Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ theo hướng bù các sai số động

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:198

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là hoàn thiện về lý thuyết phương pháp nghiên cứu ĐHH tự dẫn đối với phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ có tính tới ảnh hưởng của các sai số động do trọng lượng, gia tốc dọc trục, sự cơ động của mục tiêu; ứng dụng lý thuyết lọc – xử lý tối ưu để đánh giá được các ảnh hưởng nêu trên và đưa vào hoàn thiện luật dẫn;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ theo hướng bù các sai số động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ DOÃN VĂN MINH HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ THEO HƯỚNG BÙ CÁC SAI SỐ ĐỘNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ DOÃN VĂN MINH HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ THEO HƯỚNG BÙ CÁC SAI SỐ ĐỘNG Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển và Tự động hoá Mã số : 62 52 02 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS – Vũ Hỏa Tiễn 2. TS – Nguyễn Hữu Sơn Hà Nội - 2015
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc đến TS. Vũ Hỏa Tiễn, Phó Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật Điều khiển - HVKTQS và TS. Nguyễn Hữu Sơn, Phó Chủ nhiệm Bộ môn Tên lửa - Khoa KTĐK - HVKTQS đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy giáo của Khoa Kỹ thuật Điều khiển đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cám ơn các cán bộ Phòng Sau đại học - HVKTQS đã giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu.
iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan .................................................................................................. i Lời cám ơn ..................................................................................................... ii Mục lục ......................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ............................................................ vi Danh mục các hình vẽ và bảng biểu .............................................................. ix Mở đầu ........................................................................................................... 1 Cơ sở khoa học của bài toán nghiên cứu phương pháp dẫn ……………....3 Cơ sở thực tiễn của bài toán nghiên cứu phương pháp dẫn.……………....3 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu của luận án……………………………….3 Mục đích nghiên cứu………………………………………………………4 Nội dung nghiên cứu của luận án …………………………………………4 Đánh giá tính thực tiễn, tính khoa học và đóng góp mới của luận án……..7 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỰ DẪN VÀ PHÂN TÍCH HẠN CHẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP DẪN TỈ LỆ TRUYỀN THỐNG ... 9 1.1. Bài toán điều khiển tự dẫn.……………………...………………….....9 1.2. Tổng quan về các phương pháp tự dẫn điển hình…………………...12 1.2.1. Phương pháp dẫn thẳng………………………………………….16 1.2.2. Phương pháp dẫn đuổi…………………………………………...18 1.2.3. Phương pháp tiệm cận song song………………………………..22 1.2.4. Phương pháp tiếp cận tỉ lệ……………………………………….23 1.3. Phân tích những hạn chế của phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ……….25 1.3.1. Những hạn chế của phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ……………...26 1.3.2. Những bài toán cơ bản cần giải khi hoàn thiện phương pháp dẫn tỷ lệ…….……………………………………………………30 1.4. Kết luận chương 1…………………………………………………...31
iv Chương 2. ĐÁNH GIÁ NHỮNG ẢNH HƯỞNG CƠ BẢN ĐẾN YÊU CẦU TẠO QUÁ TẢI CỦA PHƯƠNG PHÁP DẪN TỶ LỆ TRUYỀN THỐNG…………………...............................................................................34 2.1. Khảo sát, đánh giá ảnh hưởng cơ động của mục tiêu đến hiệu quả PPD tỉ lệ……………………………………………………………..35 2.1.1. Mô hình mục tiêu cơ động với gia tốc không đổi………………..43 2.1.2. Mô hình mục tiêu cơ động một phía……………………………..45 2.1.3. Mô hình mục tiêu cơ động kiểu con rắn…………………………48 2.2. Khảo sát đánh giá ảnh hưởng gia tốc dọc trục tên lửa đến hiệu quả phương pháp tiếp cận tỉ lệ.............................................................50 2.3. Khảo sát đánh giá ảnh hưởng gia tốc trọng trường đến hiệu quả phương pháp tiếp cận tỉ lệ....................................................55 2.4. Khảo sát đánh giá ảnh hưởng đồng thời sự cơ động của mục tiêu, gia tốc dọc trục tên lửa và gia tốc trọng trường đến hiệu quả phương pháp tiếp cận tỉ lệ..................................................................58 2.5. Kết luận chương 2...............................................................................61 Chương 3. HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ THEO HƯỚNG BÙ CÁC SAI SỐ ĐỘNG.....................................................62 3.1. Xây dựng phương pháp dẫn trong trường hợp mục tiêu không cơ động....................................................................................................62 3.2. Xây dựng PPD tiếp cận tỉ lệ khi tính đến ảnh hưởng cơ động của mục tiêu..............................................................................................73 3.3. Xây dựng PPD tiếp cận tỉ lệ khi tính đến ảnh hưởng của gia tốc dọc trục tên lửa..........................................................................................79 3.4. Xây dựng PPD tiếp cận tỉ lệ khi tính đến ảnh hưởng của gia tốc trọng trường.................................................................................................82 3.5. Tổng hợp luật dẫn tiếp cận tỷ lệ có bù sai số động.............................85 3.6. Giải pháp kỹ thuật hiện thực hóa PPD mới hoàn thiện.......................86
v 3.6.1. Tổng hợp bộ lọc tối ưu bám sát cự li tương đối và vận tốc tiếp cận..........................................................................................87 3.6.2. Tổng hợp bộ lọc tối ưu gia tốc mục tiêu cơ động..........................93 3.7. Kết luận chương 3.............................................................................101 Chương 4. KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHƯƠNG PHÁP DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ KHI TÍNH ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC SAI SỐ ĐỘNG...........................................................................................................102 4.1. Khảo sát đánh giá hiệu quả PPD tiếp cận tỉ lệ trước và sau hoàn thiện..................................................................................................103 4.1.1. Mục đích......................................................................................103 4.1.2. Điều kiện tiến hành thực nghiệm.................................................103 4.1.3. Kết quả mô phỏng........................................................................104 4.1.3.1. Mục tiêu cơ động với gia tốc không đổi..............................104 4.1.3.2. Mục tiêu cơ động một phía..................................................109 4.2. Kết luận chương 4.............................................................................113 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ..............................................................115 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .................................. 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 119 PHỤ LỤC......................................................................................................125 Phụ lục 1. Các kết quả mô phỏng..............................................................126 Phụ lục 2. Các chương trình mô phỏng.....................................................144 Phụ lục 3. Tính quan sát được của các mô hình không gian trạng thái.....179
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 1. Danh mục các ký hiệu. D m - Cự li tương đối giữa mục tiêu – tên lửa. D m - Vận tốc tương đối giữa mục tiêu – tên lửa.  - Góc nghiêng đường ngắm mục tiêu – tên lửa. p - Tốc độ quay góc đường ngắm. Vmt - Vận tốc mục tiêu. Vp - Vận tốc tên lửa. V - Vận tốc tiếp cận TL - MT  p - Góc nghiêng quỹ đạo tên lửa.  mt - Góc nghiêng quỹ đạo mục tiêu p - Tốc độ góc nghiêng quỹ đạo tên lửa. mt - Tốc độ góc nghiêng quỹ đạo mục tiêu.  p - Góc nghiêng trục dọc tên lửa. mt - Góc nghiêng trục dọc mục tiêu. Wx - Thành phần gia tốc dọc trục tên lửa. Wmt - Thành phần gia tốc mục tiêu. g - Gia tốc trọng trường Wp - Thành phần gia tốc tên lửa vuông góc với đường ngắm TL – MT. Wx - Thành phần gia tốc dọc trục vuông góc với đường ngắm TL – MT. Wmt - Thành phần gia tốc mục tiêu vuông góc với đường ngắm TL – MT. Wp - Thành phần gia tốc pháp tuyến tên lửa.
