Phương pháp xác định tham số đầu vào cho hệ điều khiển bám của các khẩu đội pháo phòng không cơ động trong chế độ dừng bắn

Bài báo đề cập tới vấn đề xác định các tham số đầu vào cho hệ điều khiển bám của các khẩu đội pháo phòng không cơ động hoạt động trong hệ thống điều khiển hỏa lực tập trung ở chế độ dừng bắn. Các tham số đầu vào được xác định từ các tham số phần tử bắn thông qua việc chuyển hệ tọa độ bằng phương pháp ma trận cosin định hướng. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp xác định tham số đầu vào cho hệ điều khiển bám của các khẩu đội pháo phòng không cơ động trong chế độ dừng bắn Nghiên cứu khoa học công nghệ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THAM SỐ ĐẦU VÀO CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN BÁM CỦA CÁC KHẨU ĐỘI PHÁO PHÒNG KHÔNG CƠ ĐỘNG TRONG CHẾ ĐỘ DỪNG BẮN Trần Ngọc Bình1*, Nguyễn Vũ2 Tóm tắt: Bài báo đề cập tới vấn đề xác định các tham số đầu vào cho hệ điều khiển bám của các khẩu đội pháo phòng không cơ động hoạt động trong hệ thống điều khiển hỏa lực tập trung ở chế độ dừng bắn. Các tham số đầu vào được xác định từ các tham số phần tử bắn thông qua việc chuyển hệ tọa độ bằng phương pháp ma trận cosin định hướng. Các tham số của phần tử bắn được xác định bằng thuật toán tính toán đường đạn, bằng phương pháp hình học giải tích và lượng giác. Các kết quả nhận được cung cấp đầy đủ các tham số cho hệ truyền động bám của pháo phòng không. Từ khóa: Điều khiển hoả lực, Điều khiển bám, Ma trận cosin định hướng, Tham số phần tử bắn. 1. MỞ ĐẦU Hiện nay, việc đưa pháo phòng không (PPK) lên phương tiện cơ động đang là nhu cầu cấp thiết và đang được triển khai trong các chương trình cải tiến vũ khí. Để đáp ứng khả năng tác chiến ban đêm và nâng cao độ chính xác, khả năng bắn các mục tiêu bay thấp, tốc độ lớn, các PPK được tích hợp trong một hệ thống chỉ huy hỏa lực tập trung [1]. Để điều khiển các khẩu đội trong hệ thống cần biết các góc phương vị, góc tà và góc hướng của nó. Đối với các hệ thống PPK bán tự động, pháo thủ sẽ điều khiển pháo và thông qua sai số giữa vị trí góc mong muốn và vị trí góc thực tế, pháo thủ sẽ điều khiển pháo sao cho sai số này được khử đi [2]. Để có các tham số này cho các khẩu pháo đặt phân tán cần có giải pháp chuyển đổi giá trị góc trong các hệ tọa độ khác nhau, giải pháp này đã được đề xuất trong[3]. Đối với các hệ thống điều khiển bám tự động, để đảm bảo chất lượng điều khiển, giá trị ví trí góc là chưa đủ mà cần thêm giá trị vị trí góc, giá trị vận tốc góc và gia tốc góc của từng kênh điều khiển. Giá trị góc phương vị và góc tà được tính toán theo thuật toán tính toán phần tử bắn [1] dựa trên đặc tính đường đạn của đạn pháo và các tham số chuyển động của mục tiêu. Giá trị vận tốc góc và gia tốc góc được xác định bằng việc lấy đạo hàm bậc 1 và bậc 2 của giá trị phần tử bắn, điều này dẫn tới các giá trị này đều có sai số và chứa nhiễu bất định gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng điều khiển, chính vì vậy cần xây dựng phương pháp xác định các giá trị này một cách trực tiếp, tính toán được dựa trên các số liệu đo lường của hệ thống. Các vấn đề này sẽ được giải quyết trên cơ sở của hình học giải tích, lượng giác và phép chuyển đổi hệ tọa độ trên cơ sở ma trận cosin định hướng [4] theo phương pháp được trình bày dưới đây. 2. XÁC ĐỊNH CÁC GÓC Ơ-LE CỦA HỆ TỌA ĐỘ ĐẾ PHÁO TRÊN CƠ SỞ CÁC SEN SƠ ĐO NGHIÊNG VÀ ĐO HƯỚNG Hệ tọa độ mặt đất đế pháo là hệ tọa độ có tâm là tâm của đế pháo, trục hướng về hướng bắc, trục hướng về hướng đông, trục vuông góc với mặt phẳng và cùng với trục và tạo thành một tam diện thuận. Hệ tọa độ đế pháo là hệ tọa độ có tâm là tâm của đế pháo (trùng với tâm của hệ tọa độ mặt đất đế pháo), trục là trục dọc của đế pháo, trục hướng lên trên và vuông góc với mặt phẳng đế pháo, trục vuông góc với mặt phẳng và cùng với các trục và tạo thành một tam diện thuận. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 61  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Hệ tọa độ đế pháo nhận được bằng cách quay hệ tọa độ mặt đất đế pháo theo ba góc liên tiếp như sau:Quay quanh trục một góc ta được hệ tọa độ mới ; sau đó quay theo trục một góc ta được hệ tọa độ ; cuối cùng quay quanh trục một góc ta được hệ tọa độ . Như vậy, ma trận định hướng giữa hai hệ tọa độ được xác định như sau: = . . (1) Đặt lần lượt: = ; = ; = ; = ; = ; = ; Ta có: 0 − 0 1 0 0 = 0 1 0 ; = 0; = 0 − − 0 0 0 1 0 − = − + + (2) + − − + Một điểm nằm trong hệ tọa độ có tọa độ là , , sẽ có tọa độ trên hệ được xác định như sau: = (3) Với: − + + = − (4) − + − + Lấy điểm là điểm cuối của véc tơ đơn vị nằm trên trục thì tọa độ của sẽ là [1,0,0] . Khi đó tọa độ hình chiếu của nó lên các trục , , lần lượt là: = = ...