Luận án Ứng dụng mạng nơron nhận dạng các tham số khí động kênh độ cao nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế thiết bị bay

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
----------------------- 
NGUYỄN ĐỨC THÀNH 
ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHẬN DẠNG CÁC THAM SỐ KHÍ 
ĐỘNG KÊNH ĐỘ CAO NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ THIẾT KẾ 
THIẾT BỊ BAY 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Hà Nội – 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
----------------------- 
NGUYỄN ĐỨC THÀNH 
ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHẬN DẠNG CÁC THAM SỐ KHÍ 
ĐỘNG KÊNH ĐỘ CAO NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ THIẾT KẾ 
THIẾT BỊ BAY 
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa 
Mã số: 9.52.02.16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. TS. Trương Đăng Khoa 
2. TS. Hoàng Minh Đắc 
Hà Nội - 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội 
dung, số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa 
có tác giả nào công bố trong bất cứ một công trình nào khác. Các dữ liệu tham 
khảo được trích dẫn đầy đủ. 
 Tác giả luận án 
 Nguyễn Đức Thành 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Công trình nghiên cứu này được thực hiện tại Viện Tên lửa, Viện Tự động 
hoá kỹ thuật quân sự thuộc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Bộ Quốc 
phòng. 
 Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới TS. Trương Đăng Khoa và 
TS. Hoàng Minh Đắc đã định hướng nghiên cứu và tận tình hướng dẫn, giúp 
đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. 
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn thủ trưởng Viện Khoa học và Công 
nghệ quân sự, Phòng Đào tạo/ Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Viện Tên 
lửa, Viện Tự động hoá kỹ thuật quân sự Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, 
khoa KTĐK Học viện KTQS và các đồng nghiệp đã luôn động viên, quan tâm 
và giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án. 
Xin chân thành cám ơn các Thầy giáo, các nhà Khoa học và gia đình, 
người thân cùng bạn bè đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu, 
cổ vũ và động viên tác giả hoàn thành công trình khoa học này. 
NCS Nguyễn Đức Thành 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i 
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................... vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ......................................................................... xi 
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG CÁC HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG 
CỦA MÁY BAY ............................................................................................... 7 
1.1. Nhiệm vụ nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động trong quy trình thiết 
kế thiết bị bay ................................................................................................. 7 
1.1.1. Các giai đoạn thiết kế thiết bị bay ................................................... 7 
1.1.2. Mô hình khí động của thiết bị bay ................................................... 9 
1.1.3. Vai trò nhận dạng các đặc tính khí động ....................................... 16 
1.2. Nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động từ dữ liệu bay ........................ 17 
1.2.1. Mô hình động học chuyển động của máy bay ............................... 18 
1.2.2. Thử nghiệm bay, thu nhận dữ liệu ................................................. 19 
1.2.3. Ước lượng tham số khí động và xác định trạng thái ..................... 21 
1.2.4. Xác nhận mô hình .......................................................................... 24 
