Luận án Hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ theo hướng bù các sai số động
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.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án 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 cứu4 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 rắn48 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. mD - Cự li tương đối giữa mục tiêu – tên lửa. mD - 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 TA - 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 na ... o cao bay (km)') grid on pause hold off for i=1:LL plot ((2:Ex_N(i))*T,A_T(i,2:Ex_N(i))/10,'g') hold on plot ((2:Ex_N(i))*T,AM(i,2:Ex_N(i))/10,'r') text(round(Ex_N(i))*T,AM(i,round(Ex_N(i)))/10, strcat('G = ' ,num2str((i-1)*Delta_TT/9.8),'g')) %text(round(Ex_N(i))*T,A_T(i,round(Ex_N(i))/2)/10, strcat('GTMT = ' ,num2str((i-1)*Delta_XNC/10),'g')) end legend ('Qua tai MT','Qua tai TL') title('Qua tai TL,MT dan theo phuong phap tiep can ti le') xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Qua tai (g)') grid on grid on pause hold off for i=1:LL plot ((2:Ex_N(i))*T,H_K(i,2:Ex_N(i))/1000,'m') end grid on pause save 'ketqua.mat', XMT, Ex_N(1), RT1(1,1:Ex_N(1)), RT2(1,1:Ex_N(1)), RM1(1,1:Ex_N(1)), RM2(1,1:Ex_N(1)); close P2.6. Chương trình khảo sát PPD khi có bù các sai số động. clear all T = 0.0001; % Buoc tinh Thoigian = 10; % Thoi gian 169 XNP = 3; LL = 4; % so truong hop Delta_WD = -2*9.8; Delta_XNC = 9.8; Delta_TT = 9.8; Ex_N(1:LL)=Thoigian/T; % So buoc % Cac khai bao ban dau RT1 = zeros(LL,Ex_N(1)); RT2 = zeros(LL,Ex_N(1)); A_T = zeros(LL,Ex_N(1)); RM1 = zeros(LL,Ex_N(1)); RM2 = zeros(LL,Ex_N(1)); A_M = zeros(LL,Ex_N(1)); AM = zeros(LL,Ex_N(1)); TRUOT = zeros(LL,Ex_N(1)); VM = zeros(LL,Ex_N(1)); Teta = zeros(LL,Ex_N(1)); H_K= zeros(LL,Ex_N(1)); % Cac tham so muc tieu for i=1:LL VT = 600; % Van toc muc tieu Beta = 0*pi/180; % Goc nghieng quy dao ban dau cua muc tieu RT1(i,2) =15000; % Toa do ban dau RT2(i,2) = 10000; VT1 = VT*cos(Beta); VT2 = VT*sin(Beta); % Cac tham so ten lua VM(i,2) = 1200; % Van toc te lua RM1(i,2) = 0; % Toa do ban dau RM2(i,2) = 9000; A_M(i,2)=0; 170 % Goc nghieng quy dao ban dau cua ten lua RTM1 = RT1(i,2) - RM1(i,2); RTM2 = RT2(i,2) - RM2(i,2); Lamda = atan2(RTM2,RTM1); L = asin(VT*sin(Beta + Lamda)/VM(i,2)); HE = -10*pi/180; VM1 = VM(i,2)*cos(L+HE+Lamda); VM2 = VM(i,2)*sin(L+HE+Lamda); Teta(i,2) = L+HE+Lamda; % Cac tham so co dong cua muc tieu T_CD = 0; % Thoi gian bat dau co dong T_0CD = 8; % Thoi gian ket thuc co dong anfa_cd =1; % Tan so co dong J_M = 10; % Cuong do co dong WD =(i-1)*Delta_WD; XMT =(i-1)*Delta_XNC; TT =(i-1)*Delta_TT; Tau = 0.3; Si = 0.6; VTM1 = VT1 - VM1; VTM2 = VT2 - VM2; RTM = sqrt(RTM1^2+RTM2^2); VC = -(RTM1*VTM1 + RTM2*VTM2)/RTM; k= 3; t = 0; TRUOT(i,1)= RTM; % AM = 0; while ~((VC=Thoigian)) t = k*T; % Tinh gia toc phap tuyen cua muc tieu if t<T_CD u = 0; 171 elseif t<T_0CD u = anfa_cd*J_M; else u=0; end % XMT = (1-anfa_cd*T)*XMT + T*u; % XMT = J_M*sin(2*pi*0.1*t); %XMT = u/anfa_cd; A_T(i,k)= XMT; RTM1 = RT1(i,k-1) - RM1(i,k-1); RTM2 = RT2(i,k-1) - RM2(i,k-1); Lamda = atan2(RTM2,RTM1); VTM1 = VT1 - VM1; VTM2 = VT2 - VM2; % pause RTM = sqrt(RTM1^2 + RTM2^2); LAMDAD = (RTM1*VTM2 - RTM2*VTM1)/(RTM*RTM); VC = -(RTM1*VTM1 + RTM2*VTM2)/RTM; XNC = XNP*(VC*LAMDAD+1/2*XMT*cos(Beta+Lamda)- 1/2*WD*sin(Teta(i,k-1)-Lamda)+1/2*TT*cos(Lamda)); H = (RTM*RTM*LAMDAD)/VC; A_M(i,k) = XNC; AM(i,k) = 1/(T*T + 2*Si*T*Tau + Tau*Tau) * ((2*Tau*Tau+2*Si*T*Tau)*AM(i,k-1) - Tau*Tau*AM(i,k-2)+ T*T*XNC); VM(i,k) = VM(i,k-1)+T*(WD-TT*sin(Teta(i,k-1))); Teta(i,k) = Teta(i,k-1) + T*(A_M(i,k)-TT*cos(Teta(i,k-1)))/VM(i,k); %AM1 = - AM(k)*sin(Lamda); %AM2 = AM(k)*cos(Lamda); % Tinh goc nghieng quy dao muc tieu BetaD = XMT/VT; Beta = Beta + T*BetaD; VT1 = - VT*cos(Beta); VT2 = VT*sin(Beta); 172 VM1 = VM(i,k)*cos(Teta(i,k)); VM2 = VM(i,k)*sin(Teta(i,k)); %VM1 = VM1 + T*AM1; %VM2 = VM2 + T*AM2; RT1(i,k) = RT1(i,k-1)+ T*VT1; RT2(i,k) = RT2(i,k-1)+T*VT2; RM1(i,k) = RM1(i,k-1)+T*VM1; RM2(i,k) = RM2(i,k-1)+T*VM2; TRUOT(i,k)=RTM; H_K(i,k) = H; k = k+1; end Ex_N(i) = k-10; end for i=1:LL % H = H_K(i,k) A_M(i,2)=A_M(i,3); A_T(i,2)=A_T(i,3); end hold off for i=1:LL plot (RT1(i,2:Ex_N(i))/1000,RT2(i,2:Ex_N(i))/1000,'g') text(RT1(i,round(Ex_N(i)))/1000,RT2(i,round(Ex_N(i)))/1000, strcat('GTDT = ' ,num2str((i-1)*Delta_WD/9.8),'g')) text(RT1(i,round(Ex_N(i)/2))/1000,RT2(i,round(Ex_N(i)/2))/1000, strcat('GTMT = ' ,num2str((i-1)*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on % plot (RT1(2)/1000,RT2(2)/1000,'go') plot (RM1(i,2:Ex_N(i))/1000,RM2(i,2:Ex_N(i))/1000,'r') end legend ('Quy dao MT','Quy dao TL') title('Quy dao TL-MT theo phuong phap tiep can ti le') xlabel('Cu li ngang (km)') ylabel('Do cao bay (km)') 173 grid on pause hold off for i=1:LL plot ((2:Ex_N(i))*T,A_T(i,2:Ex_N(i))/9.8,'g') hold on plot ((2:Ex_N(i))*T,AM(i,2:Ex_N(i))/9.8,'r') text(round(Ex_N(i))*T,AM(i,round(Ex_N(i)))/9.8, strcat('GTDT = ' ,num2str((i-1)*Delta_WD/9.8),'g')) text(round(Ex_N(i))*T,A_T(i,round(Ex_N(i)/2))/9.8, strcat('GTMT = ' ,num2str((i-1)*Delta_XNC/9.8),'g')) end legend ('Qua tai MT','Qua tai TL') title('Qua tai TL-MT dan theo phuong phap tiep can ti le') xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Qua tai (g)') grid on pause hold off for i=1:LL plot ((2:Ex_N(i))*T,H_K(i,2:Ex_N(i))/1000,'m') end grid on pause save 'ketqua1.mat', XMT, Ex_N(1), RT1(1,1:Ex_N(1)), RT2(1,1:Ex_N(1)), RM1(1,1:Ex_N(1)), RM2(1,1:Ex_N(1)); close P2.7. Chương