1. Trang Chủ
  2. Tự động hoá
  3. Nâng cao chất lượng ổn định đường ngắm và bám sát mục tiêu cho hệ điều khiển hỏa lực của pháp phòng không ZU33mm-2N cải tiến

Nâng cao chất lượng ổn định đường ngắm và bám sát mục tiêu cho hệ điều khiển hỏa lực của pháp phòng không ZU33mm-2N cải tiến

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng thuật toán tổng hợp bộ điều khiển trên cơ sở nhận dạng nhiễu có tính đột biến bằng mô hình song song cho hệ điều khiển hỏa lực của pháo phòng không ZU33mm-2N cải tiến. K Kỹỹ thuật điều khiển & Điện tử NÂNG CAO CH ẤT LƯ CHẤT LƯỢNG ỢNG ỔN ĐỊNH Đ ĐƯỜNG ỜNG NGẮM V VÀ À BÁM SÁT M MỤC ỤC TIÊU CHO H HỆ Ệ ĐIỀU KHIỂN HỎA LỰC CỦA PHÁO PHÒNG KHÔNG ZU23MM ZU23MM-2N 2N C CẢI ẢI TIẾN Tr Trần ần Ngọc B ình1*, V Bình ũ Quốc Huy1, Nguy Vũ ễn Vũ2 Nguyễn tắt: Bài báo

Thể loại Tài liệu miễn phí Tự động hoá

Số trang 9

Ngày tạo 9/14/2019 2:08:25 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.59 M

Tên tệp

Tải Nâng cao chất lượng ổn định đường ngắm và bám sát ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. K Kỹỹ thuật điều khiển & Điện tử NÂNG CAO CH ẤT LƯ CHẤT LƯỢNG ỢNG ỔN ĐỊNH Đ ĐƯỜNG ỜNG NGẮM V VÀ À BÁM SÁT M MỤC ỤC TIÊU CHO H HỆ Ệ ĐIỀU KHIỂN HỎA LỰC CỦA PHÁO PHÒNG KHÔNG ZU23MM ZU23MM-2N 2N C CẢI ẢI TIẾN Tr Trần ần Ngọc B ình1*, V Bình ũ Quốc Huy1, Nguy Vũ ễn Vũ2 Nguyễn tắt: Bài báo trình bày kết Tóm tắt: ết quả nghi nghiên ên cứu cứu ứng dụng thuật thuật toán tổng hợp bộ điều đi ều khiển trên cơ ssở ở nhận dạng nhiễu có tính đột biến bằng mô hhình ình song song [4] cho hệhệ điều khiển hỏa lực của pháo ph phòng òng không ZU23mm ZU23mm--2N 2N ccải ải tiế tiến. n. Kết Kết quả mô phỏng cho thấy chất llư phỏng ợng hệ thống đđư ượng ược ợc cải thi thiện ện rrõõ rệt rệt về sự ổn định đđường ờng ngắm và ngắm và bám sát so vvới ới thuật toán PIDV hiện tại. Sự ảnh hhưởng ởng của góc nghi nghiêng êng sàn xe và nhi nhiễu ễu đột biến do phát bắn đđược ợc chế áp hohoàn àn toàn. K Kết ết quả nghi ên cứu nghiên cứu khẳng định khả năng ứng dụng ph khẳng phùù hợp hợp của bộ điều khiển phi tuyến tr trên ên cơ ssở ở chế độ ộ trượt tr ợt và và đánh giá nhi ễu, đặc biệt llàà nhi nhiễu, nhiễu ễu có tính đột biến bằng mô hhình ình mẫu mẫu cho lớp lớp đối ttư ượng ợng pháo phphòng òng không ZU23mm-2N ZU23mm 2N đang đư được ợc hiện đại hóa, trang bịị trong quân đội ta. Từ khóa:: Pháo phòng không ừ khóa không; ZU23mm-2N ZU23mm 2N; SMC; SMC; PIDV; PIDV Ổn định đư đường ờng ng ngắm;; Bám sát