1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................................... 25 
1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................... 33 
1.5. Đặt vấn đề nghiên cứu .......................................................................... 35 
1.5.1. Những vấn đề còn tồn tại ............................................................... 35 
1.5.2. Xây dựng hướng nghiên cứu của luận án ...................................... 36 
1.6. Kết luận chương 1 ................................................................................. 37 
iv 
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CHO MỘT LỚP MÁY 
BAY CÁNH BẰNG ........................................................................................ 38 
2.1. Mô hình động học máy bay .................................................................. 38 
2.1.1. Các hệ tọa độ sử dụng trong mô tả chuyển động của máy bay ..... 38 
2.1.2. Các quy ước về chiều và dấu các tác động điều khiển .................. 41 
2.1.3. Mô hình động học phi tuyến .......................................................... 43 
2.2. Mô hình động học máy bay trong kênh độ cao .................................... 48 
2.2.1. Mô hình trạng thái chuyển động phi tuyến .................................... 48 
2.2.2. Mô hình trạng thái chuyển động tuyến tính kênh độ cao .............. 49 
2.3. Mô hình động học dùng cho nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động 
của thiết bị bay khi ứng dụng mạng nơron nhân tạo ................................... 52 
2.3.1. Mô hình động học thiết bị bay dùng cho mạng nơron nhân tạo .... 52 
2.3.2. Mạng nơron đột biến ...................................................................... 54 
2.4. Kết luận chương 2 ................................................................................. 63 
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN NHẬN DẠNG MỘT SỐ ĐẠO 
HÀM HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG CỦA MÁY BAY ................................................. 64 
3.1. Thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của máy bay theo 
các phương pháp truyền thống ..................................................................... 64 
3.1.1. Thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của máy bay 
theo phương pháp hồi quy tuyến tính ...................................................... 64 
3.1.2. Thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của máy bay 
theo phương pháp sai số đầu ra ................................................................ 68 
3.2. Xây dựng thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của máy 
bay sử dụng mạng nơron nhân tạo ............................................................... 80 
3.2.1. Xây dựng thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của 
máy bay sử dụng mạng RBF .................................................................... 80 
v 
3.2.2. Xây dựng thuật toán nhận dạng đạo hàm hệ số khí động của máy 
bay ứng dụng mạng nơron đột biến ......................................................... 83 
3.3. Kết luận chương 3 ................................................................................. 95 
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC THUẬT TOÁN NHẬN 
DẠNG CÁC ĐẠO HÀM HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG CỦA MÁY BAY ................. 96 
4.1. Mô phỏng và đánh giá các thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số 
khí động của máy bay sử dụng phương pháp truyền thống ......................... 97 
4.1.1. Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số 
khí động theo phương pháp LR ............................................................... 97 