trình vẽ đồ thị so sánh quỹ đạo, quá tải giữa PPD tiếp cận tỉ lệ và PPD có tính đến các sai số động. % Đồ thị 1 clear all hold off for i=1:2 switch i case 1 174 load ketqua.mat plot (RT1(2,2:Ex_N(2))/1000,RT2(2,2:Ex_N(2))/1000,'g') text(RM1(2,round(Ex_N(2)/2))/1000,RM2(2,round(Ex_N(2)/2))/1000, strcat('Chua bu voi GTMT = ' ,num2str(1*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on plot (RM1(2,2:Ex_N(2))/1000,RM2(2,2:Ex_N(2))/1000,'r') case 2 load ketqua1.mat plot (RT1(2,2:Ex_N(2))/1000,RT2(2,2:Ex_N(2))/1000,'g') text(RM1(2,round(Ex_N(2)/2))/1000,RM2(2,round(Ex_N(2)/2))/1000, strcat('Bu voi GTMT = ' ,num2str(1*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on plot (RM1(2,2:Ex_N(2))/1000,RM2(2,2:Ex_N(2))/1000,'b') end end legend ('QDMT','QDTL') title('Quy dao muc tieu - ten lua') xlabel('Cu li ngang (km)') ylabel('Do cao bay (km)') grid on pause hold off for i=1:2 switch i case 1 load ketqua.mat plot ((2:Ex_N(2))*T,A_T(2,2:Ex_N(2))/9.8,'g') hold on plot ((2:Ex_N(2))*T,AM(2,2:Ex_N(2))/9.8,'r') text(round(Ex_N(2)/2)*T,AM(2,round(Ex_N(2)/2))/10, strcat('0 - = ' ,num2str(1*Delta_XNC/9.8),'g')) case 2 load ketqua1.mat plot ((2:Ex_N(2))*T,A_T(2,2:Ex_N(2))/9.8,'g') hold on plot ((2:Ex_N(2))*T,AM(2,2:Ex_N(2))/9.8,'b') 175 text(round(Ex_N(2))*T,AM(2,round(Ex_N(2)))/9.8, strcat('1 - ' ,num2str(1*Delta_XNC/9.8),'g')) end end legend ('Qua tai MT','Qua tai TL') title('Qua tai TL,MT') xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Qua tai (g)') grid on pause close % Đồ thị 2 clear all hold off for i=1:2 switch i case 1 load ketqua.mat plot (RT1(3,2:Ex_N(3))/1000,RT2(3,2:Ex_N(3))/1000,'g') text(RM1(3,round(Ex_N(3)/2))/1000,RM2(3,round(Ex_N(3)/2))/1000, strcat('Chua bu voi GTMT = ' ,num2str(2*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on plot (RM1(3,2:Ex_N(3))/1000,RM2(3,2:Ex_N(3))/1000,'r') case 2 load ketqua1.mat plot (RT1(3,2:Ex_N(3))/1000,RT2(3,2:Ex_N(3))/1000,'g') text(RM1(3,round(Ex_N(3)/2))/1000,RM2(3,round(Ex_N(3)/2))/1000, strcat('Bu voi GTMT = ' ,num2str(2*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on plot (RM1(3,2:Ex_N(3))/1000,RM2(3,2:Ex_N(3))/1000,'b') end end 176 legend ('QDMT','QDTL') title('Quy dao muc tieu - ten lua') xlabel('Cu li ngang (km)') ylabel('Do cao bay (km)') grid on pause hold off for i=1:2 switch i case 1 load ketqua.mat plot ((2:Ex_N(3))*T,A_T(3,2:Ex_N(3))/9.8,'g') hold on plot ((2:Ex_N(3))*T,AM(3,2:Ex_N(3))/9.8,'r') text(round(Ex_N(3)/2)*T,AM(3,round(Ex_N(3)/2))/9.8, strcat('0 - = ' ,num2str(2*Delta_XNC/9.8),'g')) case 2 load ketqua1.mat plot ((2:Ex_N(3))*T,A_T(3,2:Ex_N(3))/9.8,'g') hold on plot ((2:Ex_N(3))*T,AM(3,2:Ex_N(3))/9.8,'b') text(round(Ex_N(3))*T,AM(3,round(Ex_N(3)))/9.8, strcat('1 - ' ,num2str(2*Delta_XNC/9.8),'g')) end end legend ('Qua tai MT','Qua tai TL') title('Qua tai TL,MT') xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Qua tai (g)') grid on pause close % Đồ thị 3 clear all hold off for i=1:2 switch i 177 case 1 load ketqua.mat plot (RT1(4,2:Ex_N(4))/1000,RT2(4,2:Ex_N(4))/1000,'g') text(RM1(4,round(Ex_N(4)/2))/1000,RM2(4,round(Ex_N(4)/2))/1000, strcat('Chua bu voi GTMT = ' ,num2str(3*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on plot (RM1(4,2:Ex_N(4))/1000,RM2(4,2:Ex_N(4))/1000,'r') case 2 load ketqua1.mat plot (RT1(4,2:Ex_N(4))/1000,RT2(4,2:Ex_N(4))/1000,'g') text(RM1(4,round(Ex_N(4)/2))/1000,RM2(4,round(Ex_N(4)/2))/1000, strcat('Bu voi GTMT = ' ,num2str(3*Delta_XNC/9.8),'g')) hold on plot (RM1(4,2:Ex_N(4))/1000,RM2(4,2:Ex_N(4))/1000,'b') end end legend ('QDMT','QDTL') title('Quy dao muc tieu - ten lua') xlabel('Cu li ngang (km)') ylabel('Do cao bay (km)') grid on pause hold off for i=1:2 switch i case 1 load ketqua.mat plot ((2:Ex_N(4))*T,A_T(4,2:Ex_N(4))/9.8,'g') hold on plot ((2:Ex_N(4))*T,AM(4,2:Ex_N(4))/9.8,'r') text(round(Ex_N(4)/2)*T,AM(4,round(Ex_N(4)/2))/9.8, strcat('0 - = ' ,num2str(3*Delta_XNC/9.8),'g')) case 2 load ketqua1.mat plot ((2:Ex_N(4))*T,A_T(4,2:Ex_N(4))/9.8,'g') hold on 178 plot ((2:Ex_N(4))*T,AM(4,2:Ex_N(4))/9.8,'b') text(round(Ex_N(4))*T,AM(4,round(Ex_N(4)))/9.8, strcat('1 - ' ,num2str(3*Delta_XNC/9.8),'g')) end end legend ('Qua tai MT','Qua tai TL') title('Qua tai TL,MT') xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Qua tai (g)') grid on pause close 179 PHỤ LỤC 3 TÍNH QUAN SÁT ĐƯỢC CỦA CÁC MÔ HÌNH KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI P3.1. Chứng minh tính quan sát được của mô hình không gian trạng thái hệ xác định toạ độ góc mục tiêu. Các phương trình không gian trạng thái và các phương trình quan sát (3.146), (3.167), (3.168), (3.170), (3.171) có thể được viết lại dưới dạng (P3.1), (P3.2), trong đó không tính tới tác động của nhiễu quá trình, tín hiệu điều khiển u và nhiễu kênh quan sát. W W p p p a mt a = 1 1 1 2 3 4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m mD D x W W p p p a mt a (P3.1) 4 3 2 1 z z z z = W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p p a K K K K K K x W W p p p a mt a (P3.2) trong đó, 1 2 m m D D ; 2 Wmt ; 3 p ; T 1 4 ; 180 Đặt, 1 1 1 2 3 4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m mD D W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p p a K K K K H K K Cần tìm rank(O) , trong đó ma trận O có dạng: TTTTTTTTT HHHHHHHHO )()()()()()()( 765432 Ta có, 1 1 1 3 42 21 1 1 1 1 2 2 2 2 3 2 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m m m m D D D D 181 21 1 1 1 1 2 2 3 2 3 4 2 3 21 1 1 1 1 1 1 2 2 3 2 3 3 3 4 0 0 0 ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m