vii Wmt - Thành phần gia tốc pháp tuyến mục tiêu. h - Độ trượt tức thời.  - Góc tấn công.  - Góc trượt.  - Góc hướng.  - Góc đón. z - Tín hiệu quan sát x - Véc tơ trạng thái u - Véc tơ tín hiệu vào tiền định  - Tạp trắng Gause trung tâm, không tương quan F - Ma trận chuyển trạng thái trong miền thời gian liên tục  - Ma trận chuyển trạng thái trong miền thời gian rời rạc B - Ma trận khuếch đại tín hiệu vào trong miền thời gian liên tục H - Ma trận quan sát xˆ - Ước lượng trạng thái của x AT - Ma trận chuyển vị của ma trận A K - Ma trận khuếch đại D - Ma trận tương quan sai số hậu nghiệm 2. Danh mục các chữ viết tắt. BĐH - Bộ định hướng BĐKT - Bảo đảm kỹ thuật CBTH - Cân bằng tín hiệu CNTT - Công nghệ thông tin CGCN - Chuyển giao công nghệ ĐHH - Động hình học ĐKTD - Điều khiển tự dẫn ĐK – TBB - Điều khiển thiết bị bay
viii ĐTD - Đầu tự dẫn HTĐKTL - Hệ thống điều khiển tên lửa HXĐTĐ - Hệ xác định toạ độ KHKT - Khoa học kỹ thuật MP - Một phía MT - Mục tiêu MTCĐ - Mục tiêu cơ động NLR - Nhiên liệu rắn PK - Phòng không PPD - Phương pháp dẫn QĐĐ - Quỹ đạo động QĐMT - Quỹ đạo mục tiêu QĐTL - Quỹ đạo tên lửa QTMT - Quá tải mục tiêu QTTL - Quá tải tên lửa TBB - Thiết bị bay TCTL - Tiếp cận tỉ lệ TL - Tên lửa TL – MT - Tên lửa – mục tiêu TLĐH - Tên lửa đối hải TLKQ - Tên lửa không quân TLPK - Tên lửa phòng không TLPKTD - Tên lửa phòng không tự dẫn TLTD - Tên lửa tự dẫn SSĐ - Sai số động VĐK - Vòng điều khiển VKTBKT - Vũ khí trang bị kỹ thuật
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU 1. Danh mục các hình vẽ. 1.1 - Động hình học tự dẫn. 1.2 - Tương quan hình học khi tự dẫn. 1.3 - Tương quan ĐHH xác định độ trượt tức thời. 1.4 - Phương pháp dẫn thẳng khi: a)   0; b)   0 1.5 - Phương pháp dẫn thẳng khi   0 . 1.6 - Quỹ đạo phương pháp dẫn đuổi không đón. 1.7 - Quỹ đạo phương pháp dẫn đuổi góc đón không đổi. 1.8 - Phương pháp dẫn tiệm cận song song. 1.9 - QĐĐ khi:1-   0 ; 2-   0 ; 3-   0 . 1.10 - Sơ đồ cấu trúc VĐK tự dẫn có bù sai số động theo trọng lượng và gia tốc dọc trục. 2.1 - ĐHH tự dẫn giải thích sự quay đường ngắm. 2.2 - Cấu trúc VĐK kín tự dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ. 2.3 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động. 2.4 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động. 2.5 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động với gia tốc không đổi. 2.6 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động với gia tốc không đổi. 2.7 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động dạng một phía. 2.8 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động dạng một phía.
x 2.9 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động dạng một phía. 2.10 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động dạng một phía. 2.11 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động dạng con rắn. 2.12 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp mục tiêu cơ động dạng con rắn 2.13 - Động hình học tự dẫn khi tính đến tham số gia tốc dọc trục 2.14 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp gia tốc dọc trục tên lửa. 2.15 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường gia tốc dọc trục tên lửa. 2.16 - Động hình học tự dẫn. 2.17 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ khi tính đến gia tốc trọng trường. 2.18 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ khi tính đến ảnh hưởng của gia tốc trọng trường. 2.19 - Quỹ đạo TL – MT dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ khi tính đến các tham số ảnh hưởng. 2.20 - Quá tải TL dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ với các trường hợp MTCĐ và gia tốc dọc trục tên lửa, gia tốc trọng trường. 3.1 - Cấu trúc ĐHH tuyến tính trong tự dẫn. 3.2 - Sơ đồ cấu trúc bộ tọa độ góc mục tiêu tối ưu. 4.1 - Sơ đồ cấu trúc vòng điều khiển tự dẫn theo phương pháp tiếp cận tỉ lệ khi tính đến các thành phần bù.