4.1.2. Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng đạo hàm hệ số khí 
động theo phương pháp OEM................................................................ 100 
4.2. Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng đạo hàm hệ số khí động 
ứng dụng mạng nơron nhân tạo ................................................................. 103 
4.2.1. Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng đạo hàm hệ số khí 
động ứng dụng mạng RBF ..................................................................... 104 
4.2.2. Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số 
khí động ứng dụng mạng nơron đột biến ............................................... 109 
4.3. Kết luận chương 4 ............................................................................... 116 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 118 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .............. 120 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 121 
PHỤ LỤC ...........................................................................................................a 
vi 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
1. Danh mục các ký hiệu 
,  Góc tấn công, góc trượt 0 
0
 Góc tấn công đảm bảo cho máy bay ở chế độ bay bằng 
, ,    Góc gật, góc liệng, góc hướng 0 
re aδ δ , δ, Góc lệch cánh lái độ cao, cánh lái hướng, cánh lái liệng 
0 
e0δ Góc lệch cánh lái độ cao đảm bảo máy bay ở chế độ bay bằng 
 Mật độ không khí 3/kg m 
 Sai lệch chuẩn 
 Véc tơ các tham số mô hình 
, , x y z   Các thành phần tốc độ góc trong hệ tọa độ liên kết 0 2/s 
A, B, C, D Ma trận hệ thống tuyến tính 
, ,x y za a a Các thành phần gia tốc trong hệ tọa độ liên kết 
2/m s 
, eA Ab b

 Cung khí động trung bình cánh nâng, cánh lái độ cao  m 
, L DC C Hệ số lực nâng và hệ số lực cản trong hệ tọa độ tốc độ 
, ,
D L y
C C m Đạo hàm hệ số lực cản, hệ số lực nâng, hệ số mô men gật theo 
góc tấn công 01 / 
, , zy y
D L y
C C m
   Đạo hàm hệ số lực cản, hệ số lực nâng, hệ số mô men gật theo 
tốc độ góc gật 0/s 
, ,e e e
D L y
C C m  Đạo hàm hệ số lực cản, hệ số lực nâng, hệ số mô men gật theo 
góc lệch cánh lái độ cao 01 / 
, , x y zC C C Các thành phần hệ số lực khí động trong hệ tọa độ liên kết 
vii 
F Véc tơ lực tác động lên thiết bị bay  N 
AF Véc tơ lực khí động tác động lên thiết bị bay  N 
GF Véc tơ trọng lực tác động lên thiết bị bay  N 
PF Véc tơ lực đẩy động cơ tác động lên thiết bị bay  N 
g Gia tốc trọng trường 2/m s 
H Độ cao thiết bị bay  m 
I Ma trận mô men quán tính 2.kg m 
, , x y zI I I Các mô men quán tính trong hệ tọa độ liên kết 
2.kg m 
, 
e
l l Sải cánh nâng, cánh lái độ cao  m 
, L D Lực nâng và lực cản trong hệ tọa độ tốc độ  N 
m Khối lượng của thiết bị bay  kg 
M Véc tơ mô men tác động lên thiết bị bay  Nm 
AM Véc tơ mô men khí động tác động lên thiết bị bay  Nm 
PM Véc tơ mô men lực đẩy động cơ tác động lên thiết bị bay  Nm 
, , x y zM M M Các thành phần mô men khí động trong hệ tọa độ liên kết  Nm 
, , x y zm m m Các thành phần hệ số mô men khí động trong hệ tọa độ liên kết 
N Số điểm dữ liệu bay ghi nhận được 
Oxyz Hệ tọa độ liên kết 
a a aOx y z Hệ tọa độ tốc độ 
E E EOx y z Hệ tọa độ mặt đất 
g g gOx y z Hệ tọa độ mặt đất di động 
P Lực đẩy động cơ  N 
viii 
q Áp suất khí động 3/N m 
R Ma trận hiệp phương sai sai số 
S Diện tích đặc trưng cánh 2m 
x Véc tơ tham số trạng thái 
, , X Y Z Các thành phần lực khí động trong hệ tọa độ liên kết  N 
y, z Véc tơ tham số đầu ra mô hình và tập dữ liệu bay 
V Không tốc của thiết bị bay  /m s 
, , x y zV VV Các thành phần tốc độ trong hệ tọa độ liên kết  /m s 
2. Danh mục các chữ viết tắt 
2.1. Tiếng Anh 
ANN Artificial Neural Network Mạng nơron nhân tạo 
ACD Aerodynamic Coefficient 
Derivative 