sát; Nhiễu Nhiễu đột biến. 1. M MỞ Ở ĐẦU Trong đi điều ều kiện chiến tranh công nghệ cao, chủ yếu tác chiến ban đđêm, êm, ttốc ốc độ mục tiêu llớn, ớn, ZU23mm ZU23mm-2N 2N th thếế hệ quay tay vvàà ngngắm ắm bắn bằng kính quang học [9] không ccòn òn đáp ứng yêuyêu ccầu ầu thực tế. Để nâng cao tính năng cho llo oại ại pháo ph phòng òng không này, Quân đội ội ta đđãã nghiên ccứu ứu cải tiến vvàà trang bị bị trực tiếp hệ thống quang điện tử (các loại loại kính ngắm ngày, đêm) cùng thi thiết ết bị đo xa laser llên ên ttừng ừng khẩu pháo, đặt tr trên ên xe cơ gigiới ới quân sự. Hệ thống ống truyền động tầm, hhướng ớng của khối qu quang ang điện điện tử vàvà kh khối ối điều khiển đđường ờng ngắm được bổ sung hệ điều khiển servo đồng bộ với thuật toán điều khiển dựa tr được trên ên luật PID kinh luật điển, ển, ví dụ nh nhưư PI, PIV, PIDV,… [3]. Ưu đi điểm ểm của các luật điều khiển tựa PID llàà ddễễ tổng hợp ợp vvàà không khó th thểể hiện kỹ thuật. Tuy nhiên, nhiên các bộbộ điều khiển nnàyày chỉ chỉ đảm bảo chất lượng ợng hệ thống ở mức độ chấp nhận đđư ược ợc trong quá tr trình ình ổn định đđưường ờng ngắm vvàà bám sát khi đđạn ạn ra khỏi nnòng. òng. K Kết ết quả bắn thực nghiệm mục ti tiêu êu mmặt ặt đất cho thấy khi có nhiễu đột biết ết do phát bắn, tỉ lệ đạn văng ra khỏi khỏi mục ti tiêu êu tương đđốiối lớn [7]. B Bài ài báo này trình bày kết ết quả nghi nghiên ên cứu cứu ứng dụng thuật toán điều khiển thực hiện trong [4], áp dụng cho đối tượng ợng PPK ZU23mm ZU23mm-2N 2N nh ằm nâng cao chất llư nhằm ượng ợng ổn định đđườngờng ngắm vvàà bám sát m mục ục tiêu ccủa ủa hệ thống, đặc biệt biệt,, khi khi hệ hệ thống chịu tác động của nhiễu phát bắn vvàà ssự ự không cân bằng ằng của mặt phẳng ssàn àn xe. 2. C CẤU ẤU TRÚC HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG CỦA ZU23MM 2N ZU23MM-2N Điều khiển bám trong hệ thống điều khiển hỏa lực thực hiện trong thời gian thực với tọa Điều độ ộ của mục ti tiêu êu thư thường ờng llàà ttọa ọa độ ộ cầu đđược ợc tính toán vvàà là đầu đầu vvào ào đi điều ều khiển cho hệ thống ới hai tham số chính llàà góc tà  cùng góc phương vvị β với với ới tâm quay llàà tâm hệ hệ hỏa lực. H Hình ình 1 th thểể hiện cấu trúc của hệ truyền động điện điều khiển hỏa lực rút gọn [8]. [8]. Hình 11. C Cấu ấu trúc hệ điều khiển hỏa lực ZU23mm ZU23mm-2N 2N cải cải tiến tiến. 26 T. N. Bình, V. Q. Huy, N. V Vũ, ũ, “Nâng cao chất llượng ợng ổn định… ZU23mm 2N cải ZU23mm-2N tiến.”” cải tiến.
  2. Nghiên cứu khoa học công nghệ Trong hình 1, khối tính toán phần tử bắn (PTB) nhận giá trị góc từ trung tâm điều khiển cùng giá trị các sen sơ đo nghiêng và đo góc hướng để tính toán đưa ra góc phần tử bắn cho kênh tầm và kênh hướng; khối tạo lệnh điều khiển nhận giá trị góc từ khối tính toán PTB so sánh với giá trị góc đo được từ kênh tầm và kênh hướng tạo lệnh điều khiển để hệ truyền động thông qua khối điều khiển công suất (ĐKCS) luôn bám theo giá trị góc nhận được theo thời gian thực. Khối điều khiển truyền động bám thực hiện triệt tiêu sai lệch giữa giá trị góc nhận được với giá trị góc phản hồi từ hệ truyền động trong thời gian ngắn nhất. 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ZU23MM-2N Hệ truyền động bám của PPK ZU23mm-2N cải tiến gồm 2 kênh điều khiển: kênh tà và kênh phương vị. Đây là một hệ phi tuyến bất định điển hình. Tính bất định của hệ thống liên quan đến sự tác động xuyên chéo giữa các kênh, sự không xác định của mô men quán tính khối phương vị và sự ảnh hưởng của lực bắn gây nên hiện tượng rung giật. Nếu xem thành phần mô men quán tính của khối tà với trục quay phương vị như là một thành phần nhiễu bất định, mô hình động học của pháo ZU23mm-2N bao gồm 2 kênh truyền động tà và phương vị được điều khiển độc lập. 3.1. Tham số mô hình động lực học kênh truyền động tà Phương trình động học của hệ truyền động tà được mô tả bằng phương trình: à( ) ̈ + à ̇+ à( , ) + à( ) = à (1) Với: à là mô men đầu vào; à ( ) là mô men quán tính, phụ thuộc vào góc tà của nòng pháo; à là hệ số ma sát nhớt; à ( , ) là mô men do lực trọng trường gây ra, phụ thuộc vào các góc Ơle giữa hệ tọa độ nòng pháo với hệ tọa độ mặt đất; à ( ) là mô men cản do ma sát và nhiễu không có quy luật. Thực tế, mô men quán tính của hệ truyền động tà thay đổi rất nhỏ trong quá trình góc tà thay đổi do có sử dụng lò xo cân bằng mô men do trọng lực gây ra. Mô men lực trọng trường thay đổi do trọng tâm của kênh tà thay đổi theo góc tà nằm ở lân cận 0 với giới hạn trong dải: ( ) = ( )< (2) Trong đó: Mg(ε) là mô men do lực trọng trường gây ra; mt là khối lượng kênh tà; l là khoảng cách từ trọng tâm đến tâm quay của kênh tà; g là gia tốc trọng trường; ε là góc tà. Đặt: = là góc tà; = ̇ là tốc độ góc tà. Từ phương trình (1), động lực học hệ truyền động tà được mô tả bằng hệ phương trình vi phân: ̇ = (3) ̇ = + + ( , )+ à à Với: =− ; = ; à =− [ ( )+ à( )] à à à Việc xác định tham số của hệ (3) trên cơ sở hệ truyền động đã được lắp đặt trên pháo. Bằng thực nghiệm, bộ tham số xác định được như sau: = 350( ); = 9,8( / ); l = 0,1(m) (4) à = 2,5028; à = 25,3235 ( ); = 25( ) Thay các tham số vào (3), phương trình động lực học hệ truyền động tà là: ̇ = (5) ̇ = −0.0988 + 0.0395 à − 13.5447cos ( ) − 0.0395 à 3.2. Tham số mô hình động lực học kênh truyền động phương vị Gắn các hệ tọa độ lên cơ hệ của pháo bao gồm: hệ tọa độ mặt đất (g), hệ tọa độ đế pháo (d), hệ tọa độ mâm pháo (m), hệ tọa độ nòng pháo (n) tương tự như [5]. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 49, 06 - 2017 27
