Động học bay và nguyên lý dẫn khí cụ bay điều khiển một kênh

Động học bay và nguyên lý dẫn khí cụ bay điều khiển một kênh – Tô Văn Dực

Các khí cụ bay phổ biến như máy bay, vệ tinh nhân tạo – được điều khiển trong không gian theo ba kênh: kênh hướng, kênh độ cao và kênh ổn định khí cụ bay xung quanh trục dọc Ox, của nó (kênh cren). Động học bay và điều khiển các loại khí cụ bay này đã được đề cập nhiều trong các tài liệu của nước ngoài, đặc biệt là Mỹ và Nga. Song, đối với loại khi cụ bay điều khiển một kênh (KCBĐKMK) là loại chỉ có một kênh lái nhưng điều khiển được hai chiều chuyển động theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng. Trong bối cảnh nước ta hiện nay, nhu cầu nghiên cứu xây dựng lý thuyết động học bay và điều khiển khi cụ bay một kênh là cấp thiết và có một ý nghĩa quan trọng. Chính vì vậy Hội đồng Khoa học tự nhiên, Bộ Khoa học- Công nghệ đã cho mở để tài “Nghiên cứu chuyển động cơ học trong không gian 3 chiều của thiết bị bay điều khiển một kênh”. Tên tiếng Anh: Investigation of dimensionnal moument of one – channel controlled flight vehicle. Cuốn sách “Động học bay và nguyên lý dẫn khi cụ bay điều khiển một kênh”, tên tiếng Anh: “Flight Dynamic and principle for Guiding one channel controlled aerial vehicle”, được viết trên cơ sở tổng kết một số kết quả nghiên cứu của các tác giả thuộc đề tài và một số tác giả khác trong và ngoài nước. Cuốn sách gồm có 6 chương.

Chương I: Cơ sở lý thuyết điều khiển tối ưu. Chương này giới thiệu các phương pháp điều khiển tối ưu hiện đại theo các tiêu chuẩn khác nhau, phân tích các phương pháp đó và chỉ ra việc áp dụng nguyên lý điều khiển cực đại Pontriagin là phù hợp cho việc giải bài toán tối ưu tìm luật điều khiển khí cụ bay.

Chương II: Luật điều khiển và phương trình trạng thái của khi cụ bay điều khiển một kênh. Chương này phân tích các phương trình động học bay, lập bài toán điều khiển khí cụ bay có một kênh lại và giải bài toán đó. Kết quả chứng minh được luật điều khiển cánh lái của khí cụ bay điều khiển một kênh tuân theo hàm số dấu. Luật này cho phép điều khiển khi cụ bay hoặc theo nguyên lý tác động nhanh, hoặc theo sai số. Như đó chất lượng hệ thống được nâng cao. Luật này có thể áp dụng cho các đối tượng khác mà trong vòng điều khiển phần tử đo có dạng phi tuyến.

Chương III: Khảo sát đặc tính động học của khí cụ bay điều khiển một kênh. Ở đây đã nêu lên các phương pháp dẫn được áp dụng trong thực tế để dẫn khí cụ bay điều khiển một kênh, mối quan hệ lý tưởng giữa khi cụ bay và đối tượng quan sát cơ động để xác định các tham số điều khiển. Giải bài toán dao động xung quanh tâm khối của khí cụ bay, phân tích biến thiên của mômen điều khiển khi một số tham số thay đổi, phương pháp khử dao động khi cụ bay trong quá trình điều khiển và xây dựng sơ đồ cấu trúc điều khiển khi cụ bay một kênh.

Chương IV: Phương pháp xử lý tín hiệu trên khí cụ bay điều khiển một kênh. Chương này phân tích phương pháp xác định tọa độ tức thời của đối tượng quan sát và khí cụ bay, đặc trưng nhiễu trên máy đo sai số điều khiển, phương pháp lọc tín hiệu trên nền nhiễu bằng việc thiết lập mạch lọc Kalman-Biuxi. Phần sau của chương này trình bày cách tạo tín hiệu hàm số dấu và cách chọn các tham số để hệ số lệnh điều khiển luôn luôn tiệm cận tuyến tính.

Chương V: Các đặc trưng khối lượng, khi động và động lực của khí cụ bay điều khiển một kênh. Trong chương đã chỉ ra các công thức tính các hệ số khí động học của khí cụ bay điều khiển một kênh

Chương VI: Mô phỏng hoạt động của hệ thống điều khiển khí cụ bay điều khiển một kênh. Chương này trình bày phương pháp mô phẳng, khảo sát các hệ thống điều khiển và quá trình bảm đối tượng quan sát cơ động của khí cụ bay tự dẫn thụ động theo phương pháp tiếp cận tỷ lệ và điều khiển từ xa ba điểm.

Đây là cuốn sách phục vụ cho công tác đào tạo các chuyên gia làm việc trong lĩnh vực điều khiển, tự động hoá, kỹ thuật đo lường, kỹ thuật hàng không và điều khiển từ xa. Tham gia biên soạn cuốn sách có các tác giả:

Tô Văn Dực chủ biên cùng Nguyễn Văn Sơn biên soạn các chương I, II, III, IV, VI.

Phạm Vũ Uy biên soạn chương V.