Đạo hàm hệ số khí động 
BP Back Propagation Lan truyền ngược 
CFD Computational Fluid 
Dynamics 
Tính toán động học chất lỏng 
EKF Extended Kalman Filter Bộ lọc Kalman mở rộng 
FEM Filter Error Method Phương pháp sai số bộ lọc 
GN Gauss – Newton Thuật toán Gauss – Newton 
IF Integrate and Fire Tích lũy và kích hoạt 
LIF Leaky Integrate and Fire Tích lũy và kích hoạt có tổn thất 
LS Least Squares Bình phương nhỏ nhất 
LR Linear Regression Hồi quy tuyến tính 
ix 
ML Maximum Likelihood Tựa thực cực đại 
MLP Multilayer Perceptron Perceptron nhiều lớp 
NSEBP Normalized Spiking Error 
Back Propagation 
Lan truyền ngược sai số đột biến 
chuẩn hóa 
NGN Neural Gauss Newton Mạng nơron Gauss-Newton 
OEM Output Error Method Phương pháp sai số đầu ra 
RBF Radial Basis Function Hàm cơ sở xuyên tâm 
ReSuMe Remote Supervised Method Phương pháp giám sát từ xa 
RProp Resilient Propagation Lan truyền đàn hồi 
SNN Spiking Neural Networks Mạng nơron đột biến 
SRM Spike Response Model Mô hình đáp ứng đột biến 
SpikeProp Spike Propagation Lan truyền ngược sai số đột biến 
UAV Unmanned Aerial Vehicle Phương tiện bay không người lái 
2.2. Tiếng Việt 
ĐHHSKĐ Đạo hàm hệ số khí động 
HSKĐ Hệ số khí động 
HTĐ Hệ tọa độ 
MB Máy bay 
PK-KQ Phòng không - Không quân 
TBB Thiết bị bay 
TL Tên lửa 
x 
DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG 
Bảng 4.1. Kết quả nhận dạng các ĐHHSKĐ theo phương pháp LR .............. 97 
Bảng 4.2. Sai lệch chuẩn đối với kết quả nhận dạng theo phương pháp LR ....... 97 
Bảng 4.3. Sai lệch chuẩn đối với xác nhận mô hình theo phương pháp LR ... 98 
Bảng 4.4. Kết quả nhận dạng các ĐHHSKĐ kênh độ cao theo OEM .......... 100 
Bảng 4.5. Sai lệch chuẩn đối với kết quả nhận dạng tham số theo OEM .... 101 
Bảng 4.6. Sai lệch chuẩn đối với kết quả xác nhận mô hình theo OEM ...... 102 
Bảng 4.7. Sai lệch chuẩn đối với kiểm tra khi luyện mạng nơron RBF ........ 105 
Bảng 4.8. Kết quả nhận dạng các ĐHHSKĐ theo phương pháp RBF - GN ..... 106 
Bảng 4.9. Sai lệch chuẩn đối với nhận dạng theo phương pháp RBF - GN ...... 107 
Bảng 4.10. Sai lệch chuẩn xác nhận mô hình theo phương pháp RBF-GN ...... 108 
Bảng 4.11. Sai lệch chuẩn luyện SNN đối với góc gật trong 4 epoch .......... 111 
Bảng 4.12. Sai lệch chuẩn luyện SNN các tham số đầu ra sau 4 epoch ....... 113 
Bảng 4.13. Kết quả nhận dạng các ĐHHSKĐ theo phương pháp SNN-GN ..... 114 
Bảng 4.14. Sai lệch chuẩn kết quả nhận dạng theo phương pháp SNN-GN ..... 115 
Bảng 4.15. Sai lệch chuẩn xác nhận mô hình theo phương pháp SNN - GN ..... 116 
xi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRANG 
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình thiết kế thiết bị bay .................................................. 7 
Hình 1.2. Ký hiệu quy ước trong hệ tọa độ liên kết của máy bay ................... 10 
Hình 1.3. Sơ đồ cấu trúc nhận dạng các ĐHHSKĐ từ dữ liệu bay ................ 18 
Hình 1.4. Hai tập dữ liệu bay trong kênh độ cao của máy bay ..................... 20 
Hình 2.1. Mối quan hệ giữa hệ tọa độ liên kết so với hệ tọa độ tốc độ .......... 40 
Hình 2.2. Mối quan hệ giữa hệ tọa độ liên kết với hệ tọa độ đất di động ...... 41 
Hình 2.3. Quy ước về dấu đối với các cánh điều khiển .................................. 42 
Hình 2. 4. Các hành vi nơron đột biến ............................................................ 56 
Hình 2. 5. Đồ thị thời gian của điện thế màng u(t) của nơron LIF ............... 57 
Hình 2. 6. Mô hình SRM .................................................................................. 58 
Hình 2.7. Đồ thị biểu diễn đột biến được phát khi ( ) ngu t u ........................ 60 
Hình 3.1. Cấu trúc thuật toán nhận dạng tham số theo OEM ........................ 75 