m m D D D D D 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p a K K K Hx K K 1 1 1 3 4 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p a D DK K K K K Hx K K 2 2 21 1 1 1 1 2 3 4 3 2 3 2 4 0 0 0 ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p a D DK K K K K Hx K K Nhận được: 182 W 1 1 1 3 4 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... p p a p a m p a D D K K K K K K K K K K K O K K K K K K K Xét ma trận 1O được tạo ra từ các hàng 51 , 97 của ma trận O, định thức của 1O được xác định bởi: W 1 1 1 1 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 det( ) det 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p p a p a mD D K K K K K K O K K K K K K K K K K Để tìm định thức của ma trận 1O , biến đổi ma trận 1O về dạng ma trận tam giác trên, nhận được: 183 W 1 1 3 1 4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 det( ) det 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 p p a m p a D K K K K K K O K K K K K K K K )det( 1O bằng tích các phần tử trên đường chéo chính nên 0)det( 1 O , vậy rank(O) 8 , hệ thống là hệ quan sát được hoàn toàn. P3.2. Chứng minh tính quan sát được các hệ con. P3.2.1. Các phương trình đánh giá toạ độ góc đường ngắm Mô hình không gian trạng thái (3.146) được viết lại dưới dạng (P3.3), (P3.4), trong đó không tính tới tác động của nhiễu quá trình, tín hiệu Wˆp và nhiễu kênh quan sát: ˆ2 1 ˆ ˆ W 0 1 0 0 W W0 0 m m m mt D D D mt mt (P3.3) 1 0 0 Wmt z K (P3.4) Đặt, ˆ2 1 ˆ ˆ W 0 1 0 0 0 0 m m m mt D D D , 00 KH Ta có, 184 ˆ2 1 ˆ ˆ 2ˆ ˆ2 22 1 ˆ ˆ ˆ W 2 W 0 0 0 0 m m m m m mtm m m mt D D D D D D D D 00 KH ˆ22 1 ˆ ˆ0 m m m D D D H K K 2 ˆ2 1 ˆ ˆ 0 0 0 0 0 m m m D D D H K O H K H K K Nhận thấy, 0)det( O , nên rank(O) 3 , hệ (3.146) quan sát được hoàn toàn. P3.2.2. Các phương trình đánh giá gia tốc pháp tuyến Mô hình không gian trạng thái (3.167), (3.168) dễ dàng nhận thấy là quan sát được do W 0pK . P3.2.3. Các phương trình đánh giá toạ độ góc trục dọc Mô hình không gian trạng thái (3.170), (3.171) được viết lại dưới dạng (P3.5), (P3.6), trong đó không tính tới tác động của nhiễu quá trình và nhiễu kênh quan sát: 0 1 0 p pp pp ; (P3.5) 3 0p p p z K (P3.6) Đặt 0 1 0 p ; 0 p H K ; 0 0 1 p KH O H 185 Dễ dàng nhận thấy rank(O) 2 , nên hệ (3.170), (3.171) quan sát được hoàn toàn. P3.2.4. Các phương trình đánh giá toạ độ góc an ten Mô hình không gian trạng thái (3.174), (3.175) được viết lại dưới dạng (P3.7), (P3.8), trong đó không tính tới tác động của nhiễu quá trình, tín hiệu điều khiển u và nhiễu kênh quan sát: a a a a T 1 0 10 (P3.7) a a a Kz 04 (P3.8) Biểu thức (P3.7), (P3.8) tương tự (P3.5), (P3.6), vậy hệ (3.174), (3.175) quan sát được hoàn toàn.
File đính kèm:
- luan_an_hoan_thien_phuong_phap_dan_tiep_can_ti_le_theo_huong.pdf