Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu nâng cao chất lượng thông tin đo bám mục tiêu trong đài điều khiển tên lửa thế hệ mới

Chia sẻ: Trần Văn Yan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu khả năng khép kín hai hệ thống thu và phát của đài radar ĐKTL thành một hệ thống khép kín tự động chống quá tải máy thu trên cơ sở tổng hợp mới thuật toán và cấu trúc của hai phần tử là: Bộ phát hiện quá tải và Bộ điều khiển chống quá tải máy thu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu nâng cao chất lượng thông tin đo bám mục tiêu trong đài điều khiển tên lửa thế hệ mới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ LÊ VĂN SÂM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THÔNG TIN ĐO BÁM MỤC TIÊU TRONG ĐÀI ĐIỀU KHIỂN TÊN LỬA THẾ HỆ MỚI Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa Mã số: 9 52 02 16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2019
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Vũ Hỏa Tiễn 2. TS Trần Ngọc Quý Phản biện 1: PGS. TS Phạm Trung Dũng Học viện Kỹ thuật quân sự Phản biện 2: PGS. TS Trần Đức Thuận Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Phản biện 3: TS Tống Xuân Đại Viện Kỹ thuật Phòng không-Không quân Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện, họp tại Viện Khoa học và công nghệ quân sự vào hồi giờ ngày tháng năm 2019. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Vũ Hỏa Tiễn, Trần Ngọc Quý, Lê Văn Sâm, 2016, “ Nghiên cứu khả năng tự động ổn định dải động máy thu các đài radar điều khiển hỏa lực thế hệ mới”, Tạp chí “Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự” số Đặc san 9-2016, tr. 57-66. 2. Vũ Hỏa Tiễn, Trần Ngọc Quý, Lê Văn Sâm, 2017, “Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động khống chế dải động đầu vào máy thu đài radar điều khiển hỏa lực thế hệ mới”, Tạp chí “Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự” số 49, 6-2017, tr. 09-17. 3. Ву Хоа Тиен, Ле Ван Шам, Чан Нгок Куй, 2017, “Разработка алгоритма программного обеспечения автоматического обнаружения нелинейных искажений полезного сигнала в приёмном тракте РЛС управления огнём при большом динамическом диапазоне”, Журнала “Естественные и Технические науки” (ВАК) №10-2017 (91-96). 4. Lê Văn Sâm, Vũ Hỏa Tiễn, Trần Ngọc Quý, 2018, “Tổng hợp hệ thu – phát tự động chống quá tải máy thu đài radar điều khiển hỏa lực”. Tạp chí “Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự” số 55, 6-2018 tr. 3-15.
1 GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong hệ thống điều khiển TLPK, độ chính xác đo tọa độ mục tiêu và tên lửa có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, là yếu tố quyết định đến xác suất tiêu diệt mục tiêu của đạn tên lửa. Hệ thống đo - bám sát tọa độ mục tiêu và tên lửa có thông tin đầu vào lấy từ các máy thu tương ứng dưới dạng tín hiệu thị tần hoặc số. Sự méo dạng và không ổn định biên độ của tín hiệu đầu ra máy thu sẽ làm tăng sai số xác định tọa độ mục tiêu của các hệ đo bám tọa độ. Nghiên cứu khả năng tự động hóa quá trình thu, xử lý tín hiệu mục tiêu ở trước quá trình đo bám tọa độ của đài ĐKTL trên cơ sở khép kín hai thiết bị thu và phát của đài thành một hệ tự động điều khiển đã nói lên tính cấp thiết của đề tài luận án. Kết quả nghiên cứu không chỉ cho phép ổn định chất lượng thông tin đầu vào các hệ đo bám tọa độ, mà còn cho phép nâng cao mức độ tự động hóa của đài ĐKTL, điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong thực tế tác chiến hiện đại. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu khả năng khép kín hai hệ thống thu và phát của đài radar ĐKTL thành một hệ thống khép kín tự động chống quá tải máy thu trên cơ sở tổng hợp mới thuật toán và cấu trúc của hai phần tử là: Bộ phát hiện quá tải và Bộ điều khiển chống quá tải máy thu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng là những đài radar ĐKHL phòng không nói chung và các hệ thống thu, phát bám sát mục tiêu đài ĐKTL nói riêng. Phạm vi nghiên cứu là tổng hợp một hệ thu – phát kín tự động điều khiển chống quá tải cho máy thu, bảo toàn chất lượng thông tin đầu vào cho các hệ đo bám tọa độ mục tiêu. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết trên cơ sở: lý thuyết điều khiển tự động; lý thuyết mô hình hóa hệ thống; lý thuyết xử lý tín hiệu hiện đại; lý thuyết cơ sở xây dựng tổ hợp TLPK.