  3. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Góc quay giữa hệ tọa độ nòng pháo với hệ tọa độ đế pháo là ( , ). Góc quay giữa hệ tọa độ đế pháo và hệ tọa độ mặt đất là ( , , ). Giả thiết: - Trọng tâm mâm pháo nằm trên trục quay của góc phương vị; - Mô men quán tính của khối tà theo các trục của hệ tọa độ nòng pháo đều được xác định, ký hiệu lần lượt là à , à , à ; - Khối lượng phần quay theo góc tà là ; - Mô men quán tính của khối phương vị (không bao gồm phần quay theo góc tà) đã biết và ký hiệu là ; - Trọng tâm của phần quay theo góc tà nằm trên trục nòng pháo và cách tâm quay một khoảng là ; Từ các giả thiết trên, ta có: ( )= + à sin + à cos (6) Hệ truyền động phương vị với mô hình động học dưới dạng sau: ( ) ̈+ ̇+ ( , ) + ( ) = (7) Với: là mô men đầu vào; ( ): Mô men quán tính, phụ thuộc vào góc của hệ truyền động tà; : Hệ số ma sát nhớt; ( , )= . . là mô men do lực trọng trường gây ra; ( là góc giữa trục của hệ tọa độ mâm pháo với mặt phẳng OXgZg của hệ tọa độ mặt đất). ( ): Mô men cản do ma sát và nhiễu không có quy luật. Việc xác định được thực hiện như sau: - Xác định ma trận DCM giữa hệ tọa độ mâm pháo (m) với hệ tọa độ mặt đất (g) ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ = có các phần tử xác định theo [5]; ∗ ∗ ∗ - Lấy điểm nằm trên trục sao cho có độ dài đơn vị; - Xác định điểm trong hệ tọa độ mặt đất: ∗ ∗ ∗ ∗ 0 = ∗ ∗ ∗ ∗ = 0 ⇒ = ∗ ∗ ∗ ∗ 1 = = = ∗ = − sin (8) Như vậy: ( , )= ( )( − sin ) (9) Đặt: = là giá trị góc phương vị; = ̇ là vận tốc góc phương vị, hệ truyền động phương vị có thể viết dưới dạng: ̇ = (10) ̇ = + + ( , )+ Với: = − ( ); = ( ); =− () ( ) (11) ( , )= . ( )( − sin ) Trong (11), mặc dù ( ) tuy có thay đổi nhưng luôn xác định được theo (6), vì vậy, để đơn giản khi viết ở đây sử dụng ký hiệu = ( ) như một tham số rõ ràng, không còn là bất định. 28 T. N. Bình, V. Q. Huy, N. Vũ, “Nâng cao chất lượng ổn định… ZU23mm-2N cải tiến.”
  4. Nghiên cứu khoa học công nghệ Thành phần = ( ) và à sin + à cos là tham số bất định, do chúng đều là thành phần phụ thuộc vào . Các thành phần bất định này sẽ được đưa vào ( , ). Dựa vào hệ truyền động đã lắp đặt trên pháo, bộ tham số xác định được: = 2,5028; = 25( ) (12) = 106 + ( ); | | < 100 ( ) = 350( ); = 0,1 ( ); = 9,8 / Phương trình động lực học hệ truyền động phương vị: ̇ = (13) ̇ = −0.0236 + 0.0094 − ( , ) − Với: ( , ) = 343 ( )( − sin ). 4. TỔNG HỢP HỆ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ZU23MM-2N 4.1. Tổng hợp thuật toán điều khiển Hai hệ truyền động giống hệt nhau về cấu trúc và có cùng yêu cầu đặt ra, vì vậy, phương pháp tổng hợp bộ điều khiển áp dụng chung cho cả hai hệ. Để đơn giản trong trình bày, phần này giới thiệu nội dung tổng hợp thuật điều khiển cho kênh tà. Chọn mặt trượt cho hệ truyền động kênh tà (3) dưới dạng: = + với >0 (14) Luật điều khiển trên cơ sở đánh giá nhiễu bất định cho hệ (3) đảm bảo chế độ trượt trên mặt = + = 0 được chọn theo [4]: = + + + (15) Trong đó: – Lượng điều khiển tương đương của hệ khi chưa chú ý tới nhiễu; – Lượng điều khiển bổ sung, tỷ lệ với độ lệch của hệ thống khỏi mặt trượt; – Lượng điều khiển bù nhiễu; > 0 là đại lượng sẽ được xác định dưới