Mô phỏng động lực học vòng điều khiển quỹ đạo bay của tên lửa đối hải KH-35E

Bài báo trình bày phương pháp xây dựng mô hình động lực học vòng điều khiển quỹ đạo bay của tên lửa đối hải (TLĐH) trong không gian. Với các số liệu của một TLĐH giả định (kiểu Kh-35E) đã tiến hành mô phỏng lại toàn bộ quỹ đạo bay của nó. Các kết quả nhận được phù hợp với thuyết minh kỹ thuật của tên lửa. Mô hình này có thể sử dụng để nghiên cứu khảo sát, đánh giá các tham số ảnh hưởng đến quỹ đạo bay của TLĐH trong không gian.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng động lực học vòng điều khiển quỹ đạo bay của tên lửa đối hải KH-35E Nghiên cứu khoa học công nghệ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC VÒNG ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO BAY CỦA TÊN LỬA ĐỐI HẢI KH-35E Nguyễn Đức Thành* Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp xây dựng mô hình động lực học vòng điều khiển quỹ đạo bay của tên lửa đối hải (TLĐH) trong không gian. Với các số liệu của một TLĐH giả định (kiểu Kh-35E) đã tiến hành mô phỏng lại toàn bộ quỹ đạo bay của nó. Các kết quả nhận được phù hợp với thuyết minh kỹ thuật của tên lửa. Mô hình này có thể sử dụng để nghiên cứu khảo sát, đánh giá các tham số ảnh hưởng đến quỹ đạo bay của TLĐH trong không gian. Từ khóa: Mô hình động lực học, Điều khiển, Quỹ đạo bay, Tên lửa đối hải. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Mô phỏng động lực học vòng điều khiển quỹ đạo bay giúp cho nhà thiết kế xem xét tổng thể toàn bộ quá trình bay của tên lửa và nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số kỹ thuật. Hiện nay thường sử dụng phương pháp số (giải trực tiếp các hệ phương trình vi phân) để mô phỏng chuyển động của TLĐH trên máy tính. Giải pháp sử dụng phương pháp mô phỏng số cho phép khảo sát được ảnh hưởng của các tham số kỹ thuật của hệ thống và đánh giá khả năng sử dụng của tên lửa nhằm rút ngắn quá trình thiết kế, chế thử, hoàn thiện hệ thống tổ hợp. Dựa trên mô hình toán học vòng điều khiển [1], [3] và các số liệu cho trước của một TLĐH giả định (kiểu Kh-35E), bài báo đã tiến hành tính toán bộ số liệu hình thành lệnh điều khiển, mô phỏng vòng điều khiển quỹ đạo bay bằng ngôn ngữ MATLAB - SIMMULINK. Sử dụng mô hình này có thể nghiên cứu đánh giá và kiểm chứng khả năng điều khiển quỹ đạo và một số tham số bay của TLĐH. 2. MÔ PHỎNG VÒNG ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO BAY CỦA MỘT TÊN LỬA ĐỐI HẢI GIẢ ĐỊNH BẰNG MATLAB – SIMULINK Đối tượng nghiên cứu là một TLĐH giả định kiểu Kh-35E có sơ đồ dạng chữ “X” có quỹ đạo bay trong không gian bao gồm các giai đoạn: phóng, bay hành trình (ôtônôm) và tự dẫn. Chuyển động của TLĐH được mô tả bằng 16 phương trình vi phân [1]. Thuật toán, lệnh điều khiển và mô hình toán quá trình tự dẫn vào mục tiêu của TLĐH đã được trình bày trong các tài liệu [2], [3]. Để hình thành lệnh điều khiển tên lửa, hệ thống điều khiển phải thực hiện một loạt các thuật toán tính toán dựa trên các thông số của quỹ đạo mong muốn và tín hiệu từ các cảm biến thể hiện quỹ đạo hiện tại của tên lửa trong không gian. Kết quả đầu ra của một loạt các thuật toán tính toán đó là lệnh điều khiển được cấp tới từng cánh lái của tên lửa. Sau đây trình bày cụ thể quá trình tạo lệnh điều khiển cánh lái tên lửa trong từng giai đoạn bay trong không gian của tên lửa kiểu Kh-35E. 2.1. Tính toán lệnh điều khiển các kênh a. Giai đoạn phóng và bay hành trình [3,4]: * Kênh điều khiển độ cao - Lệnh điều khiển cánh lái có dạng:  С  zзад  KzWT ( s) (1) Trong đó: K - Hệ số truyền theo tốc độ góc gật Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 11  Tên lửa & Thiết bị bay z là tốc độ góc của tên lửa theo kênh cao, đo được từ cơ cấu cảm biến con quay. WT (s) - Hàm số truyền của bộ lọc chống dao động uốn thân trong kênh độ cao (tương đương khâu quán tính). zзад - Tốc độ góc cho trước theo kênh cao. n y .g  zзад  K z . (2) V Kz - hệ số tỷ lệ; g - gia tốc trọng trường; V - vận tốc tên lửa. ny - quá tải yêu cầu cho trước của tên lửa trong mặt phẳng đứng, trong các giai đoạn bay khác nhau sẽ được tính như sau: Giai đoạn phóng: n y  К нс .Н  К нс .Н (3) К нс , К нс - các hệ số điều khiển Giai đoạn bổ nhào: ny  К .(  огр ) (4) К - hệ số điều khiển  - góc chúc góc của tên lửa, đo được bằng hệ thống cảm biến con quay. огр - góc bổ nhào tới hạn Giai đoạn bay hành trình độ cao H1: n y  1  К Н .Н  К Н .Н  К . H .dt (5)  H Giai đoạn bay hành trình độ cao H2: H зад  H 2  H уст (6) n y  1  К Н .Н  К Н .Н  К . H .dt (7)  H Trong đó: H  H  H зад (8) К Н , К Н , К - các hệ số điều khiển  H H - sai lệch độ cao thực tế so với độ cao chương trình H - độ cao thực tế của tên lửa (đo được từ hệ thống dẫn đường quán tính và đo cao vô tuyến, và được xử lý bằng thuật toán liên kết AK: xác định độ cao bay H và tốc độ thay đổi độ cao của tên lửa so với bề mặt trung bình của mặt biển có tính tới cấp sóng [3,4]) 12 N.Đ. Thành, “Mô phỏng động lực học vòng điều khiển… tên lửa đối hải KH-35E.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Н - đạo hàm của độ sai lệch độ cao; H уст - độ cao bù ảnh hưởng của bề mặt sóng biển; H зад - độ cao chương trình  50t  0 .5 t  0 .5 s ...