2 - Phương pháp tính toán, tổng hợp mô hình trên máy tính số. - Phương pháp đánh giá kiểm chứng; thống kê thực nghiệm; mô phỏng các quá trình trên máy tính số; so sánh đối chứng. 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án - Đề tài đã đóng góp kết quả nghiên cứu lý thuyết xây dựng một hệ tự động thu – phát tín hiệu vô tuyến khép kín cho các đài radar ĐKHL đa kênh nói chung và cho đài ĐKTL nói riêng. - Kết quả nghiên cứu của đề tài có khả năng thực tế hóa, định hướng tới ứng dụng cụ thể. 6. Bố cục của luận án Toàn bộ luận án dài 131 trang trình bày trong 4 chương, với 55 hình vẽ, đồ thị minh họa, 11 bảng biểu, 11 trang phụ lục. NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG THÔNG TIN ĐO BÁM TỌA ĐỘ MỤC TIÊU TRONG ĐÀI RA ĐA ĐIỀU KHIỂN HỎA LỰC 1.1. Tổng quan về hệ thống điều khiển TLPK, vai trò kênh bám sát và sự cần thiết duy trì chất lượng đo – bám tọa độ mục tiêu 1.1.1. Tổng quan chung về hệ thống điều khiển tên lửa phòng không Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điều khiển tên lửa nói chung có dạng như trên hình 1.1: Hệ thống phát t/h dò Hệ đồng bộ & hỏi Hệ thu bám sát mục (εmt,βmt,rmt) Mục tiêu tiêu Hệ lập lệnh điều Hệ phát lệnh khiển điều khiển Hệ thu bám sát tên Tên lửa lửa (εtl,βtl,rtl) (λε,λβ,K3) Đường truyền vô tuyến Hình 1.1. Các thành phần chức năng cơ bản trong hệ thống điều khiển tên lửa Trong đó, các hệ đo – bám tọa độ có chức năng đo các tọa độ góc tọa độ cự ly của cả hai đối tượng (mục tiêu, tên lửa).
3 1.1.2. Vai trò của kênh thu - bám sát mục tiêu trong hệ thống ĐKTL Kênh bám sát mục tiêu là một trong những thành phần chính trong hệ thống điều khiển TLPK. Việc nâng cao chất lượng thu - xử lý tín hiệu mục tiêu trực tiếp nâng cao chất lượng thông tin đầu vào các hệ bám tọa độ và chất lượng thông tin điều khiển trong đài ĐKTL. 1.1.3. Ảnh hưởng của chất lượng thông tin đầu vào đến độ chính xác xác định tọa độ mục tiêu trong các hệ bám trong đài ĐKTL Tín hiệu bị méo dạng và không ổn định sẽ trực tiếp làm tăng sai số xác độ mục tiêu của các hệ bám. 1.1.3.1. Ảnh hưởng của mất ổn định biên độ và méo dạng tín hiệu đầu vào đến chất lượng hệ bám cự ly, tốc độ mục tiêu đài ĐKHL Độ chính xác bám sát mục tiêu chủ yếu phụ thuộc vào chất lượng làm việc của bộ phân biệt (BPB) cự ly và vận tốc. Từ phân tích ảnh hưởng của sự mất ổn định biên độ và méo dạng tín hiệu đầu vào rút ra những nhận xét sau: Nhận xét 1.1. Nếu biên độ tín hiệu Uv thay đổi sẽ dẫn đến hệ số truyền BPB thay đổi (K±∆K). Nếu tín hiệu bị biến dạng thì tâm năng lượng của nó sẽ dịch chuyển (xuất hiện ∆’τ) và sai số giữ chậm ∆τ=∆τ0±∆’τ. Để đo tần số Dopler xác định vận tốc mục tiêu, người ta sử dụng bộ phân biệt tần số (BPB-Vmt) kiểu hai kênh sai lệch tần số tương hỗ. Nhận xét 1.2: Sự méo dạng tín hiệu đầu vào và không ổn định biên độ có thể dẫn tới sự biến dạng đặc trưng phân biệt tần số của BPB-Vmt. 1.1.3.2. Ảnh hưởng của mất ổn định biên độ và méo dạng tín hiệu đầu vào đến chất lượng hệ bám góc mục tiêu đài ĐKHL Từ các biểu thức tính tín hiệu sai số bám góc cho thấy, nếu không có biện pháp ổn định, bảo toàn dạng tín hiệu