đây. Tín hiệu điều khiển tương đương: = − [( + ) + ] (16) Lượng điều khiển bù nhiễu: =− (∙); = (17) (∙) là nhiễu được đánh giá theo mô hình song song [4]: (∙) = ̇ − − (18) Với: = − ; = − là các biến sai lệch giữa trạng thái của mô hình mẫu ( , ) với trạng thái của đối tượng ( , ). Khi đó bộ điều khiển (4.2) có dạng: = − [( + ) + ]+ + (∙) + (19) 4.2. Phân tích tính ổn định Vì > 0, điều kiện cần và đủ để tồn tại chế độ trượt trên mặt S trùng với điều kiện ổn định của hệ (3), (14), (15), (16), (17), (18), (19). Chọn hàm Lyapunov cho hệ (3.3) có dạng: 1 (20) = 2 Đạo hàm theo thời gian của hàm (4.7) dọc theo quỹ đạo của hệ thống (3.3) sẽ là: ̇ = . ̇= ( ̇ + ̇ ) (21) [ + + + (∙)] + = + (∙) + + Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 49, 06 - 2017 29
  5. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Để hệ (3) ổn định, cần đảm bảo cho ̇ < 0. Thay thế (16) vào (21): [ + + + (∙)] ̇ = 1 − [( + ) + ]+ (∙) + + = [ (∙) − (∙) − −( ) ] =− + [ (∙) − (∙) − ( ) ] ̇ Để < 0 thì cần đảm bảo thỏa mãn điều kiện (22) dưới đây. (∙) − (∙) − ( ) ≤0 (22) - Trường hợp S = 0, điều kiện (22) luôn thỏa mãn. (∙) (∙) - Khi S > 0: [ (∙) − (∙)] − (b δ) < 0 => δ > (∙) (∙) - Khi S < 0: −[ (∙) − (∙)] − (b δ) < 0 => δ > − Gọi ∆ = | (∙) − (∙)| là giá trị lớn nhất của sai lệch đánh giá nhiễu (∙). Khi đó, để thỏa mãn (22) chỉ cần chọn: ∆ (23) δ> Như vậy, nếu biết được giá trị lớn nhất của sai lệch đánh giá nhiễu (∙), luật điều khiển (15) sẽ đảm bảo cho hệ thống (4) ổn định. 5. MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM 5.1. Thông số mô phỏng và chỉ tiêu kỹ thuật Theo các nghiên cứu [1], [3], sự rung giật trong khi bắn liên thanh tạo ra sự thay đổi về góc của pháo với chu kỳ 0,7s và biên độ đỉnh – đỉnh không vượt quá 10mrad. Do vậy, ở đầu ra góc tà và góc phương vị sẽ được cộng thêm thành phần nhiễu này. Hộp số Harmonic không bị biến dạng đàn hồi và được chọn với khe hở dưới 5mrad (khoảng 15 phút góc). Khe hở này được đưa trực tiếp vào góc đầu ra. Động cơ truyền động có mô men xoắn 2,39Nm. Tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục nòng pháo cho cả hai kênh tà và phương vị là 300 lần, do vậy mô men điều khiển được giới hạn ở giá trị 717 (Nm). Tốc độ góc lớn nhất (600/s) được đưa vào khâu giới hạn vận tốc góc với giá trị tới hạn 1.0472 (rad/s). Tốc độ bám sát lớn nhất (150/s) được thể hiện thông qua tín hiệu đầu vào bám với tần số tới hạn 0.2618 (rad/s). Giới hạn góc tà trong dải -50 đến +870; góc phương vị quay 3600, được quy về chu kỳ - 180 đến +1800. 0 Bảng 1. Chỉ tiêu kỹ thuật và thông số thực hiện mô phỏng. STT Chỉ tiêu và thông số Đơn vị Giá trị 1 Thời gian quá độ s 2 2 Sai lệch góc tà, góc phương vị mrad 3 0 3 Tốc độ góc lớn nhất /s 60 0 4 Tốc độ góc bám sát lớn nhất /s 15 5 Giới hạn góc tà độ -5 ÷ 87 6 Giới hạn góc phương vị độ -180÷ 180 7 Mô men xoắn đầu trục động cơ Nm 2,39 8 Tỉ số truyền mô men lần 300 9 Mô men xoắn cực đại Nm 717 10 Chu kỳ rung giật khi bắn s 0,7 11 Biên độ rung giật khi bắn mrad 10 12 Trọng lượng viên đạn g 190 30 T. N. Bình, V. Q. Huy, N. Vũ, “Nâng cao chất lượng ổn định… ZU23mm-2N cải tiến.”