xi 4.2 - Quỹ đạo TL dẫn bằng PPD tiếp cận tỉ lệ trong 2 trường hợp không bù và có bù sai số động. 4.3 - Quá tải TL dẫn bằng PPD tiếp cận tỉ lệ trong 2 trường hợp không bù và có bù sai số động. 4.4 - Quỹ đạo TL dẫn bằng PPD tiếpcận tỉ lệ trong 2 trường hợp không bù và có bù sai số động. 4.5 - Quá tải TL dẫn bằng PPD tiếp cận tỉ lệ trong 2 trường hợp không bù và có bù sai số động. 2. Danh mục các bảng biểu. 4.1 - Độ trượt tức thời TL-MT khi mục tiêu cơ động với gia tốc 1g 4.2 - Độ trượt tức thời TL-MT khi mục tiêu cơ động với gia tốc 2g 4.3 - Độ trượt tức thời TL-MT khi mục tiêu cơ động với gia tốc 3g 4.4 - Độ trượt tức thời TL-MT khi mục tiêu cơ động với gia tốc 4g 4.5 - Độ trượt tức thời khi Wmt=1g 4.6 - Độ trượt tức thời khi Wmt=2g 4.7 - Độ trượt tức thời khi Wmt=3g 4.8 - Độ trượt tức thời khi Wmt=4g
1 MỞ ĐẦU Dựa trên cơ sở phát triển của khoa học - công nghệ nói chung, khoa học – công nghệ hàng không nói riêng, hiện nay ở nhiều quốc gia đã có sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất vũ khí, khí tài quân sự. Hiện có nhiều dự án tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các loại phương tiện tập kích đường không mới với những tính năng vượt trội, như các loại máy bay chiến đấu thế hệ 4++, thế hệ 5 của Nga, Mỹ, Trung Quốc,… đã được thực hiện, thử nghiệm và đạt hiệu quả cao. Các tính năng của phương tiện tập kích đường không được chú ý phát triển là khả năng cơ động, tốc độ bay và khả năng chống nhiễu tác chiến điện tử. Bên cạnh đó, các hệ thống trinh sát, phát hiện, gây nhiễu cho các hệ thống tên lửa phòng không (TLPK) cũng được phát triển mạnh mẽ và gây ra nhiều khó khăn cho việc điều khiển tên lửa trong quá trình dẫn đến mục tiêu. Để có thể tiêu diệt được các loại phương tiện tập kích đường không hiện đại bằng hệ thống TLPK cần phải giải quyết các vấn đề then chốt sau [26]: + Cải thiện khả năng cơ động của tên lửa bằng cách ứng dụng các phương pháp tạo lực và mômen điều khiển mới; + Tăng khả năng chống nhiễu bằng các giải pháp kỹ thuật như: sử dụng tự dẫn thụ động, hạn chế tối đa thời gian làm việc của đầu tự dẫn tích cực… + Tăng tốc độ và độ chính xác xử lý thông tin trên khoang nhờ ứng dụng phương tiện tính toán số tốc độ cao; + Tối ưu hóa quỹ đạo bay của tên lửa bằng các phương pháp dẫn mới. Cùng với việc cải thiện khả năng cơ động của TLPK, các giải pháp tối ưu hóa quỹ đạo bay cũng góp phần đáng kể tăng hiệu quả tiêu diệt mục tiêu. Hầu hết các giải pháp tối ưu hóa quỹ đạo bay của TLPK đều tập trung vào hai hướng [26]: nghiên cứu các thuật toán dẫn mới và hoàn thiện các thuật toán
2 đã có. Đối với lớp TLPK tự dẫn, các phương pháp hiện nay chủ yếu là các phương pháp dẫn truyền thống như phương pháp dẫn thẳng, dẫn đuổi và dẫn tiếp cận tỉ lệ. Trong ba phương pháp này, phương pháp tiếp cận tỉ lệ được sử dụng rộng rãi và có nhiều ưu điểm hơn cả [2], [6], [18], [26], [27], [49]. Phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ có ưu điểm là độ chính xác dẫn cao đối với các loại mục tiêu có khả năng cơ động thấp, quỹ đạo tên lửa được nắn thẳng khi tiếp cận mục tiêu. Bên cạnh đó phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ áp dụng cho tên lửa không quân (TLKQ) tiêu diệt các mục tiêu trên không, có ưu điểm hơn so với các phương pháp còn lại là có thể bắn được mục tiêu ở cả bán cầu trước lẫn bán cầu sau [2], [6]. Tuy nhiên, phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ không phải không có nhược điểm, phương pháp này rất nhạy cảm với sự cơ động của mục tiêu [2,tr177]. Do đó, hiệu quả phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ giảm đáng kể khi bắn các mục tiêu có khả năng cơ động cao như các loại mục tiêu hiện đại đã nêu. Để tiêu diệt được các mục tiêu hàng không hiện đại ngoài việc áp dụng các phương pháp tạo lực và mômen điều khiển mới như điều khiển gaz động… ta cần phải nghiên cứu cải thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ bằng việc bổ sung thêm các thành phần lượng bù do sai số động trọng lượng [2,tr171], sai số động do gia tốc dọc trục tên lửa [2,tr175] và sai số động do sự cơ động của mục tiêu [2,tr177]. Đây là những thành phần gây sai số đáng kể cho phương pháp dẫn tỷ lệ, đặc biệt là trong những trường hợp mục tiêu cơ động cao. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, bài toán “Hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ theo hướng bù các sai số động ” được đặt ra với mục đích xây dựng một phương pháp dẫn cho TLPK hoặc TLKQ tự dẫn có tính thêm các thành phần sai số động do trọng lượng, do gia tốc dọc trục tên lửa và do sự cơ động của mục tiêu trong toàn bộ quá trình tự dẫn, nhằm nâng cao độ chính xác
3 điều khiển trong giai đoạn tự dẫn khi tiêu diệt các loại mục tiêu cơ động. Cơ sở khoa học của bài toán nghiên cứu phương pháp dẫn là: - Lý thuyết dẫn TLPK và phương pháp nghiên cứu động hình học; - Lý thuyết điều khiển tối ưu; - Lý thuyết lọc và xử lý tối ưu thông tin trong điều khiển; - Lý thuyết về mô hình hóa toán học các quá trình. Cơ sở thực tiễn của bài toán nghiên cứu phương pháp dẫn là: Nhu cầu nâng cao chất lượng, hiệu quả của các phương pháp dẫn tên lửa nói chung và các phương pháp tự dẫn cho TLPK nói riêng trong quá trình thiết kế mới và nghiên cứu cải tiến các hệ thống điều khiển luôn luôn được đặt ra như một nhu cầu thực tế, có tính cấp thiết liên quan tới sự phát triển không ngừng của các loại mục tiêu đường không hiện đại. Khả năng ứng dụng những thành tựu mới của công nghệ máy tính số trong việc giải các thuật toán của lý thuyết lọc – xử lý tối ưu, lý thuyết điều khiển tối ưu,… cho phép hiện thực hóa các phương pháp dẫn với thuật toán phức tạp trên cở sở nhiều nguồn thông tin bất định liên quan đến mục tiêu. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu của luận án Phạm vi nghiên cứu của luận án được hạn chế trong khuôn khổ bài toán hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ truyền thống cho TLPK và TLKQ tự dẫn. Trong triển khai nghiên cứu, luận án sử dụng lý thuyết nghiên cứu động hình học (ĐHH) tự dẫn làm nền tảng, kết hợp với các lý thuyết lọc – xử lý tín hiệu tối ưu, lý thuyết điều khiển tối ưu và lý thuyết mô hình hóa toán học hệ thống làm công cụ giải quyết các bài toán con. Đối tượng nghiên cứu của luận án là lớp các TLPK hoặc TLKQ tự dẫn chủ động và bán chủ động. Để kiểm chứng chất lượng và hiệu quả của phương pháp dẫn được hoàn thiện, luận án sử dụng cấu trúc đầy đủ của một vòng điều khiển tự dẫn khép