sẽ gây sai số đo tọa độ góc. 1.2. Tổng quan về các biện pháp ổn định biên độ, chống méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ đo - bám tọa độ mục tiêu đài điều khiển hỏa lực 1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự mất ổn định biên độ và sự méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ bám tọa độ mục tiêu đài ĐKHL Hai yếu tố chính được quan tâm là: - Mất ổn định biên độ tín hiệu đầu ra do biên độ tín hiệu đầu vào biến động lớn
4 - Méo dạng tín hiệu đầu ra do quá tải máy thu Để thể hiện trực quan sự méo dạng tín hiệu do quá tải máy thu, ta xét đặc trưng khuếch đại của máy thu (hình 1.10) KĐ phi Ura Ura tuyến UV t Uv t/h méo phi tuyến Dải KĐ tuyến tính t Hình 1.10. Đặc trưng KĐ máy thu và hiện tượng méo phi tuyến tín hiệu 1.2.2. Tổng quan về các biện pháp ổn định biên độ, chống méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ đo - bám tọa độ mục tiêu 1.2.2.1. Tổng quan về các biện pháp ổn định biên độ và chống méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ bám tọa độ mục tiêu đài ĐKTL. Hệ thống thu - phát tuyến bám sát mục tiêu đài ĐKTL thường là một hệ thống mà tuyến phát độc lập với tuyến thu về mặt điều khiển (hình 1.11). Để điều chỉnh KΣ, sử dụng tổng hợp các phương pháp [25],[47] bao gồm: suy giảm tín hiệu (SGTH) đầu vào; tự động điều chỉnh KĐ (APY); điều chỉnh KĐ bằng tay (PPY); chuyển mạch công suất phát. Máy phát Tầng điều AT Đồng bộ cao tần chế xung MT Các hệ bám sát Cao tần Máy thu Xử lý tín tọa độ máy thu trung tần hiệu thị tần mục tiêu AT Hình 1.11. Hệ thu - phát hở mạch về điều khiển
5 1.2.2.2. Một số nhận xét về các phương pháp ổn định biên độ đầu ra và chống quá tải cho máy thu - Sử dụng nhiều biện pháp cả bằng tay và tự động: APY; PPY; SGTH; thay đổi công suất phát để ổn định và chống méo dạng tín hiệu. - Thời điểm và mức độ điều chỉnh bằng tay mang yếu tố chủ quan , dẫn tới sự giữ chậm không mong muốn, gây ra hiện tượng méo tín hiệu tạm thời. Điều đó trực tiếp làm giảm chất lượng tín hiệu ở đầu vào các hệ đo – bám tọa độ; tồn tại thao tác cho trắc thủ. 1.4. Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án Nghiên cứu tổng hợp thuật toán và cấu trúc hệ thu – phát khép kín tự động điều khiển chống quá tải máy thu cho đài ĐKTL nói chung. Đã xác định bốn bài toán, cụ thể như sau: 1. Khảo sát và xây dựng đặc trưng biến thiên công suất và biên độ tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào tuyến thu, tìm quy luật thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu theo cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu. 2. Xây dựng đặc trưng thay đổi hệ số truyền tuyến thu trong toàn dải thay đổi cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu. 3. Tổng hợp các thuật toán phát hiện, thuật toán điều khiển và cấu trúc phù hợp cho hệ tự động phát – thu khép kín. 4. Mô phỏng khảo sát, đánh giá hiệu quả của hệ thống. AT Máy phát Tầng điều Bộ điều cao tần chế xung khiển logic MT Các hệ bám sát Cao tần Máy thu Bộ phát hiện NG tọa độ AT máy thu trung tần quá tải mục tiêu Hình 1.16. Cấu trúc của một hệ thu – phát tự động chống quá tải máy thu