  6. Nghiên cứu khoa học công nghệ 13 Gia tốc đầu nòng m/s2 980 14 Góc nghiêng dọc của sàn xe độ 5 15 Góc nghiêng ngang của sàn xe độ 5 5.2. Thông số bộ điều khiển Chọn = 700, = 50, δ = 500, bộ điều khiển kênh tà có dạng: à =− . [(50 + 0.0988) ] + 700 + 500 Với = 50 + Chọn = 375, = 105, δ = 500, bộ điều khiển kênh phương vị có dạng: =− [(105 + 0.0236) ] + 375 + 500 . Với = 105 + 5.3. Mô phỏng thuật toán với bài bắn mục tiêu bay vào trận địa Trong huấn luyện bộ đội, mục tiêu thường bay vào trận địa với vận tốc và độ cao không đổi. Trong phần này, nhóm tác giả mô phỏng các thuật toán theo quỹ đạo của mục tiêu được đưa vào huấn luyện thực tế. Quá trình mô phỏng sử dụng kết quả tính tốc độ góc và gia tốc góc mục tiêu trong [6]; kết quả xử lý số liệu góc nghiêng của sàn xe trong [2] và [5]. 5.3.1. Tham số mục tiêu mô phỏng Giả sử mục tiêu bay bằng vào trận địa với các tham số đo được tại thời điểm = 0 và = 1 lần lượt là: = 1500 ; = 11,537 ; = 106,1 ; = 1300 ; = 13,288 ; = 105,5 . Các tham số chuyển động của mục tiêu được xác định như sau [6]: ℎ = 300 ; = 200 / ; = 86,1 ; = 100 = (Cự ly đường đáy ngắn nhất). a) Góc tà b) Góc phương vị Hình 2. Góc của mục tiêu theo cự ly đường đáy. Trên hình 2, ở cự ly đường đáy xa hơn 800m, góc của mục tiêu không thay đổi nhiều. Càng vào gần tâm trận địa, góc của mục tiêu càng lớn. Góc của mục tiêu đạt cực đại ở cự ly đường đáy gần nhất 100m. Cự ly tiêu diệt mục tiêu ở 800-1000m. 5.3.2. Mô phỏng với thuật toán PIDV a) Sai lệch góc bám b) Mô men điều khiển Hình 3. Sai lệch góc và mô men điều khiển theo thuật toán PIDV. PIDV là một thuật toán tổng hợp bộ điều khiển trên nền bộ điều khiển PID kinh điển, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 49, 06 - 2017 31
  7. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử trong đó, bổ sung một khâu truyền thẳng với đầu vào là tốc độ của tín hiệu bám thông qua một hệ số tốc độ Kv [3]. Bộ điều khiển này hiện đang sử dụng rất phổ biến trong các đài quan sát bắt bám mục tiêu đang được trang bị trong quân đội. Bộ điều khiển tà: KP = 10000 ; KI = 0,1; KD = 1000; Kv = 850. Bộ điều khiển phương vị: KP = 15000 ; KI = 0,1; KD = 1500; Kv = 1800. Kết quả mô phỏng trên hình 3a cho thấy khi không chịu tác động của phát bắn, sai lệch bám góc của hệ thống được đảm bảo trong dải ± 2mrad. Tuy nhiên, ở thời điểm tiêu diệt mục tiêu, nhiễu đột biến làm cho đường ngắm của pháo có thể bị văng ra khỏi tâm mục tiêu từ 6-8mrad. 5.3.3. Mô phỏng với thuật toán đề xuất a) Sai lệch góc bám b) Mô men điều khiển Hình 4. Sai lệch góc và mô men điều khiển theo thuật toán đề xuất. Nhận xét: Hình 4a cho thấy thuật toán đề xuất đảm bảo sai số góc của hệ thống không vượt quá ±1,5mrad ngay cả chịu tác động của lực bắn. Hơn nữa, mô men điều khiển không bị rung (hình 4b). 