Tên luận án:
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HOẠT ĐỘNG CỦA ĐẦU TỰ DẪN HỒNG NGOẠI CHO THIẾT BỊ BAY CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN CƠ SỞ HOÀN THIỆN BỘ ĐỊNH HƯỚNG VÀ LUẬT DẪN TIẾP CẬN TỶ LỆ TĂNG CƯỜNG
Ngành:
Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng hoạt động của đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay có điều khiển. Vấn đề cốt lõi được đặt ra là chất lượng hoạt động của hệ thống điều khiển tên lửa (TL) tự dẫn hồng ngoại phụ thuộc vào độ chính xác xác định tọa độ góc mục tiêu (MT) và luật dẫn TL. Trong khi các nghiên cứu hiện có đã cải tiến hệ thống xử lý thông tin của bộ định hướng và tối ưu hóa quỹ đạo bay, phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ truyền thống vẫn còn hạn chế, đặc biệt khi đối phó với các mục tiêu cơ động cao và cho các lớp TL phòng không tầm thấp với cự ly tác chiến ngắn, dẫn đến giảm xác suất tiêu diệt mục tiêu.
Để giải quyết những hạn chế này, luận án đề xuất và triển khai các giải pháp chính. Thứ nhất, nghiên cứu ứng dụng các bộ lọc Kalman phi tuyến (Kalman mở rộng - EKF, Kalman thích nghi - AEKF) để ước lượng trạng thái và giải điều chế tín hiệu điều chế tần số - pha (FM) mang thông tin mục tiêu trong điều kiện nhiễu. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh hiệu quả của các thuật toán này, đặc biệt AEKF cho sai số trung bình nhỏ và tổng hợp tương đối đơn giản.
Thứ hai, luận án tổng hợp và ứng dụng bộ điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính (LQR) cho hệ truyền động bám rotor con quay của bộ định hướng. So sánh với bộ điều khiển PID theo tiêu chuẩn ITAE, LQR đã chứng tỏ ưu điểm vượt trội về sai số và khả năng ổn định cao, ngay cả khi mục tiêu cơ động hoặc con quay chịu tác động rung của tên lửa trong quá trình bay.
Thứ ba, luận án phân tích hạn chế của phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ truyền thống và đề xuất phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường mới, có tính đến lượng bù dịch tâm điểm ngắm thích nghi ở pha cuối quá trình tự dẫn. Các mô phỏng với các kịch bản mục tiêu khác nhau (máy bay phản lực, trực thăng; bắn đón, bắn đuổi) đã xác nhận phương pháp dẫn tăng cường giảm đáng kể độ trượt tức thời và ít nhạy cảm hơn với sự cơ động của mục tiêu, từ đó tăng xác suất tiêu diệt. Việc ứng dụng bộ lọc Kalman mở rộng để ước lượng các tham số trạng thái mục tiêu (cự ly, vận tốc tiếp cận, gia tốc) đã hỗ trợ thực hiện hiệu quả luật dẫn mới. Những đóng góp này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, góp phần nâng cao chất lượng khí tài quân sự và hiệu quả chiến đấu của tên lửa tự dẫn hồng ngoại.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục tiêu nghiên cứu
- 3. Đối tượng, 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 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÊN LỬA PHÒNG KHÔNG TỰ DẪN HỒNG NGOẠI
- 1.1. Bộ định hướng con quay quang điện tử và phương pháp xác định tọa độ mục tiêu trên tên lửa tự dẫn hồng ngoại
- 1.2. Các phương pháp dẫn điển hình của lớp tên lửa tự dẫn hồng ngoại
- 1.2.1. Phương pháp dẫn thẳng
- 1.2.2. Phương pháp dẫn tiếp cận song song
- 1.2.3. Phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ
- 1.3. Phân tích các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về hệ thống điều khiển tự dẫn của lớp tên lửa phòng không tự dẫn hồng ngoại
- 1.3.1. Bài toán hoàn thiện, nâng cao chất lượng xử lý tín hiệu, bám sát mục tiêu cho bộ định hướng con quay quang điện tử trên đầu tự dẫn tên lửa
- 1.3.2. Bài toán cải tiến phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ cho lớp tên lửa tự dẫn hồng ngoại
- Chương 2: TỔNG HỢP THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI HỆ PHI TUYẾN TRONG BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ GÓC MỤC TIÊU CỦA BỘ ĐỊNH HƯỚNG CON QUAY QUANG ĐIỆN TỬ
- 2.1. Nghiên cứu các phương pháp điều chế tín hiệu trong bộ định hướng con quay quang điện tử của TLPK tự dẫn hồng ngoại
- 2.2. Ứng dụng thuật toán lọc Kalman phi tuyến để ước lượng tọa độ góc của mục tiêu trong phương pháp điều chế tần số - pha
- Chương 3: TỔNG HỢP THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM ROTOR CON QUAY CỦA BỘ ĐỊNH HƯỚNG TRÊN TÊN LỬA HỒNG NGOẠI
- 3.1. Mô hình toán hệ truyền động bám rotor con quay trong bộ định hướng của đầu tự dẫn tên lửa hồng ngoại
- 3.2. Bộ điều khiển PID theo tiêu chuẩn ITAE trong hệ truyền động bám của rotor con quay
- 3.3. Điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính và ứng dụng trong hệ truyền động bám của rotor con quay
- 3.4. Mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ truyền động bám rotor con quay trong Matlab/Simulink
- Chương 4: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP DẪN TIẾP CẬN TỶ LỆ TĂNG CƯỜNG CÓ TÍNH ĐẾN LƯỢNG BÙ DỊCH TÂM ĐIỂM NGẮM MỤC TIÊU CHO LỚP TÊN LỬA TỰ DẪN HỒNG NGOẠI
- 4.1. Xây dựng vòng điều khiển kín cho tên lửa tự dẫn trong mặt phẳng thẳng đứng
- 4.2. Nghiên cứu phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường có tính đến bù dịch tâm điểm ngắm ở pha cuối quá trình tự dẫn
- 4.3. Giải pháp kỹ thuật để thực hiện được phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường
- 4.4. Kết quả mô phỏng vòng điều khiển kín tự dẫn tên lửa trong mặt phẳng thẳng đứng
- KẾT LUẬN
- Những đóng góp mới của luận án
- Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án
- DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