6 1.4. Kết luận chương 1 Ổn định chất lượng thông tin đầu vào các hệ bám là trực tiếp ổn định chất lượng điều khiển của đài ĐKTL. Tự động ổn định biên độ và chống méo dạng tín hiệu thông qua đề xuất khép kín hai hệ thu và phát thành hệ điều khiển tự động chống quá tải cho máy thu là nhu cầu thực tế nâng cao chất lượng các hệ bám tọa độ mục tiêu. Chương 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CHỐNG QUÁ TẢI MÁY THU TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG TÍN HIỆU 2.1. Lựa chọn đối tượng và mô hình khảo sát 2.1.1. Đối tượng khảo sát, phân tích Đối tượng nghiên cứu trong chương này là hệ thống thu và phát độc lập của một đài radar ĐKTL. Khảo sát thực hiện cho một kênh thu – bám sát. 2.1.2. Cấu trúc kênh thu - phát bám sát mục tiêu dùng cho khảo sát Sơ đồ cấu trúc tổng quát một kênh thu – phát vô tuyến bám sát mục tiêu của đài ĐKTL điển hình có dạng thể hiện trên hình 2.1, [9], [11]. Đây là kênh thu và phát độc lập, không khép kín về điều khiển, có một số phần tử điều chỉnh khuếch đại và SGTH bằng tay. AT Máy phát cao Tầng điều chế tần xung Hệ đồng bộ MTSTT MT Cao tần máy Trộn KĐTT- Trộn KĐTT- thu KĐTT-1 Lọc tần 3 3 AT tần 2 2 PPY Hệ fns2 CИД fns3 Bộ PPY bám SGTH APY 8dB 18dB 26dB Hình 2.1. Cấu trúc một kênh thu – phát bám sát mục tiêu đài ĐKTL 2.2. Khảo sát xác định dải biến thiên biên độ tín hiệu đầu vào và đặc trưng khuếch đại tín hiệu của máy thu 2.2.1. Xác định dải biến thiên công suất tín hiệu đầu vào máy thu Công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu xác định bởi công thức: Pph .G p .Gt . 2 . mt . . ' (2.1) Ppx   4  Rmt4 L 3
7 Với những tham số của đài ĐKTL, tiến hành khảo sát theo (2.1) bằng phần mềm MATLAB-SIMULINK ta nhận được đặc trưng thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào anten thu như trên hình 2.2 và hình 2.3. Dải động đầu vào máy thu, theo định nghĩa, xác định bởi: P  (2.2)  vao_max  DMT =10log  Pvao_min    Hình 2.2. Dải thay đổi công suất tín Hình 2.3. Dải thay đổi công suất tín hiệu đầu vào anten thu khi mt=0.02m2 hiệu đầu vào anten thu khi mt=100m2 Suy ra dải thay đổi công suất tín hiệu phản xạ ở đầu vào kênh thu - bám sát mục tiêu có thể được tính:  Ppx_max    mt _max .Rmax  D px =10log  =10log   (2.3)  Ppx_min     mt _min .Rmin  Áp dụng (2.3) với tham số của một đài ĐKTL cụ thể ta có:  4     mt _max .Rmax  100.(300000)4  D px =10log  4   10log  4   110 dB   mt _min .Rmin   0.02.(5000)    Nếu so sánh giá trị này (Dpx) với giá trị dải động danh định của máy thu (DMT=50dB), ta thấy dải thay đổi công suất tín hiệu đầu vào kênh thu- bám sát lớn hơn nhiều (hình 2.4). Bởi vậy, máy thu hoàn toàn có thể bị quá tải khi mục tiêu ở cự ly gần, hoặc mục tiêu có diện tích PXHD rất lớn. Hình 2.4. Dải động máy thu và dải biến thiên công suất tín hiệu đầu vào
