Nâng cao chất lượng hoạt động của đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay có điều khiển

Nghiên cứu nâng cao chất lượng đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay có điều khiển, hoàn thiện bộ định hướng và luật dẫn tiếp cận.

• Tác giả: Đoàn Văn Thúy
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Xuân Căn
• Trường học: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Quân Sự
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Nghiên cứu nâng cao chất lượng hoạt động của đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay có điều khiển trên cơ sở hoàn thiện bộ định hướng và luật dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÊN LỬA PHÒNG KHÔNG TỰ DẪN HỒNG NGOẠI
• 1.1. Bộ định hướng con quay quang điện tử và phương pháp xác định tọa độ mục tiêu trên tên lửa tự dẫn hồng ngoại
• 1.2. Bộ định hướng con quay quang điện tử trên đầu tự dẫn tên lửa hồng ngoại
• 1.3. Nguyên lý xác định tọa độ mục tiêu trong bộ định hướng con quay quang điện tử
• 1.4. Các phương pháp dẫn điển hình của lớp tên lửa tự dẫn hồng ngoại
• 1.4.1. Phương pháp dẫn thẳng
• 1.4.2. Phương pháp dẫn tiếp cận song song
• 1.4.3. Phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ
• 1.5. Phân tích các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về hệ thống điều khiển tự dẫn của lớp tên lửa phòng không tự dẫn hồng ngoại
• 1.6. Bài toán hoàn thiện, nâng cao chất lượng xử lý tín hiệu, bám sát mục tiêu cho bộ định hướng con quay quang điện tử trên đầu tự dẫn tên lửa
• 1.7. Bài toán cải tiến phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ cho lớp tên lửa tự dẫn hồng ngoại
• 1.8. Đặt vấn đề nghiên cứu cho luận án
• 1.9. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI HỆ PHI TUYẾN TRONG BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ GÓC MỤC TIÊU CỦA BỘ ĐỊNH HƯỚNG CON QUAY QUANG ĐIỆN TỬ
• 2.1. Nghiên cứu các phương pháp điều chế tín hiệu trong bộ định hướng con quay quang điện tử của TLPK tự dẫn hồng ngoại
• 2.1.1. Phương pháp điều chế biên độ - pha
• 2.1.2. Phương pháp điều chế tần số - pha
• 2.2. Ứng dụng thuật toán lọc Kalman phi tuyến để ước lượng tọa độ góc của mục tiêu trong phương pháp điều chế tần số - pha
• 2.2.1. Ước lượng trạng thái với bộ lọc Kalman tuyến tính
• 2.2.2. Ước lượng trạng thái hệ phi tuyến với bộ lọc Kalman mở rộng
• 2.2.3. Ước lượng trạng thái hệ phi tuyến với bộ quan sát Kalman thích nghi
• 2.3. Mô hình trạng thái phi tuyến của tín hiệu điều chế tần số - pha FM mang thông tin về mục tiêu
• 2.4. Tổng hợp bộ quan sát trạng thái sử dụng lọc Kalman phi tuyến để ước lượng tọa độ góc mục tiêu
• 2.5. Kết quả mô phỏng trên Matlab/Simulink
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM ROTOR CON QUAY CỦA BỘ ĐỊNH HƯỚNG TRÊN TÊN LỬA HỒNG NGOẠI
• 3.1. Mô hình toán hệ truyền động bám rotor con quay trong bộ định hướng của đầu tự dẫn tên lửa hồng ngoại
• 3.2. Bộ dẫn động rotor con quay nam châm vĩnh cửu trong bộ định hướng
• 3.3. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động bám rotor con quay trong bộ định hướng của tên lửa hồng ngoại
• 3.4. Mô hình trạng thái hệ truyền động bám rotor con quay đầu tự dẫn tên lửa hồng ngoại
• 3.5. Bộ điều khiển PID theo tiêu chuẩn ITAE trong hệ truyền động bám của rotor con quay
• 3.6. Điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính và ứng dụng trong hệ truyền động bám của rotor con quay
• 3.7. Bài toán điều khiển tối ưu với phiếm hàm dạng toàn phương
• 3.8. Tổng hợp bộ điều khiển tối ưu theo tiêu chuẩn toàn phương tuyến tính cho hệ truyền động bám của rotor con quay đầu tự dẫn
• 3.9. Mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ truyền động bám rotor con quay trong Matlab/Simulink
• 3.10. Tiến hành mô phỏng trên môi trường Matlab/Simulink
• 3.11. Kết quả nghiên cứu mô phỏng và đánh giá chất lượng của hệ thống
• 3.12. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP DẪN TIẾP CẬN TỶ LỆ TĂNG CƯỜNG CÓ TÍNH ĐẾN LƯỢNG BÙ DỊCH TÂM ĐIỂM NGẮM MỤC TIÊU CHO CHO LỚP TÊN LỬA TỰ DẪN HỒNG NGOẠI
• 4.1. Xây dựng vòng điều khiển kín cho tên lửa tự dẫn trong mặt phẳng thẳng đứng
• 4.2. Mô hình động hình học tự dẫn TL-MT có tính đến sự cơ động của mục tiêu
• 4.3. Sơ đồ cấu trúc vòng điều khiển kín tên lửa tự dẫn hồng ngoại
• 4.4. Nghiên cứu phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường có tính đến bù dịch tâm điểm ngắm ở pha cuối quá trình tự dẫn
• 4.5. Giải pháp kỹ thuật để thực hiện được phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường
• 4.6. Luận giải vấn đề
• 4.7. Xây dựng hệ phương trình trạng thái phi tuyến của mô hình động hình học TL-MT
• 4.8. Tổng hợp bộ lọc Kalman mở rộng ước lượng tham số trạng thái của mục tiêu trong vòng điều khiển tự dẫn
• 4.9. Kết quả mô phỏng vòng điều khiển kín tự dẫn tên lửa trong mặt phẳng thẳng đứng
• 4.10. Tham số mô phỏng vòng điều khiển kín tên lửa tự dẫn hồng ngoại
• 4.11. Kết quả mô phỏng phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường khi mục tiêu là máy bay phản lực
• 4.12. Kết quả mô phỏng phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ tăng cường khi mục tiêu là máy bay trực thăng
• 4.13. Kết quả mô phỏng ước lượng trạng thái của mục tiêu sử dụng bộ lọc Kalman mở rộng
• 4.14. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nâng cao chất lượng đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay điều khiển