Hình 3.2. Lưu đồ nhận ... dteta4*B+d_B_dteta4; 
D_AB5=d_A_dteta5*B+d_B_dteta5; 
D_AB6=d_A_dteta6*B+d_B_dteta6; 
D_AB7=d_A_dteta7*B+d_B_dteta7; 
D_AB8=d_A_dteta8*B+d_B_dteta8; 
D_AB9=d_A_dteta9*B+d_B_dteta9; 
% Tinh TP thu 3 cong thuc(P.21) 
dAB1= D_AB1*u_TB(:,i); 
dAB2= D_AB2*u_TB(:,i); 
dAB3= D_AB3*u_TB(:,i); 
dAB4= D_AB4*u_TB(:,i); 
dAB5= D_AB5*u_TB(:,i); 
dAB6= D_AB6*u_TB(:,i); 
dAB7= D_AB7*u_TB(:,i); 
dAB8= D_AB8*u_TB(:,i); 
dAB9= D_AB9*u_TB(:,i); 
dAB_dteta_uTB=[ dAB1 dAB2 dAB3 dAB4 dAB5 dAB6 dAB7 dAB8 
dAB9]; 
dx_i_dteta_j_3=(A_1*(PHI-I))*dAB_dteta_uTB; % TP thu 3(P.21) 
% Tinh do nhay trang thai theo cong thuc (P.21) 
 dx_i_dteta_j= dx_i_dteta_j_1+dx_i_dteta_j_2+ dx_i_dteta_j_3; 
 dx_i_dteta_j_N(:,:,i)= dx_i_dteta_j; % CT(P.21)ca bo du lieu 
 dx_i_dteta0=dx_i_dteta_j; 
% TINH DO NHAY DAU RA THEO(P.17) 
% Tinh TP thu nhat trong (P.17) 
dy_i_dteta_j_1= C*dx_i_dteta_j; % TP thu 1 cua(P.17) 
% Tinh TP thu hai trong (P.17) 
dC1_x= dC_dteta1* x_i(:,i); 
dC2_x= dC_dteta2* x_i(:,i); 
dC3_x= dC_dteta3* x_i(:,i); 
dC4_x= dC_dteta4* x_i(:,i); 
dC5_x= dC_dteta5* x_i(:,i); 
dC6_x= dC_dteta6* x_i(:,i); 
dC7_x= dC_dteta7* x_i(:,i); 
dC8_x= dC_dteta8* x_i(:,i); 
dC9_x= dC_dteta9* x_i(:,i); 
dC_dteta_x=[dC1_x dC2_x dC3_x dC4_x dC5_x dC6_x dC7_x dC8_x 
dC9_x]; 
dy_i_dteta_j_2= dC_dteta_x; % TP thu 2 (P.17) 
% Tinh TP thu ba trong (P.17) 
dD1_u=d_D_dteta1*u_i(:,i); 
dD2_u=d_D_dteta2*u_i(:,i); 
dD3_u=d_D_dteta3*u_i(:,i); 
dD4_u=d_D_dteta4*u_i(:,i); 
dD5_u=d_D_dteta5*u_i(:,i); 
n 
dD6_u=d_D_dteta6*u_i(:,i); 
dD7_u=d_D_dteta7*u_i(:,i); 
dD8_u=d_D_dteta8*u_i(:,i); 
dD9_u=d_D_dteta9*u_i(:,i); 
dD_dteta_u=[dD1_u dD2_u dD3_u dD4_u dD5_u dD6_u dD7_u dD8_u 
dD9_u]; 
dy_i_dteta_j_3= dD_dteta_u; % TP thu 3 (P.17) 
dy_i_dteta_j= dy_i_dteta_j_1 + dy_i_dteta_j_2 + 
dy_i_dteta_j_3;% Tinh(P.17) 
% Tinh J, M, g theo cong thuc (3.47, 48) 
 S_i(:,:,i)= dy_i_dteta_j; 
 M_MT(:,:,i) = S_i(:,:,i)'* inv(R)* S_i(:,:,i); 
 g_MT(:,i) = S_i(:,:,i)'* inv(R)*E_i(:,i); 
 J_MT(:,i)= E_i(:,i)'* inv(R)*E_i(:,i); 
 M_T= M_T+ M_MT(:,:,i) ; % ma tran thong tin 
 g_T= g_T+ g_MT(:,i); % gradient teta 
 J_T= J_T+ J_MT(:,i); % tinh ham gia 
 J_TT(:,k)=J_T; % gia tri ham gia qua k lan lap 
 end 
 delta_teta = inv(M_T)*g_T ; % tinh sai so delta_teta 
 Delta_teta(:,k)=delta_teta; % sai so Δθ qua k lan lap 
 teta= teta_old+ delta_teta; % cap nhat gia tri teta 
 E_teta= cov(teta0); % Tinh phuong sai tham so teta 
 E_cov(:,k)=E_teta; % phuong sai θ cac vong lap 
 TETA(:,k)=teta; % gia tri θ qua k vong lap 
% xac dinh dieu kien dung (3.47) 
 err(k)=(J_T-J_old)/J_old; % tinh cho tham so my_omega 
if (abs(err(k)) <= tol); % neu nho hon tolerance thi break 
break 
end 
 teta_old = teta; 
 J_old= J_T; 
end 
 steps = k; 
% ve do thi hoi tu tham so CL_α theo so lan lap 
subplot(6,1,1); 
plot(1:k,TETA(1,:),'k*');grid on 
xlabel('so lan lap'); ylabel('CL_alpha'); 
% ve do thi hoi tu tham so CL_ωy theo so lan lap 
subplot(6,1,2); 
plot(1:k,TETA(2,:),'k*');grid on 
xlabel('so lan lap'); ylabel('CL_omega'); 
% ve do thi hoi tu tham so CL_δe theo so lan lap 
subplot(6,1,3); 
plot(1:k,TETA(3,:),'k*');grid on 
xlabel('so lan lap'); ylabel('CL_delta'); 
% ve do thi hoi tu tham so my_α theo so lan lap 
subplot(6,1,4); 
o 
plot(1:k,TETA(4,:),'k*');grid on 
xlabel('so lan lap'); ylabel('my_alpha'); 
% ve do thi hoi tu tham so my_ωy theo so lan lap 
subplot(6,1,5); 
plot(1:k,TETA(5,:),'k*');grid on 
xlabel('so lan lap'); ylabel('my_omega'); 
% ve do thi hoi tu tham so my_δe theo so lan lap 
subplot(6,1,6); 
plot(1:k,TETA(5,:),'k*');grid on 
xlabel('so lan lap'); ylabel('my_delta'); 
E.3. Chương trình Matlab nhận dạng đạo hàm hệ số khí động từ dữ liệu 
bay theo phương pháp RBF - GN 
clear all; clf 
% NHAP BO DU LIEU CHUYEN BAY THU NHAT (DE LUYEN MANG) 