8 2.2.2. Khảo sát đặc trưng khuếch đại và SGTH để ổn định biên độ tín hiệu và chống quá tải máy thu (hình 2.6) Dải đầu vào Dải đầu vào [dB] [dB] -100 -100 -110 Dải đầu ra SGTH; -110 -120 Giảm công [dB] -120 -130 suất phát Dải -130 động -140 Điều chỉnh 0.3 -140 máy K máy thu Dải đầu -150 -150 thu ra 0.17 (APY, PPY) -160 0 -160 Hình 2.6. Nguyên lý thay đổi công suất tín hiệu phối hợp với dải động và chống quá tải máy thu Từ hình 2.6 rút ra nhận xét 2.3: Trong dải động của máy thu, biên độ tín hiệu có thể biến thiên từ Uvào-min đến Uvào-max, (hình 2.7b). Thay đổi HSKĐ tổng theo ∆Ura được hiểu là thay đổi độ dốc của đặc trưng khuếch đại máy thu (hình 2.7a), nhờ đó mà luôn xấp xỉ được Ura=Ura0- Ura(t)≈0 (Ura=Ura0), hình 2.7c. Ura Ura APY bão KĐ phi tuyến hòa Ngưỡng (c) t APY (a) UV Ura-min Ura-max Uvào-min Uv danh định Dải APY Uvào-max t/h méo phi tuyến t (b) Hình 2.7. Nguyên lý điều chỉnh hệ số khuếch đại tổng 2.3. Khảo sát hiệu ứng chuyển đổi dải biên độ tín hiệu vào máy thu bằng can thiệp vào hệ thống máy phát và bộ SGTH 2.3.1. Đặt vấn đề Một số khái niệm cơ sở:
9 2 U Ta có: P  UI  (2.4) Rt Trở kháng Rt=50 [28],[43]:. Từ đó việc biến đổi đơn vị dBW sang dBV được thực hiện theo các biểu thức sau Từ (2.4) ta có: U  P . R t (2.5) Lấy 20log hai vế với Rt=50 ta có: 20log U  20log P  20log 50 (2.6) Theo định nghĩa dBV; dBW và từ (2.6) ta có: dBV = dBW +17 (2.7) Căn cứ kết quả khảo sát dải thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào tuyến thu (hình 2.4) và các công thức (2.4)(2.7), có thể xây dựng được dải thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu theo cự ly và diện tích PXHD mục tiêu như trên hình 2.8. Hình 2.8. Dải thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu theo cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu Nếu giả thiết là thay đổi Pp và mức SGTH có thể thực hiện các khảo sát. 2.3.2. Khảo sát hiệu ứng thay đổi đặc trưng biên độ tín hiệu đầu vào khi can thiệp vào máy phát và bộ SGTH 2.3.2.1. Thay đổi công suất máy phát Căn cứ bộ tham số của một đài ĐKTL [11]; máy phát cao tần có thể làm việc ở các chế độ công suất sau: cực đại P0=75kW; trung bình P01=7,5kW; thấp P02=750W. Như vậy, có thể giảm công suất máy phát hai lần: P0P01 và P01P02;
10 a) Khảo sát giảm công suất máy phát lần 1: Giảm P0P01 khi quá tải máy thu, kết quả thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu như trên hình 2.10. b) Khảo sát giảm công suất máy phát lần 2 (P01P02) : kết quả thể hiện trên điểm 3 (Hình 2.11) Hình 2.10. Thay đổi biên độ tín hiệu Hình 2.11. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi giảm Pph lần 1 đầu vào máy thu khi giảm Pph lần 2 2.3.2.2. Sử dụng bộ Attenuator (SGTH) đầu vào máy thu Bộ SGTH sử dụng cho khảo sát có 3 mức suy giảm: 8dB; 18dB; 26dB. Mô phỏng các mức suy giảm: a) Suy giảm lần 1 (SG1- điểm 4 hình 2.12) b) Suy giảm lần 2 (SG2- điểm 5 hình 2.13) c) Suy giảm lần 3 (SG3 - điểm 6 hình 2.14). Hình 2.12. Thay đổi biên độ tín hiệu Hình 2.13. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi SG8dB đầu vào máy thu khi SG18dB Nhận xét 2.6: Bằng cách sử dụng hết khả năng điều chỉnh biên độ tín hiệu đầu vào máy thu (2 lần giảm công suất máy phát, ba lần tăng mức SGTH, có thể Hình 2.14. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi SG26dB