Chất lượng hoạt động của đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay điều khiển là một yếu tố quan trọng trong lĩnh vực quân sự và công nghệ. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của hệ thống điều khiển tên lửa tự dẫn hồng ngoại. Việc nâng cao chất lượng này không chỉ giúp tăng cường khả năng phát hiện và bám sát mục tiêu mà còn đảm bảo độ chính xác trong quá trình dẫn đường.

1.1. Tầm quan trọng của đầu tự dẫn hồng ngoại trong thiết bị bay

Đầu tự dẫn hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tọa độ mục tiêu. Nó giúp tăng cường khả năng bám sát và tiêu diệt mục tiêu hiệu quả hơn.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đầu tự dẫn

Chất lượng của cảm biến hồng ngoại, độ nhạy của hệ thống và các thuật toán điều khiển là những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của đầu tự dẫn.

II. Vấn đề và thách thức trong nâng cao chất lượng đầu tự dẫn hồng ngoại

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong công nghệ, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc nâng cao chất lượng đầu tự dẫn hồng ngoại. Các vấn đề như độ chính xác trong việc xác định tọa độ mục tiêu và khả năng bám sát trong điều kiện môi trường phức tạp cần được giải quyết.

2.1. Độ chính xác trong xác định tọa độ mục tiêu

Độ chính xác trong việc xác định tọa độ mục tiêu là một thách thức lớn. Các yếu tố như nhiễu tín hiệu và sai số trong cảm biến có thể ảnh hưởng đến kết quả.

2.2. Khả năng bám sát trong điều kiện phức tạp

Khả năng bám sát mục tiêu trong điều kiện thời tiết xấu hoặc khi mục tiêu di chuyển nhanh là một thách thức lớn đối với các hệ thống điều khiển hiện tại.

III. Phương pháp cải tiến đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay điều khiển

Để nâng cao chất lượng của đầu tự dẫn hồng ngoại, nhiều phương pháp cải tiến đã được đề xuất. Các phương pháp này bao gồm việc tối ưu hóa thiết kế cảm biến, cải tiến thuật toán điều khiển và ứng dụng công nghệ mới.

3.1. Tối ưu hóa thiết kế cảm biến hồng ngoại

Việc tối ưu hóa thiết kế cảm biến giúp tăng cường độ nhạy và giảm thiểu nhiễu, từ đó nâng cao khả năng phát hiện mục tiêu.

3.2. Cải tiến thuật toán điều khiển

Các thuật toán điều khiển mới như bộ lọc Kalman và các phương pháp điều khiển tối ưu giúp nâng cao hiệu suất bám sát mục tiêu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của đầu tự dẫn hồng ngoại trong thiết bị bay điều khiển

Các ứng dụng thực tiễn của đầu tự dẫn hồng ngoại trong thiết bị bay điều khiển rất đa dạng. Từ việc sử dụng trong quân sự đến các ứng dụng dân sự, công nghệ này đang ngày càng trở nên quan trọng.

4.1. Ứng dụng trong quân sự

Trong quân sự, đầu tự dẫn hồng ngoại được sử dụng để phát hiện và tiêu diệt mục tiêu, giúp tăng cường khả năng chiến đấu của các hệ thống vũ khí.

4.2. Ứng dụng trong dân sự

Trong lĩnh vực dân sự, công nghệ này có thể được áp dụng trong các hệ thống giám sát và bảo vệ, cũng như trong các thiết bị bay không người lái.

V. Kết luận và tương lai của đầu tự dẫn hồng ngoại trong thiết bị bay điều khiển

Nâng cao chất lượng đầu tự dẫn hồng ngoại cho thiết bị bay điều khiển là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể trong hiệu suất và độ chính xác.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ cảm biến và thuật toán điều khiển sẽ tiếp tục phát triển, giúp nâng cao khả năng bám sát và tiêu diệt mục tiêu.

5.2. Thách thức trong tương lai

Mặc dù có nhiều tiến bộ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết để đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các điều kiện khác nhau.