Luận án Nghiên cứu tổng hợp thuật toán dẫn và điều khiển máy lái cho một lớp thiết bị bay hai kênh quay quanh trục dọc

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP THUẬT TOÁN DẪN VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY LÁI CHO MỘT LỚP THIẾT BỊ BAY HAI KÊNH QUAY QUANH TRỤC DỌC

Ngành:

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP THUẬT TOÁN DẪN VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY LÁI CHO MỘT LỚP THIẾT BỊ BAY HAI KÊNH QUAY QUANH TRỤC DỌC" giải quyết nhu cầu cấp thiết về nghiên cứu độc lập trong thiết kế và chế tạo các thiết bị bay (TBB) hai kênh cho Quân đội Việt Nam, vốn đang sử dụng hệ thống nhập ngoại. Trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng phương pháp và thuật toán điều khiển chuyển động của TBB để tiếp cận mục tiêu (MT) cơ động trên không.

Mục tiêu chính của luận án là phát triển phương pháp và thuật toán điều khiển cho một lớp TBB hai kênh quay quanh trục dọc, xác định mối quan hệ giữa góc lệch cánh lái và lực khí động, đồng thời thiết lập mô hình động lực học để mô phỏng và đánh giá hiệu quả điều khiển. Phạm vi nghiên cứu bao gồm đảm bảo toán học cho các thiết bị xử lý thông tin trong hệ thống điều khiển trên khoang của TBB hai kênh hiện có, động lực học của TBB, hệ thống điều khiển và các tác động nhiễu ngẫu nhiên.

Nội dung nghiên cứu chi tiết bao gồm tổng quan về TBB hai kênh, phân tích các phương trình động lực học bay để xây dựng mô hình quan hệ giữa các cặp cánh lái với góc tấn, góc trượt cạnh và các thành phần lực pháp tuyến. Luận án áp dụng lý thuyết điều khiển tối ưu (ĐKTƯ) để xây dựng thuật toán xác định gia tốc pháp tuyến (GTPT) tối ưu, nhằm cực tiểu hóa sai số bám MT cơ động. Đồng thời, các giải pháp điều khiển tuyến tính được phát triển cho TBB hai kênh sử dụng máy lái dạng rơ le (MLRL) và máy lái dạng liên tục (MLLT).

Về mặt khoa học, kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu, giảng dạy về hệ thống ổn định, lập lệnh và điều khiển quỹ đạo chuyển động của TBB hai kênh. Về mặt thực tiễn, luận án là nền tảng để cải tiến, hiện đại hóa các loại TBB hai kênh hiện có và thiết kế, chế tạo mới các loại TBB tương tự.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm: thiết lập mô hình động lực học và mô hình toán học mô tả quan hệ giữa góc tấn, góc trượt cạnh với độ lớn góc lệch cánh lái và các thành phần GTPT; tổng hợp luật dẫn tối ưu và thuật toán xác định GTPT tối ưu cho TBB hai kênh bám MT cơ động; và xây dựng thuật toán điều khiển phối hợp cho hai cặp cánh lái dạng rơ le và liên tục để đạt GTPT yêu cầu. Kết quả mô phỏng đã chứng minh tính hợp lý và khả năng áp dụng thực tế của các thuật toán đề xuất.

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 TBB HAI KÊNH VÀ VẤN ĐỀ TỔNG HỢP LỆNH CHO TBB BAY TIẾP CẬN MỤC TIÊU CƠ ĐỘNG TRÊN KHỐNG
  • 1.1. Tổng quan về TBB hai kênh không đối không
    • 1.1.1. Tổng quan về TBB hai kênh không đối không trên thế giới
    • 1.1.2. Nghiên cứu đặc điểm TBB hai kênh không đối không tầm gần như là đối tượng điều khiển
  • 1.2. Vấn đề tổng hợp lệnh cho TBB tiếp cận mục tiêu cơ động
  • 1.3. Các vấn đề cần giải quyết khi xây dựng thuật toán điều khiển cho TBB hai kênh
  • 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
  • 1.5. Xây dựng nhiệm vụ cho luận án
  • 1.6. Kết luận Chương 1
• Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ TẢ QUÁ TRÌNH TẠO GIA TỐC PHÁP TUYẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN TBB HAI KÊNH
  • 2.1. Cơ sở xây dựng hệ phương trình mô tả chuyển động của TBB trong không gian
  • 2.2. Xây dựng hệ phương trình mô tả quá trình tạo góc tấn và góc trượt cạnh cho TBB hai kênh
  • 2.3. Xây dựng mô hình mô tả quá trình tạo gia tốc pháp tuyến cho TBB hai kênh
  • 2.4. Kết luận Chương 2
• Chương 3: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN XÁC ĐỊNH GIA TỐC VÀ LUẬT ĐIỀU KHIỂN CHO TBB HAI KÊNH TIẾP CẬN MỤC TIÊU CƠ ĐỘNG TRÊN KHÔNG
  • 3.1. Xây dựng thuật toán xác định gia tốc pháp tuyến tối ưu dẫn TBB gặp mục tiêu cơ động trên không
  • 3.2. Xây dựng thuật toán xác định luật điều khiển cho cặp cánh lái dạng rơ le để TBB hai kênh đạt gia tốc mong muốn
  • 3.3. Xây dựng thuật toán xác định luật điều khiển cho cặp cánh lái dạng liên tục để TBB hai kênh đạt gia tốc mong muốn
  • 3.4. Kết luận Chương 3
• Chương 4: MÔ PHỎNG KHẢO SÁT THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
  • 4.1. Xây dựng lưu đồ thuật toán vòng điều khiển TBB hai kênh tiếp cận mục tiêu cơ động
  • 4.3. Mô phỏng khảo sát thuật toán điều khiển cho TBB hai kênh
    • 4.3.2. Lập kịch bản mô phỏng
    • 4.3.4. Mô phỏng quỹ đạo chuyển động của TBB
    • 4.3.5. Đánh giá kết quả mô phỏng
  • 4.4. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN
  • 1. Các kết quả nghiên cứu của luận án
  • 2. Những đóng góp mới của luận án
  • 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục