Luận án tiến sĩ Tô Bá Thành - Thuật toán dẫn và điều khiển máy lái cho thiết bị bay hai kênh

Thiết bị bay hai kênh có những đặc tính khí động học và động lực học riêng. Chúng được coi là đối tượng điều khiển phức tạp. Việc hiểu rõ mô hình động lực học thiết bị bay này là rất quan trọng. Đặc tính này ảnh hưởng trực tiếp đến việc thiết kế thuật toán điều khiển bay. Các nghiên cứu về thiết bị bay hai kênh trong các tình huống không đối không được tổng hợp. Phân tích sâu các yếu tố như lực khí động, mô-men quay tác dụng lên thiết bị.

Tổng hợp lệnh là một bước thiết yếu. Nó giúp thiết bị bay điều khiển hiệu quả khi tiếp cận mục tiêu cơ động. Các phương pháp tự dẫn được khảo sát kỹ lưỡng. Điều khiển tối ưu là mục tiêu chính trong việc tổng hợp các lệnh này. Cần giải quyết các thách thức liên quan đến độ chính xác cao và khả năng phản ứng nhanh. Các thuật toán cần đảm bảo thiết bị bay bám sát mục tiêu.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực này được đánh giá. Các phương pháp dựa trên lý thuyết điều khiển tự động hiện đại được áp dụng. Công trình này đóng góp vào lĩnh vực điều khiển thích nghi và điều khiển phi tuyến. Nhiều phương pháp hiện có được so sánh và đánh giá. Các vấn đề còn tồn tại được chỉ ra. Nền tảng cho các giải pháp mới và cải tiến được xây dựng.

Cơ sở lý thuyết vững chắc được sử dụng. Hệ phương trình mô tả chuyển động của thiết bị bay được xây dựng một cách chi tiết. Các lực và mô-men tác dụng lên thiết bị bay được phân tích kỹ lưỡng. Điều này bao gồm lực đẩy, các thành phần lực khí động học. Mục đích là tạo ra một mô hình động lực học thiết bị bay chính xác. Mô hình này phục vụ trực tiếp việc thiết kế thuật toán điều khiển bay hiệu quả.

Quá trình tạo góc tấn và góc trượt cạnh được mô tả chi tiết. Hệ phương trình được phát triển riêng cho hai góc này. Đây là những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hiệu suất và ổn định bay. Mô hình giúp hiểu rõ hơn về phản ứng của thiết bị bay. Nó hỗ trợ việc tinh chỉnh các tham số trong hệ thống điều khiển bay.

Mô hình mô tả quá trình tạo gia tốc pháp tuyến được xây dựng. Gia tốc pháp tuyến rất quan trọng cho các hoạt động cơ động linh hoạt. Mô hình động lực học thiết bị bay này trực tiếp hỗ trợ việc phát triển điều khiển tối ưu. Nó đảm bảo khả năng đáp ứng nhanh chóng của thiết bị. Đồng thời, mô hình giúp duy trì ổn định hệ thống bay trong các điều kiện bay phức tạp.

Một thuật toán điều khiển bay được xây dựng để xác định gia tốc pháp tuyến tối ưu. Gia tốc này có vai trò dẫn thiết bị bay gặp mục tiêu. Thuật toán này tích hợp các nguyên tắc của lý thuyết điều khiển tự động. Nó tính toán quỹ đạo tối ưu. Điều này nhằm giảm thiểu thời gian và năng lượng tiêu thụ. Đảm bảo hiệu quả cho toàn bộ hệ thống dẫn đường quán tính của thiết bị.

Luật điều khiển cho cặp cánh lái dạng rơ le được phát triển. Luật này giúp thiết bị bay đạt được gia tốc mong muốn. Thiết kế tập trung vào sự đơn giản và hiệu quả trong vận hành. Nó cho phép xử lý các phản ứng nhanh của hệ thống. Luật này đảm bảo ổn định hệ thống bay ngay cả trong điều kiện giới hạn về tài nguyên điều khiển.

Bên cạnh dạng rơ le, luật điều khiển cho cặp cánh lái dạng liên tục cũng được xây dựng. Luật này cung cấp khả năng điều khiển mượt mà và chính xác hơn. Các kỹ thuật tiên tiến như Điều khiển PID có thể được tích hợp vào luật này. Điều này giúp nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống điều khiển bay. Nó đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng điều khiển phi tuyến và điều khiển thích nghi, mang lại sự linh hoạt cao.

Mô hình động hình học của thiết bị bay và mục tiêu được thiết lập. Điều này giúp mô tả chính xác tương tác giữa chúng. Lưu đồ thuật toán điều khiển bay tổng thể được xây dựng rõ ràng. Lưu đồ này thể hiện vòng điều khiển của thiết bị bay hai kênh. Nó bao gồm các bước từ thu nhận thông tin đến ra lệnh điều khiển. Việc này hỗ trợ cho việc tích hợp hệ thống dẫn đường quán tính.

Các kịch bản mô phỏng được lập chi tiết và thực tế. Chúng phản ánh các điều kiện hoạt động khác nhau của mục tiêu cơ động. Các module chương trình mô phỏng được xây dựng. Điều này cho phép thử nghiệm và đánh giá đa dạng. Nó giúp xác định các đặc trưng cơ bản và giới hạn hoạt động của thiết bị bay.

Quỹ đạo chuyển động của thiết bị bay được mô phỏng. Các kết quả mô phỏng được phân tích kỹ lưỡng. Hiệu suất của thuật toán điều khiển bay được đánh giá toàn diện. Đặc biệt là khả năng điều khiển tối ưu và ổn định hệ thống bay được kiểm chứng. Điều này chứng minh tính hiệu quả của các giải pháp điều khiển thích nghi và điều khiển phi tuyến. Các đóng góp quan trọng của nghiên cứu được xác nhận.