Data = xlsread('D:\Thanh_NCS\DLMB_Su-D\Dulieu_1.xls'); 
docao = data(:,2); % du lieu goc alpha 
ro= data(:,20); % mat do không khi (thay doi theo H) 
alpha = data(:,7); % du lieu goc alpha 
goc_gat = data(:,10); % du lieu goc gat 
omega_y= data(:,18); % du lieu toc do goc gat 
tocdo= data(:,3); % du lieu toc do may bay 
a_z= data(:,4); % du lieu gia toc dung 
a_x= data(:,5); % du lieu gia toc dung 
delta_e= data(:,17); % du lieu goc lech canh lai do cao 
delta_TB= data(:,19); % du lieu goc lech canh lai TB 
% NHAP DU LIEU CHUYEN BAY THU HAI (SU DUNG DE NHAN DANG) 
Data2 = xlsread('D:\Thanh_NCS\DLMB_Su-D\Dulieu_2.xls'); 
docao2 = data2(:,2); % du lieu goc alpha 
ro2= data2(:,20); % mat do không khi(thay doi theo H) 
alpha2 = data2(:,7); % du lieu goc alpha 
goc_gat2 = data2(:,10); % du lieu goc gat 
omega_y2= data2(:,18); % du lieu toc do goc gat 
tocdo2= data2(:,3); % du lieu toc do may bay 
a_z2= data2(:,4); % du lieu gia toc dung 
a_x2= data2(:,5); % du lieu gia toc dung 
delta_e2= data2(:,17); % goc lech canh lai do cao delta 
% CAC THAM SO DAC TRUNG CUA MB VÀ DIEU KIEN BAY THAM CHIEU 
b_A= 4.645 ; % Cung khi dong trung binh 
b_A_delta= 1.25 ; % Cung khi dong cánh lái 
l= 14.7; % sai canh 
P=14500; % luc day dong co 
S= 62.0 ; % dien tich canh nang tham chieu 
S_delta= 12.24 ; % dien tich canh lai do cao tham chieu 
m= 24900 ; % trong luong may bay 
p 
Vo= tocdo; % toc do tham chieu ; 
q= (ro.*(Vo.*Vo))/2 ; % ap suat khi dong (q=ro*Vo^2/2) 
q2= ro2.*(Vo2.*Vo2)/2 ; 
g=9.806; % gia toc trong truong 
Ix= 12350 ; % mo men quan tinh truc Ox(kg.m2); 
Iy= 62010 ; % mo men quan tinh truc Oy(kg.m2); 
Iz= 27600 ; % mo men quan tinh truc Oz(kg.m2); 
 %### TINH HE SO LUC VA MÔ MEN_ CT 1.8 ### 
N=length(alpha); 
C_z= m*a_z./(q*S); % Tinh he so luc nang (1.12) 
C_x= (m*a_x-P)./(q*S); % Tinh he so luc can(1.12) 
C_L= -C_z.*cos(alpha)+C_x.*sin(alpha); % Tinh C_L (1.12) 
C_D= -C_x.*cos(alpha)-C_z.*sin(alpha); % Tinh C_D (1.12) 
giatoc_gat= diff(omega_y); % Tính dao ham tocdo_goc gat 
giatoc_gat= [giatoc_gat(1:N-1);giatoc_gat(N-2)]; 
m_y= (Iy.*giatoc_gat)./(q*S*b_A); 
 % XAC DINH DU LIEU LUYEN MANG: DAU VAO u VA DAU RA z(i+1) 
V_TB=sum(Vo)/N; delta_Vo=Vo-V_TB; 
u=[alpha';goc_gat'; omega_y'; delta_Vo'; C_D'; C_L'; m_y']; 
% Vec to dau vao mang RBF 
alpha1=[alpha(1),alpha(1:(N-1))']; % Dau ra α1= α(i+1) 
goc_gat1=[goc_gat(1),goc_gat(1:(N-1))']; % Dau ra ϑ(i+1) 
omega_y1=[omega_y(1),omega_y(1:(N-1))']; % Dau ra ω_y(i+1) 
delta_Vo1=[delta_Vo(1),delta_Vo(1:(N-1))']; % Dau ra Vi+1) 
a_x1=[a_x(1),a_x(1:(N-1))']; % Dau ra a_x(i+1) 
a_z1=[a_z(1),a_z(1:(N-1))']; % Dau ra a_z(i+1) 
z=[alpha1; goc_gat1; omega_y1;delta_Vo1;a_z1;a_x1]; % z(i+1) 
% THIET KE CAU TRUC MANG RBF VOI DAU VAO u VA DAU RA Z(i+1) 
net = newrb(u,z,1e-3,0.2,300,20); % sai so =1e-3; spread=0.2; 
so nơron lop an max=300 
view(net) 
% Mo phong dau ra RBF y voi dau vao mang la u 
y=sim(net,u); % Mo phong dau ra RBF y voi dau vao mang la u 
e=z-y; % sai so giua dau ra mang va th do thuc te 
E=mse(y,z); % sai so TBBP giua dau ra mang va dl thuc te 
% SU DUNG MANG RBF NHAN DANG DHHSKD VOI BO DU LIEU(DATA2) 
%### TINH HE SO LUC VA MÔ MEN_ CT 1.8 ### 
C_z2= m*a_z2./(q*S); % Tinh he so luc nang theo (1.12) 
C_x2= (m*a_x2-P)./(q2*S); % Tinh he so luc can theo (1.12) 
C_L2= -C_z2.*cos(alpha2)+C_x2.*sin(alpha2); % Tinh C_L (1.12) 
C_D2= -C_x2.*cos(alpha2)-C_z2.*sin(alpha2); % Tinh C_D (1.12) 
giatoc_gat2= diff(omega_y2); % Tính dao ham toc do_goc gat 
giatoc_gat2= [giatoc_gat2(1:N-1);giatoc_gat2(N-2)]; 
m_y2= (Iy.*giatoc_gat2)./(q2*S*b_A); % Tinh mô men gat (1.12) 
% GIA TRI DAU CUA CAC DHHSKD 
tol= 1e-3; % do chinh xac tham so 
maxstep = 50; % so luong buoc lap cuc dai 
q 
teta0=[0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 1 10 0.1 0.1 -0.1 -10 -0.1 ]; 
teta_old= teta0; % gia tri dau vec to tham so teta 
J_old= 0; % gia tri dau ham gia 
for k=1: maxstep 
%### Tinh cac HSKD kenh do cao theo mo hinh(3.7)### 
CD2=teta_old(1)*ones(600,1)+teta_old(2)*alpha2+teta_old(3)*b_
A*omega_y2./(2*Vo)+teta_old(4)*delta_e2; 
CL2=teta_old(5)*ones(600,1)+teta_old(6)*alpha2+teta_old(7)*b_
A*omega_y2./(2*Vo)+teta_old(8)*delta_e2; 
my2=teta_old(9)*ones(600,1)+teta_old(10)*alpha2+teta_old(11)*
b_A*omega_y2./(2*Vo)+teta_old(12)*delta_e2; 
% XAC DINH DU LIEU LUYEN MANG: DAU VAO u2 VA DAU RA Z2(i+1) 
V_TB2=sum(Vo2)/N; delta_Vo2=Vo2-V_TB2; 
u2=[alpha2';goc_gat2'; omega_y2'; delta_Vo2'; CD2'; CL2'; 
my2']; % Vec to dau vao mang RBF 
alpha21=[alpha2(2:N)',alpha2(N)]; % Dau ra α1= α(i+1) 
goc_gat21=[goc_gat2(2:N)',goc_gat2(N)]; % Dau ra ϑ(i+1) 
omega_y21=[omega_y2(2:N)',omega_y2(N)]; % Dau ra ω_y(i+1) 
delta_Vo21=[delta_Vo2(2:N)',delta_Vo2(N)]; % Dau ra V(i+1) 
a_x21=[a_x2(2:N)',a_x2(N)]; % Dau ra a_x(i+1) 
a_z21=[a_z2(2:N)',a_z2(N)]; % Dau ra a_z(i+1) 
z2=[alpha21; goc_gat21; omega_y21; delta_Vo21; a_z21; a_x21]; 
% Du bao dau ra RBF y2 voi dau vao mang la u2 
y2=sim(net,u2); % dau ra RBF y2 voi dau vao mang la u2 
e2 = z2-y2; % sai so giua dau ra va du lieu do thuc te 
R_E=(e2*e2')/N; % phuong sai sai so 
R_I=eye(6); R=R_E.*R_I; % R dang duong cheo 
R_1=inv(R); % Nghich dao R 
%% Tinh ma tran thong tin M_T và gradient sai so g_T 
M_T=zeros(12); % ma tran thong tin 
g_T=zeros(12,1); % gradient sai so 
J_T=0; 
for i=1:N 
% XAC DINH DO NHAY DAU RA (3.54) 
e_j= eye(12); % tao MT duong cheo 12x12 
dteta=1e-2*teta_old; % dat sai so teta d_teta 
d_teta=[dteta;dteta;dteta;dteta;dteta;dteta;dteta;dteta;dteta
;dteta;dteta;dteta].*e_j; % MT sai so duong cheo 12x12 
teta_MT=[teta_old;teta_old;teta_old;teta_old;teta_old;teta_ol
d;teta_old;teta_old;teta_old;teta_old;teta_old;teta_old]+d_te
ta; 
%dy_dteta_1 
teta_old1= teta_MT(1,:); 
CD21(i)=teta_old1(1)+teta_old1(2)*alpha2(i)+teta_old1(3)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old1(4)*delta_e2(i); 
u21=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD21(i); CL2(i); my2(i)]; 
r 
y21=sim(net,u21); 
dy_dteta_1=(y21-y2(:,i))/dteta(1); % CT (3.54) 
%dy_dteta_2 
teta_old2= teta_MT(2,:); 
CD22(i)=teta_old2(1)+teta_old2(2)*alpha2(i)+teta_old2(3)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old2(4)*delta_e2(i); 
u22=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i);delta_Vo2(i); 
CD22(i); CL2(i); my2(i)]; 
y22=sim(net,u22); 
dy_dteta_2=(y22-y2(:,i))/dteta(2); 
%dy_dteta_3 
teta_old3= teta_MT(3,:); 
CD23(i)=teta_old3(1)+teta_old3(2)*alpha2(i)+teta_old3(3)*b_A*
omega_y2(i)/2*Vo(i)+teta_old3(4)*delta_e2(i); 
u23=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD23(i); CL2(i); my2(i)]; 
y23=sim(net,u23); 
dy_dteta_3=(y23-y2(:,i))/dteta(3); 
%dy_dteta_4 
teta_old4= teta_MT(4,:); 
CD24(i)=teta_old4(1)+teta_old4(2)*alpha2(i)+teta_old4(3)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old4(4)*delta_e2(i); 
u24=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD24(i); CL2(i); my2(i)]; 
y24=sim(net,u24); 
dy_dteta_4=(y24-y2(:,i))/dteta(4); 
%dy_dteta_5 
teta_old5= teta_MT(5,:); 
CL25(i)=teta_old5(5)+teta_old5(6)*alpha2(i)+teta_old5(7)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old5(8)*delta_e2(i); 
u25(:,i)=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL25(i); my2(i)]; 
y25(:,i)=sim(net,u25(:,i)); 
dy_dteta_5=(y25(:,i)-y2(:,i))/dteta(5); 
%dy_dteta_6 
teta_old6= teta_MT(6,:); 
CL26(i)=teta_old6(5)+teta_old6(6)*alpha2(i)+teta_old6(7)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old6(8)*delta_e2(i); 
u26=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL26(i); my2(i)]; 