4 kín để khảo sát, đánh giá. Tuy nhiên, trong cấu trúc vòng điều khiển kín sử dụng để khảo sát, những khâu nằm ngoài phạm vi nghiên cứu của luận án sẽ được được lý tưởng hóa hoặc giả thiết dưới dạng các khâu có tham số và động học biết trước. Mục đích nghiên cứu Mục đích lý thuyết: - Hoàn thiện về lý thuyết phương pháp nghiên cứu ĐHH tự dẫn đối với phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ có tính tới ảnh hưởng của các sai số động do trọng lượng, gia tốc dọc trục, sự cơ động của mục tiêu; - Ứng dụng lý thuyết lọc – xử lý tối ưu để đánh giá được các ảnh hưởng nêu trên và đưa vào hoàn thiện luật dẫn; - Ứng dụng lý thuyết điều khiển tối ưu xây dựng luật dẫn có bổ sung các lượng bù do sai số động trọng lượng, sai số động do gia tốc dọc trục và sai số động do sự cơ động của mục tiêu. Mục đích thực nghiệm: - Kiểm chứng tính đúng đắn của thuật toán dẫn sau hoàn thiện, được tổng hợp thông qua khảo sát, phân tích và đối chiếu quá tải yêu cầu của phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ truyền thống với phương pháp dẫn sau hoàn thiện, trong điều kiện mục tiêu hiện đại cơ động bằng phương pháp mô phỏng; - Kiểm chứng hiệu quả, chất lượng của phương pháp dẫn đã hoàn thiện thông qua đánh giá độ cong quỹ đạo (quá tải thực của tên lửa) và độ trượt tại điểm gặp, bằng phương pháp mô phỏng động học vòng điều khiển kín tự dẫn trong điều kiện mục tiêu cơ động. Nội dung nghiên cứu của luận án gồm: Căn cứ mục đích, phạm vi và đối tượng nghiên cứu, căn cứ phương pháp xây dựng các bài toán cần phải giải, luận án được bố cục như sau: Mở đầu:
5 Đặt vấn đề nghiên cứu. Chương 1: Tổng quan về các phương pháp tự dẫn và phân tích những hạn chế của phương pháp dẫn tỷ lệ truyền thống Nội dung chính của chương là xác định nhiệm vụ của luận án, thể hiện ở phát biểu các bài toán cần giải. Để xác định rõ các bài toán cần giải, trong chương này ngoài phân tích tổng quan về thực trạng các phương pháp tự dẫn hiện nay đang được sử dụng, tác giả sử dụng các nguồn tài liệu tham khảo [2], [4], [6], [14], [18], [26], [27], [28], [31], [38], [39], [40], [65] và công cụ toán giải tích, phân tích những hạn chế của phương pháp tự dẫn tiếp cận tỷ lệ truyền thống khi tính tới một số ảnh hưởng của mục tiêu cơ động. Từ đó đề xuất hướng nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ khi mục tiêu cơ động cao. Chương 2: Đánh giá những yếu tố ảnh hưởng cơ bản đến yêu cầu tạo quá tải của phương pháp dẫn tỷ lệ truyền thống. Nội dung chương này tập trung phân tích và đánh giá ảnh hưởng của ba yếu tố cơ bản là: sự cơ động của mục tiêu; tác động của gia tốc trọng trường; tác động của gia tốc dọc trục tên lửa khi cơ động, đến tốc độ quay của đường ngắm tên lửa - mục tiêu (TL - MT) thông qua việc sử dụng các nguồn tài liệu tham khảo [2], [6], [31], [65] . Chứng minh bằng phương pháp mô phỏng ảnh hưởng độc lập, cũng như ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố đã nêu tới đòi hỏi phải tạo ra quá tải điều khiển cho tên lửa thông qua các nguồn tài liệu tham khảo [2], [6], [14], [18], [31], [40], [65] và phần mềm mô phỏng Matlab. Phân tích sự thay đổi tốc độ quay của đường ngắm TL-MT trong những trường hợp chịu ảnh hưởng độc lập và tổng hợp của các yếu tố. Chương 3: Hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ theo hướng bù các sai số động.