11 duy trì để máy thu không bị quá tải khi mục tiêu có diện tích PXHD bằng 100m2 thay đổi cự ly trong toàn dải (hình 2.14). Vấn đề tiếp theo đặt ra, bằng cách nào để tự động phát hiện được thời điểm máy thu bị quá tải. 2.4. Tổng hợp thuật toán chống quá tải cho máy thu 2.4.1. Tổng hợp thuật toán điều khiển chống quá tải (hình 2.15) Thuật toán được xây dựng và kiểm chứng trên cơ sở của bộ tham số kỹ - chiến thuật một đài ra đa ĐKHL cụ thể với công nghệ lai analog-digital. 2.4.2. Đặc trưng điều khiển chống quá tải cho máy thu Mô phỏng thuật toán đã tổng hợp (mục 2.4.1) với lưu đồ hình 2.15 Hình 2.15. Lưu đồ thuật toán điều Hình 2.16. Đặc trưng thay đổi biên khiển công suất máy phát và SGTH độ tín hiệu đầu vào kênh thu – phát bám sát có điều khiển chống quá tải bằng phần mềm MATLAB-SIMULINK, theo bộ tham số của đài [9],[11] và mục tiêu như ví dụ đã khảo sát ở mục 2.3.2.1. Kết quả cho thấy có thể điều khiển được biên độ tín hiệu đầu vào máy thu phù hợp với dải động thực tế của nó và tự động chống được quá tải (hình 2.16). Thuật toán này mới chỉ áp dụng được cho một đối tượng mục tiêu cụ thể như ví dụ nêu.
12 2.5. Kết luận chương 2 Chương 2 tiến hành khảo sát các đặc trưng cần thiết làm cơ sở cho việc tổng hợp bộ phát hiện và bộ điều khiển được đề xuất; trong đó, tổng hợp được thuật toán điều khiển tham số kênh thu – phát bám sát tự động chống quá tải máy thu với một mục tiêu cụ thể. Trường hợp áp dụng cho mục tiêu có tham số bất kỳ, xuất hiện ở cự ly bất kỳ sẽ được nghiên cứu trong chương 3. Chương 3 TỔNG HỢP THUẬT TOÁN, CẤU TRÚC BỘ PHÁT HIỆN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHỐNG QUÁ TẢI MÁY THU 3.1. Tổng hợp thuật toán và cấu trúc bộ phát hiện quá tải máy thu 3.1.1. Cơ sở tổng hợp thuật toán phát hiện quá tải máy thu 3.1.1.1. Méo phi tuyến tín hiệu và thay đổi đặc trưng phổ a) Hiện tượng méo phi tuyến tín hiệu khi máy thu quá tải Quá tải máy thu làm cho hình dạng của tín hiệu đầu ra sẽ bị méo dạng phi tuyến [13],[42] (hình 3.1). Hình 3.1. Giải thích hiện tượng méo phi tuyến của tín hiệu trong máy thu b) Chân dung phổ tín hiệu trước và sau khi bị méo phi tuyến 3.1.1.2. Khảo sát đặc trưng phổ tín hiệu đầu ra máy thu trước và sau khi quá tải Kết quả khảo sát: 1. Đặc trưng phổ tín hiệu trước khi máy thu quá tải (hình 3.3)
13 2. Đặc trưng phổ tín hiệu sau khi máy thu quá tải (hình 3.4) Hình 3.3. Chân dung phổ tín hiệu Hình 3.4. Chân dung phổ tín đầu ra máy thu khi chưa quá tải hiệu đầu ra máy thu khi quá tải 3.1.1.3. Đánh giá kết quả khảo sát và nhận định Đánh giá: Khi máy thu chưa quá tải, biên độ các vạch phổ ở xa tần số trung tâm rất thấp và ổn định. Biên độ các búp phụ tăng lên tương ứng với mức độ quá tải. Nhận định: Có thể sử dụng đặc điểm thay đổi biên độ các vạch phổ thành phần ở tần số cao để phát hiện thời điểm quá tải máy thu, nếu như xây dựng được đặc trưng phụ thuộc biên độ của một vạch phổ thứ “m” nào đó vào công suất (Ppx) tín hiệu phản xạ ở đầu vào máy thu, tức là: Smt (mf)=G[10log(p px )] (3.16) 3.1.2. Độ tin cậy của phương pháp phát hiện quá tải bằng cách theo dõi biên độ của một vạch phổ xác định Đã được đánh giá theo những yếu tố ảnh hưởng tới chân dung phổ tín hiệu mà trong luận án đã phân tích. 3.1.3. Tổng hợp thuật toán phát hiện quá tải máy thu: bao gồm chức năng chống quá tải và hoàn chống quá tải máy thu. Điều kiện hình thành tín hiệu quá tải “j”: - Biên độ vạch phổ “m” tăng đột biến so với mức ngưỡng NG cho trước; - Điện áp đầu ra máy thu Ura>Ungương_max=Ura_0. Điều kiện hình thành tín hiệu hoàn chống quá tải “Q”: - Điện áp APY giảm, UAPY