y26=sim(net,u26); 
dy_dteta_6=(y26-y2(:,i))/dteta(6); 
%dy_dteta_7 
teta_old7= teta_MT(7,:); 
CL27(i)=teta_old7(5)+teta_old7(6)*alpha2(i)+teta_old7(7)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old7(8)*delta_e2(i); 
u27=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL27(i); my2(i)]; 
s 
y27=sim(net,u27); 
dy_dteta_7=(y27-y2(:,i))/dteta(7); 
%dy_dteta_8 
teta_old8= teta_MT(8,:); 
CL28(i)=teta_old8(5)+teta_old8(6)*alpha2(i)+teta_old8(7)*b_A*
omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old8(8)*delta_e2(i); 
u28=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL28(i); my2(i)]; 
y28=sim(net,u28); 
dy_dteta_8=(y28-y2(:,i))/dteta(8); 
%dy_dteta_9 
teta_old9= teta_MT(9,:); 
my29(i)=teta_old9(9)+teta_old9(10)*alpha2(i)+teta_old9(11)*b_
A*omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old9(12)*delta_e2(i); 
u29=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL2(i); my29(i)]; 
y29=sim(net,u29); 
dy_dteta_9=(y29-y2(:,i))/dteta(9); 
%dy_dteta_10 
teta_old10= teta_MT(10,:); 
my210(i)=teta_old10(9)+teta_old10(10)*alpha2(i)+teta_old10(11
)*b_A*omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old10(12)*delta_e2(i); 
u210=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL2(i); my210(i)]; 
y210=sim(net,u210); 
dy_dteta_10=(y210-y2(:,i))/dteta(10); 
%dy_dteta_11 
teta_old11= teta_MT(11,:); 
my211(i)=teta_old11(9)+teta_old11(10)*alpha2(i)+teta_old11(11
)*b_A*omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old11(12)*delta_e2(i); 
u211=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL2(i); my211(i)]; 
y211=sim(net,u211); 
dy_dteta_11=(y211-y2(:,i))/dteta(11); 
%dy_dteta_12 
teta_old12= teta_MT(12,:); 
my212(i)=teta_old12(9)+teta_old12(10)*alpha2(i)+teta_old12(11
)*b_A*omega_y2(i)/(2*Vo(i))+teta_old12(12)*delta_e2(i); 
u212=[alpha2(i);goc_gat2(i); omega_y2(i); delta_Vo2(i); 
CD2(i); CL2(i); my212(i)]; 
y212=sim(net,u212); 
dy_dteta_12=(y212-y2(:,i))/dteta(12); 
dy_i_dteta_j=[dy_dteta_1 dy_dteta_2 dy_dteta_3 dy_dteta_4 
dy_dteta_5 dy_dteta_6 dy_dteta_7 dy_dteta_8 dy_dteta_9 
dy_dteta_10 dy_dteta_11 dy_dteta_12]; 
% Tinh M, g theo cong thuc (3.42, 3.43) 
S_i(:,:,i)= dy_i_dteta_j; 
M_MT(:,:,i) = S_i(:,:,i)'*R_1* S_i(:,:,i); 
t 
g_MT(:,i) = S_i(:,:,i)'*R_1*e2(:,i); 
J_MT(:,i)= e2(:,i)'*R_1*e2(:,i); 
M_T= M_T+ M_MT(:,:,i) ; % ma tran M_T (3.43) 
g_T= g_T+ g_MT(:,i); % gradient teta(3.42) 
J_T= J_T+ J_MT(:,i); % tinh ham gia 
end 
M_T_1=inv(M_T) 
delta_teta = M_T_1*g_T ; % Tinh delta_teta (3.44) 
Delta_teta(:,k)=delta_teta; 
teta= teta_old+ delta_teta'; % cap nhat gia tri teta 
E_teta= cov(teta0); % Tinh phuong sai tham so teta 
E_cov(:,k)=E_teta; % phuong sai teta cac vong lap 
TETA(:,k)=teta; 
J_TT(:,k)=J_T; 
% xac dinh dieu kien dung (3.47) 
err(k) = (J_T-J_old)/J_old; 
if (abs(err(k)) <= tol); % neu nho hon tolerance thi break 
 break 
end 
teta_old = teta; 
J_old= J_T; 
end 
 steps = k; 
% VE DO THI MO PHONG SƯ PHU HOP GIUA DAU RA RBF VA THUC TE 
t=1:N; % So diem du lieu 
ts=t/50; % Tan suat du lieu (60 DIEM MOT GIAY) 
subplot(6,1,1); 
plot(ts,y(1,:), 'r--',ts,z(1,:),'k' ); % GOC TAN CONG 
xlabel('t(s)'); ylabel('alpha(^0)'); grid on 
subplot(6,1,2); 
plot(ts,y(2,:),'r--',ts,z(2,:),'k' ); % GOC GAT 
xlabel('t(s) '); ylabel('goc_gat(^0)'); grid on 
subplot(6,1,3); 
plot(ts,y(3,:),'r--', ts,z(3,:),'k' ); % TOC DO GOC 
xlabel('t(s) '); ylabel('omega_y) (^0/s)'); grid on 
subplot(6,1,4); 
plot(ts,y(4,:),'r--', ts,z(4,:),'k' ); % TOC DO 
xlabel('t(s)'); ylabel('V (m/s)'); grid on 
subplot(6,1,5); 
plot(ts, y(5,:),'r--',ts, z(5,:), 'k' ); % GIA TOC DUNG 
xlabel('t(s)'); ylabel('a_z(m/s^2)'); grid on 
subplot(6,1,6); 
plot(ts,y(6,:),'r--', ts,z(6,:) ,'k') % GIA TOC THANG 
xlabel('t(s)'); ylabel('a_x(m/s^2)'); grid on