6 Trên cơ sở đánh giá những ảnh hưởng của sự cơ động mục tiêu, gia tốc dọc trục tên lửa và gia tốc trọng trường đến hiệu quả của phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ ở chương 2, ở chương này tác giả tập trung vào việc: - Mô tả toán học những yếu tố ảnh hưởng để có thể tổng hợp và hoàn thiện thuật toán của phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ có tính đến các yếu tố ảnh hưởng; - Xây dựng phương pháp đo - đánh giá các yếu tố ảnh hưởng xác định những lượng bù cần thiết để cải thiện chất lượng của phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ truyền thống; - Tổng hợp luật dẫn tiếp cận tỷ lệ có bù các yếu tố ảnh hưởng. Để hoàn thiện luật dẫn tiếp cận tỷ lệ có bù sai số động học, ngoài việc mô tả toán học những yếu tố ảnh hưởng, luận án còn nghiên cứu ứng dụng lý thuyết lọc tối ưu vào bài toán đo, đánh giá những lượng bù cho phương pháp dẫn theo chỉ tiêu sai số trung bình bình phương cực tiểu. Trong chương này tác giả cũng trình bày một giải pháp kỹ thuật để đánh giá gia tốc pháp tuyến của mục tiêu như một giải pháp hiện thực hoá phương pháp dẫn mới được hoàn thiện. Chương 4. Khảo sát, đánh giá hiệu quả phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ khi có bù các sai số động. Nội dung chương 4 chủ yếu là thực hiện các thực nghiệm khảo sát, đánh giá hiệu quả của phương pháp dẫn mới trên cơ sở mô hình động học của VĐK kín tự dẫn với các dạng và mức độ cơ động khác nhau của mục tiêu. Hiệu quả của phương pháp dẫn sau hoàn thiện được đánh giá thông qua việc đối chiếu: quá tải yêu cầu đối với tên lửa; độ cong quỹ đạo; độ trượt tại điểm gặp, khi mục tiêu cơ động với các dạng và mức độ khác nhau giữa hai phương pháp dẫn tỷ lệ truyền thống và dẫn tỷ lệ có bù sai số động học để làm cơ sở kết luận mức độ hoàn thiện phương pháp dẫn (PPD).
7 Phần kết luận Khẳng định và nêu rõ những kết quả nghiên cứu đã đạt được trong luận án. Chỉ ra những đóng góp khoa học mới của luận án và những công trình khoa học mà tác giả đã công bố. Kiến nghị, đề xuất hướng ứng dụng và phát triển những kết quả nghiên cứu. Đánh giá tính thực tiễn, tính khoa học và đóng góp mới của luận án. Tính thực tiễn: - Đã sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại tổng hợp và hoàn thiện được thuật toán dẫn của phương pháp dẫn tỷ lệ và mô tả toán học những yếu tố ảnh hưởng gây sai số dẫn; - Đã chứng minh được hiệu quả của PPD sau hoàn thiện so với PPD tiếp cận tỷ lệ truyền thống khi tính đến các yếu tố ảnh hưởng gây sai số dẫn trong điều kiện chiến tranh phòng không hiện đại; - Đã đề xuất khả năng áp dụng PPD sau hoàn thiện vào thực tiễn (trong thiết kế mới hoặc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển tự dẫn) đối với các loại TLPK, TLKQ tự dẫn có trong trang bị trong Quân đội; - Kết quả nghiên cứu của luận án là tài liệu tham khảo, có tác dụng tích cực phục vụ nghiên cứu và giảng dạy trong các học viện, nhà trường. Tính khoa học và đóng góp mới của luận án. a) Luận án có những đóng góp trong việc hoàn thiện phương pháp dẫn cho TLPK, TLKQ theo chuyên ngành điều khiển thiết bị bay (ĐK-TBB). Cụ thể là đã xây dựng, tổng hợp được một thuật toán tự dẫn hoàn thiện hơn. b) Đóng góp khoa học của luận án là cụ thể hóa khả năng ứng dụng lý thuyết điều khiển hiện đại vào bài toán tổng hợp PPD tên lửa, có tính tới những tham số không đo được. Dựa trên cơ sở một mô hình toán học đầy đủ của một PPD mới với những thành phần bù sai số động học có thể đánh giá