tin GPS gây khó khăn trong xác định vị trí tàu và tính toán quỹ đạo phóng tên lửa. Đồng thời, TLHTĐH cần duy trì bay sát mặt biển (3-10m) để tránh hỏa lực phòng không, đòi hỏi khả năng giữ ổn định độ cao trong điều kiện sóng, gió biển đến cấp 6. Đối tượng nghiên cứu là tàu chiến mang tên lửa đối hải và chủng loại tên lửa hành trình đối hải được trang bị trên tàu, trong phạm vi thiết bị dẫn đường quán tính có cự ly dưới 150 km và tên lửa ở giai đoạn hành trình.
Mục tiêu nghiên cứu bao gồm việc xây dựng một hệ thống GPS ảo dựa trên mạng nơ ron nhân tạo (ANN) và các thiết bị đo quán tính gắn trên tàu để đảm bảo hoạt động tác chiến khi mất GPS. Nhiệm vụ thứ hai là phát triển bộ điều khiển thích nghi để tên lửa duy trì độ cao bay thấp, ổn định và an toàn trên biển. Luận án đã ứng dụng lý thuyết điều khiển hiện đại, bộ lọc Kalman phi tuyến mở rộng và mạng nơ ron nhân tạo để thiết lập thuật toán xác định vị trí, tốc độ chính xác cho tàu mang. Đặc biệt, mạng ANN truyền thẳng đa lớp với phương pháp học lan truyền ngược được sử dụng để cải thiện độ chính xác khi mất GPS. Đối với kênh điều khiển độ cao, luận án đã xây dựng thuật toán điều khiển thích nghi trực tiếp PID-RBF.
Các kết quả mô phỏng số đã chứng minh hiệu quả của các giải pháp đề xuất. Hệ thống GPS ảo đảm bảo độ chính xác vị trí, tốc độ của tàu mang khi không có GPS. Bộ điều khiển thích nghi PID-RBF cho thấy khả năng kháng nhiễu và chất lượng điều khiển tốt hơn đáng kể so với các bộ điều khiển PID và thích nghi theo tốc độ gradient truyền thống, đặc biệt trong điều kiện sóng, gió biển đến cấp 6 và ở độ cao bay rất thấp. Những đóng góp này không chỉ nâng cao khả năng tác chiến của tàu mang tên lửa mà còn tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống điều khiển TLHTĐH và phục vụ công tác nghiên cứu, giảng dạy.
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 ý nghĩa thực tiễn của luận án
- 7. Bố cục của luận án
-
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ DẪN ĐƯỜNG VÀ ĐO CAO CHO THIẾT BỊ BAY TRÊN BIỂN
- 1.1. Tổng quan về vấn đề dẫn đường và đo cao cho tên lửa đối hải
- 1.1.1. Nguyên tắc dẫn đường quán tính
- 1.1.2. Các hệ tọa độ sử dụng trong mô tả chuyển động của vật thể
- 1.2. Tổng quan về nâng cao độ chính xác ổn định độ cao cho tên lửa hành trình đối hải khi bay thấp
- 1.2.1. Tổng quan về quỹ đạo bay của tên lửa đối hải
- 1.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của tác động bên ngoài tới độ chính xác điều khiển ổn định độ cao TLĐH khi bay thấp
- 1.2.2.1. Ảnh hưởng của sóng biển đến thông tin đo cao vô tuyến
- 1.2.2.2. Ảnh hưởng của gió đến lực và mô men khí động của TLĐH
- 1.3. Tình hình nghiên cứu về vấn đề dẫn đường quán tính và đo cao cho thiết bị bay trên biển
- 1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước về dẫn đường quán tính
- 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về đo cao cho thiết bị bay trên biển
- 1.3.3. Tình hình nghiên cứu trong nước về dẫn đường quán tính
- 1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong nước về đo cao cho thiết bị bay trên biển
- 1.4. Các điều kiện giới hạn đối với tàu mang tên lửa và tên lửa đối hải
- 1.5. Đặt vấn đề nghiên cứu
- 1.6. Kết luận chương 1
-
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG THUẬT TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ VỊ TRÍ, TỐC ĐỘ CHO TÀU MANG TÊN LỬA ĐỐI HẢI
- 2.1. Các phương pháp chuyển đổi hệ tọa độ
- 2.2. Ứng dụng giải thuật lọc Kalman kết hợp các nguồn thông tin xác định các tham số vị trí, tốc độ cho tàu mang tên lửa đối hải.
- 2.3. Xây dựng thuật toán nâng cao độ chính xác khi xác định các tham số vị trí, tốc độ cho tàu mang tên lửa đối hải.
- 2.3.1. Hệ thống tích hợp INS/GPS dựa trên bộ lọc Kalman
- 2.3.6. Hệ thống tích hợp INS/GPS dựa trên mạng nơ ron nhân tạo
- 2.3.7. Kiến trúc của phương pháp
- 2.3.8. Mạng ANN sử dụng trong thuật toán
- 2.4. Mô tả thí nghiệm nâng cao độ chính xác các tham số vị trí, tốc độ cho tàu mang.
- 2.5. Kết luận Chương 2
-
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘ CAO CHO THIẾT BỊ BAY TRÊN BIỂN
- 3.1. Tổng hợp một số thuật toán điều khiển cho kênh điều khiển ổn định độ cao của TLĐH
- 3.1.1. Cấu trúc của kênh điều khiển ổn định độ cao tên lửa
- 3.1.2. Thuật toán điều khiển ổn định độ cao TLĐH với bộ điều khiển PID
- 3.1.3. Thuật toán điều khiển ổn định độ cao TLĐH với bộ điều khiển thích nghi theo tốc độ gradient với mô hình tham chiếu ẩn
- 3.2. Xây dựng thuật toán điều khiển PID-RBF
- 3.2.1. Huấn luyện trực tuyến bộ điều khiển RBF
- 3.2.2. Thuật toán huấn luyện mạng
- 3.3. Mô phỏng các cấu trúc kênh điều khiển ổn định độ cao của TLĐH
- 3.3.1. Điều kiện thử nghiệm và mô hình hóa sóng biển ngẫu nhiên
- 3.3.2. Mô phỏng kênh điều khiển ổn định độ cao với bộ điều khiển PID
- 3.3.3. Mô phỏng kênh điều khiển ổn định độ cao với bộ điều khiển thích nghi theo tốc độ gradient
- 3.3.4. Mô phỏng kênh điều khiển ổn định độ cao TLĐH với bộ điều khiển PID-RBF
- 3.4. Đánh giá chất lượng điều khiển ở quá trình quá độ khi không có sóng, gió.
- 3.5. Đánh giá chất lượng điều khiển ở giai đoạn thiết lập (Hct ≈ Hth) trong điều kiện tác động của sóng, gió biển ở các mức độ khác nhau.
- 3.6. Kết luận Chương 3
-
KẾT LUẬN
- 1. Các kết quả chính đã đạt được
- 2. Đóng góp mới của luận án
- 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo