BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
ĐỖ VĂN PHÁN
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH
ĐỊNH HƯỚNG KHÔNG GIAN CHO THIẾT BỊ BAY THEO CÁC PHÉP ĐO TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu xác định định hướng không gian của thiết bị bay theo các phép đo từ trường trái đất - 2 -
Mục Tiêu, Nội Dung Và Phương Pháp Nghiên Cứu Của Luận Án Mục Tiêu Chính Của Luận Án Là: -
Thân; 2 – Cánh; 3 – Cánh Liệng; 4 – Cánh Ổn Định; 5 – Cánh Lái Tầm; 6 – Cánh Lái Hướng; 7 – Cánh Ổn Định Hướng.
Xem toàn bộ 151 trang tài liệu này.
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
ĐỖ VĂN PHÁN
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH
ĐỊNH HƯỚNG KHÔNG GIAN CHO THIẾT BỊ BAY THEO CÁC PHÉP ĐO TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 62.52.02.16
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TSKH. Nguyễn Công Định
2. TS. Vũ Hỏa Tiễn
HÀ NỘI - 2013
CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung, số liệu và kết quả đã 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.
TÁC GIẢ LUẬN ÁN
Đỗ Văn Phán
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học:
Thiếu tướng, GS-TSKH. Nguyễn Công Định Đại tá, TS. Vũ Hỏa Tiễn
đã tận tình chỉ đạo và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tác giả của luận án cũng xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo,
chỉ huy Khoa Kỹ thuật điều khiển, Bộ môn Tên lửa, Phòng Đào tạo SĐH, Thủ trưởng Học viện KTQS và cá nhân các cán bộ, giáo viên Bộ môn Tên lửa đã quan tâm, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, các nhà khoa học, các đồng nghiệp đã quan tâm, giúp đỡ, góp ý và cổ vũ động viên tác giả hoàn thành công trình khoa học này.
TÁC GIẢ
Đỗ Văn Phán
MỤC LỤC
CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vii
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. HỆ DẪN ĐƯỜNG QUÁN TÍNH KHÔNG ĐẾ VÀ BÀI TOÁN ĐỊNH HƯỚNG THIẾT BỊ BAY TRINH SÁT KHÔNG NGƯỜI LÁI 10
1.1 Hệ thống dẫn đường quán tính 10
1.2 Cấu trúc hệ dẫn đường cho máy bay không người lái 12
1.2.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ dẫn đường quán tính 12
1.2.2 Thành phần hệ thống DĐQT, bao gồm 14
1.3 Hệ điều khiển định hướng thân TBBKNL 15
1.3.1 Nguyên lý làm việc và cấu trúc 15
1.3.2 Mô tả toán học quá trình xử lý thông tin ĐKĐH 19
1.4 Ý nghĩa của việc ổn định định hướng không gian cho TBB trinh sát 22
1.5 Đặt vấn đề cần nghiên cứu 23
Kết luận chương 1 25
Chương 2. THÔNG TIN TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI 26
2.1 Những khái niệm cơ bản về từ trường Trái đất và cảm biến 28
2.1.1 Mô hình chung của từ trường Trái đất 28
2.1.2 Một số loại cảm biến từ trường công nghệ mới 31
2.2 Bản chất và đặc tính của sai số khi đo từ trường trên thiết bị bay 35
2.3 Những khó khăn khi sử dụng từ trường Trái đất để định hướng TBB 36
2.3.1 Sự thay đổi của từ trường 36
2.3.2 Ảnh hưởng bởi từ trường do TBB tạo ra 37
2.3.3 Khó khăn chính của vấn đề định vị thiết bị bay theo từ trường 38
2.4 Khả năng sử dụng thông tin từ trường Trái đất trong điều khiển định hướng cho thiết bị bay 39
2.4.1 Tính chất đa trị của định thức Jacobi về khả năng sử dụng đơn thuần thông tin từ trường Trái đất 39
2.4.2 Mô hình đo VTT Trái đất kết hợp với nguồn thông tin độc lập khác để ĐKĐH cho TBB 42
2.4.3 Phân tích sai số đo các thành phần vận tốc góc của TBB thông qua đo từ trườngg trái đất 46
2.4.4 Mô phỏng các phép đo VTG của TBB bằng phương pháp tính thẳng VTT có thông tin bổ sung của cảm biến độc lập 52
Kết luận chương 2 54
Chương 3. TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐO VẬN TỐC GÓC CỦA THIẾT BỊ BAY DỰA TRÊN LỌC PHI TUYẾN TỐI ƯU 55
3.1 Bài toán lọc các thành phần VTG 55
3.1.1 Những mô hình toán học đã có và lựa chọn bài toán lọc cần giải . 55 3.1.2 Xây dựng bài toán lọc các thành phần VTG 56
3.2 Thuật toán lọc phi tuyến các thành phần vector VTG của TBB 58
3.2.1 Mô hình toán học. 58
3.2.2 Mô phỏng thuật toán lọc trên máy tính 61
3.3 Các thuật toán lọc phi tuyến khác trong tổng hợp bộ đo VTG của TBB 67
3.4 Mô phỏng đánh giá các mô hình hệ thống xác định VTG đã xây dựng ...77 Kết luận chương 3 84
Chương 4. THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THỰC TẾ HÓA HỆ ĐO – XỬ LÝ THÔNG TIN VẬN TỐC GÓC CỦA THIẾT BỊ BAY THEO TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT 86
4.1 Mô tả thực nghiệm 87
4.2 Thiết kế và tổ chức phần cứng thực nghiệm 88
4.2.1 Lựa chọn các loại cảm biến 88
4.2.2 Thiết kế Board Sensores 90
4.2.3 Lựa chọn ADC trên cơ sở Platform ElVIS-II của NI 92
4.2.4 Mô tả về giá thử con quay ba chiều 94
4.2.5 Sơ đồ kết nối phần cứng 95
4.3 Thiết kế và xây dựng phần mềm thực nghiệm 96
4.3.1 Phần mềm thuật toán Extended Kalman Filter (EKF 97
4.3.2 Phần mềm thuật toán Unscented Kalman Filter (UKF) 99
4.3.3 Phần mềm thuật toán lọc Kalman thích nghi (MS-AUKF) 102
4.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm 105
4.4.1 Đánh giá chất lượng xử lý thông tin của các thuật toán lọc 105
4.4.2 Đánh giá về khả năng thực tế hóa bộ đo VTG của TBB 109
4.5 Cấu trúc các kênh điều khiển định hướng TBB và phương pháp phối ghép với các bộ đo góc và VTG 111
4.5.1 Hàm truyền các kênh điều khiển và ổn định TBB cánh phẳng ... 112
4.5.2 Cấu trúc các kênh điều khiển và ổn định định hướng TBB 116
4.5.3 Phương pháp ghép bộ đo VTG với các kênh điều khiển TBB 118
Kết luận chương 4 118
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120
DANH MỤC NHỮNG CÔNG TRÌNH CỦA LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123