14 Lưu đồ thuật toán phát hiện quá tải máy thu (hình 3.6) 3.1.4. Tổng hợp cấu trúc bộ phát hiện sớm quá tải máy thu 3.1.4.1. Cấu trúc cần thiết của bộ phát hiện sớm quá tải (hình 3.8) Hình 3.8. Cấu trúc bộ tự động phát hiện quá tải máy thu 3.1.4.2. Nguyên lý làm việc bộ phát hiện quá tải máy thu Tín hiệu vào bộ phát hiện quá tải máy thu là: chùm xung phản xạ từ mục tiêu Smt(t,nTx); tín hiệu đầu ra máy thu sau khi được tách sóng đường bao; tín hiệu điện áp APY. Bộ phát hiện hoạt động theo thuật toán xác định trước và cho ra tín hiệu “j” và “Q” khi thỏa mãn điều kiện. Mỗi khi j=1, một biện pháp chống quá tải được sử dụng. Mỗi khi Q=1- một biện pháp chống quá tải được loại bỏ (nếu đã sử dụng). “j” và “Q” tuân theo 4 quy luật cự ly: - QL1: P01P02SG1SG2SG3, khi Rmt≤Rmt_max; - QL2: P02SG1SG2SG3, khi Rmt≤0.5Rmt_max; - QL3: (P02+SG1)SG2SG3, khi Rmt≤0.25Rmt_max; - QL4: (P02+SG2)SG3, khi Rmt≤0.1Rmt_max; 3.2. Tổng hợp thuật toán và cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu 3.2.1. Cơ sở hình thành thuật toán điều khiển công suất máy phát - Theo nguyên tắc phân kênh bám sát mục tiêu – tên lửa của đài ĐKTL; - Theo nguyên lý điều khiển chế độ làm việc từ MTSTT và MTSCD. 3.2.2. Thuật toán bộ điều khiển chống quá tải máy thu Thuật toán được thể hiện trong hình 3.10 của luận án.
15 Hình 3.10. Thuật toán bộ điều khiển chống quá tải máy thu 3.2.3. Tổng hợp cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu Bộ điều khiển có thể xây dựng dưới dạng mạch số logic hay là một modul phần mềm phân tích logic cài đặt trong MTSCD. Nó thực hiện giải các thuật toán đã tổng hợp trên hình 3.10.
16 3.2.3.1. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu: Các thành phần của bộ điều khiển thể hiện trên hình 3.11. Hình 3.11. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu 3.2.3.2. Sơ đồ cấu trúc bộ tạo luật điều khiển chống quá tải máy thu Có nhiều cách để hiện thực hóa cấu trúc của bộ tạo mã điều khiển, trong đó các phương án truyền thống thường là: Xây dựng một sơ đồ lô gic hoàn toàn bằng phần cứng; Sử dụng chíp vi xử lý điều khiển bằng lập trình (điều khiển bằng phần mềm). a) Tổng hợp luật điều khiển cho bộ điều khiển theo phương án phần cứng (PA1) Cấu trúc của bộ tạo luật điều khiển chống quá tải máy thu khi tổ chức phần cứng có dạng như hình 3.12 . Hình 3.12. Sơ đồ cấu trúc bộ tạo luật điều khiển chống quá tải máy thu Đầu ra các bộ tạo mã là các mã nhị phân 3 bit nhằm phân biệt các lần quá tải (J), hoàn quá tải (Q) và luật sử dụng biện pháp chống quá tải (L). Sơ đồ tạo luật điều khiển sẽ tạo ra luật điều khiển ở các đầu ra, đáp ứng cho các yêu cầu đặt ra sau: mục tiêu xuất hiện ở cự ly bất kỳ trong dải cự ly bám sát của đài; diện tích PXHD bất kỳ; hướng bay bất kỳ...