Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng bộ ổn định và thuật toán điều khiển bám quỹ đạo cho UAV cánh bằng

Mục tiêu của luận án là xây dựng hệ thống điều khiển lái tự động (bộ điều khiển tổng hợp) cho UAV cánh bằng thực hiện nhiệm vụ chiến đấu. Bộ điều khiển lái tự động bao gồm “Bộ ổn định” và “Bộ điều khiển dẫn đường” bám quỹ đạo bay, chúng điều khiển UAV thực hiện các giai đoạn bay: Bay hành trình, cơ động công kı́ch mục tiêu di động và hạ cánh. Đây là những nghiên cứu lý thuyết bước đầu ứng dụng cho UAV cánh bằng và hướng tới cải tiến máy bay có người lái thành máy bay không người lái cảm tử tấn công mục tiêu trên biển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng bộ ổn định và thuật toán điều khiển bám quỹ đạo cho UAV cánh bằngBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ LÊ NGỌC LÂNXÂY DỰNG BỘ ỔN ĐỊNH VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO UAV CÁNH BẰNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2020BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ LÊ NGỌC LÂNXÂY DỰNG BỘ ỔN ĐỊNH VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO UAV CÁNH BẰNG 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. PGS-TS, Đại tá Nguyễn Vũ 2. TS, Thượng tá Hoàng Minh Đắc Hà Nội – 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quảnêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ côngtrình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. Tác giả luận án Lê Ngọc Lân ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới hai thầy hướng dẫn: PGS.TSNguyễn Vũ - Phó cục trưởng Cục Khoa học quân sự/BQP và TS Hoàng Minh Đắc -Trưởng phòng Thí nghiệm tên lửa - Viện Tên lửa đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo vàtạo mọi điều kiện tốt nhất đề tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Viện Khoa học và Công nghệquân sự, Phòng Đào tạo - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Viện Tự động hóaKTQS và Viện Kỹ thuật PK-KQ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi từ cơ sở vật chất,trang thiết bị giúp tôi hoàn thành chương trình đào tạo và thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các chuyên gia, các nhà khoa học, các bạn đồngnghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thiện luận án. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình: bố mẹ, vợ và hai con gái đã tạomọi điều kiện về thời gian, vật chất cũng như là nguồn lực tinh thần to lớn cho tôivượt qua mọi khó khăn, tập trung nghiên cứu hoàn thành luận án. iii MỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... iLỜI CẢM ƠN ............................................................................................................iiDANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.................................................... viDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................. xiMỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CHO UAV CÁNH BẰNG VÀ BỘ ỔNĐỊNH CƠ BẢN ........................................................................................................ 111.1. Các hệ tọa độ và phương trình lượng giác ................................................... 11 1.1.1. Các hệ tọa độ được sử dụng trong luận án................................................. 12 1.1.2. Các phương trình mô tả các quan hệ lượng giác ....................................... 131.2. Mô hình động học của UAV cánh bằng ........................................................ 17 1.2.1. Mô hình động học phi tuyến đầy đủ của UAV cánh bằng......................... 18 1.2.2. Phương trình động học theo từng kênh cho UAV cánh bằng .................... 25 1.2.3. Các hệ số khí động và các hệ số quán tính của UAV ................................ 26 1.2.4. Các cơ cấu điều khiển của UAV cánh bằng .............................................. 281.3. Các giai đoạn bay và cấu trúc hệ thống điều khiển UAV chiến đấu.......... 29 1.3.1. Các giai đoạn bay thực hiện nhiệm vụ của UAV chiến đấu ...................... 29 1.3.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển của UAV chiến đấu .................................... 301.4. Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................... 311.5. Kết luận chương 1 ........................................................................................... 37CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP BỘ ỔN ĐỊNH ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂNBACKSTEPPING CHO UAV CÁNH BẰNG ...................................................... 392.1. Tổng hợp bộ điều khiển Backstepping cho kênh dọc .................................. 39 2.1.1. Mô hình UAV sử dụng trong kênh dọc (phục vụ điều khiển bám góc nghiêng quỹ đạo), với điều kiện gi ...