5.4. Kết quả bắn đạn thật thử nghiệm hệ thống với bộ điều khiển PIDV 5.4.1. Bắn kiểm tra mục tiêu mặt đất cố định ở cự ly 400m và 1000m Bắn liên thanh một loạt, mỗi loạt 5 viên/nòng và bắn đồng thời cả hai nòng. Bia đặt cách miệng nòng 400m, và 1000m, vuông góc với trục nòng pháo. Bia căng cách mặt đất 4m. Kích thước bia 4m x 4m. Phân bố của viên đạn trúng bia trên hình 5. a) Cự ly 400m b) Cự ly 1000m Hình 5. Biểu diễn vị trí viên đạn trên mục tiêu cố định. Nếu ánh xạ hướng của viên đạn trúng mục tiêu trên vòng tròn lượng giác thì có thể tổng hợp kết quả bắn trong bảng 5.2. Bảng 2. Kết quả bắn mục tiêu cố định (x: Bắn trượt). Viên Hướng của Khoảng cách đến Sai lệch tà Sai lệch phương vị số viên đạn tâm bia (cm) (mrad) (mrad) Cự ly Cự ly Cự ly Cự ly Cự ly Cự ly Cự ly Cự ly 400m 1000m 400m 1000m 400m 1000m 400m 1000m 32 T. N. Bình, V. Q. Huy, N. Vũ, “Nâng cao chất lượng ổn định… ZU23mm-2N cải tiến.”
  8. Nghiên cứu khoa học công nghệ 1 6h30 11h 90 180 -2,2 0,8 -0,6 -0,4 2 7h 8h 70 120 -1,5 -0,3 -0,9 -0,6 3 11h 11h 50 70 1,1 0,4 -0,6 -0,2 4 11h 12 70 40 1,5 0,7 -0,9 0,0 5 1h 1h 120 100 2,6 1,0 1,5 0,6 6 3h30 x 60 x -0,4 x 1,4 x Nhận xét: - Bắn mục tiêu cố định ở cự ly 400m trúng 6/10 viên. - Bắn mục tiêu cố định ở cự ly 1000m trúng 5/10 viên. - Những viên không trúng mục tiêu do hệ thống chịu ảnh hưởng của sự rung giật khi bắn. 5.4.2. Bắn kiểm tra mục tiêu mặt đất di động ở cự ly 800m Bắn liên thanh một loạt, mỗi loạt 5 viên/nòng và bắn đồng thời cả hai nòng. Bia đặt cách miệng nòng 800m, di chuyển ngang trên đường ray bằng với vận tốc đều 4m/s. Sử dụng bia tiêu chuẩn kích thước 3m x 1,5m. Kết quả trúng 2/10 viên, phân bố như hình 4.5, tổng hợp trong bảng 5.3. Hình 6. Biểu diễn vị trí viên đạn trên mục tiêu di động. Bảng 3. Kết quả bắn mục tiêu di động ở cự ly 800m. Viên Hướng của Khoảng cách đến Sai lệch tà Sai lệch phương vị số viên đạn tâm bia (cm) (mrad) (mrad) 1 4h 33 -0,6 1,0 2 4h 36 -0,4 0,8 Kết luận: Kết quả bắn đạn thật cho thấy, bộ điều khiển PIDV đảm bảo cho hệ thống bắn mục tiêu cố định tốt hơn bắn mục tiêu di động. Trong dải sai số ±3mrad, xác suất bắn trúng bia cố định là 50%, xác suất trúng bia di động là 20%. Những viên đạn không trúng mục tiêu là do ảnh hưởng của sự rung giật khi bắn. Kết quả này tương đối trùng khớp với kết quả mô phỏng ở phần trên. Khi thực thi bộ điều khiển đề xuất thay thế cho bộ điều khiển PIDV hiện có trong hệ thống điều khiển hỏa lực ZU23-2N, sự rung giật khi bắn sẽ được hoàn toàn loại bỏ. 6. KẾT LUẬN Xuất phát từ thực tế thử nghiệm bắn đạn thật của đề tài cấp Bộ quốc phòng “Hệ thống tự động điều khiển hỏa lực cho PPK ZU23-2N phục vụ biển đảo”, bài báo đề xuất và khẳng định khả năng áp dụng phương pháp điều khiển theo chế độ trượt và nhận dạng nhiễu có tính đột biến bằng mô hình song song cho hệ tự động điều khiển hỏa lực pháo phòng không ZU23mm-2N, thay thế cho bộ điều khiển PIDV hiện có. Luật điều khiển đề xuất đã được chứng minh tính ổn định, mô phỏng kiểm chứng với tham số thực tế. Thuật toán tổng hợp có thể áp dụng trong các hệ thống điều khiển hỏa lực và bắt bám, trong cả trường hợp hệ chịu tác động của nhiễu đột biến. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 49, 06 - 2017 33
  9. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn chủ nhiệm và các thành viên của Đề tài cấp Bộ quốc phòng “Hệ thống tự động điều khiển hỏa lực cho PPK ZU23-2N phục vụ biển đảo” đã cung cấp chỉ tiêu kỹ thuật và cho phép sử dụng kết quả bắn thực nghiệm trong bài báo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Vũ Tuấn Anh và cộng sự, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe cơ sở để lắp đặt tổ hợp pháo-tên lửa phòng không tầm thấp”, Báo cáo tổng hợp, Đề tài độc lập cấp Nhà nước, 2014, Hà Nội. [2]. Vũ Quốc Huy, Trần Ngọc Bình, Đỗ Quảng Đại, “Thuật toán tính góc trục và góc bệ thiết lập cho đài quan sát phòng không cơ động”, Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, T10-2015, tr. 217-224. [3]. Nguyễn Vũ và cộng sự, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển truyền động”, Báo cáo tổng hợp, Đề tài CNN, Viện KHCNQS, 2008, Hà Nội. [4]. Cao Tiến Huỳnh, Nguyễn Vũ, Trần Ngọc Bình, Nguyễn Trung Kiên, “Tổng hợp hệ điều khiển theo chế độ trượt cho một lớp đối tượng bất định, dưới tác động của nhiễu”, Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, Số 37, T6-2015, tr. 53-60. [5]. Trần Ngọc Bình, Nguyễn Vũ, “Thuật toán xử lý số liệu phục vụ tích hợp hệ thống điều khiển hỏa lực cho cPPK 37mm-2N bắn trong hành quân”. Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, Số 31, T6-2014, tr. 100-103. [6]. Trần Ngọc Bình, Nguyễn Vũ, “Phương phác 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”, Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, Số 41, T2-2016, tr. 61-68. [7]. Phạm Tiến Dũng và cộng sự, “Hệ thống tự động điều khiển hỏa lực cho PPK ZU23- 2N phục vụ biển đảo”, Báo cáo tổng hợp, Đề tài Bộ Quốc phòng, 2016. [8]. Phạm Tiến Dũng, Nguyễn Vũ, “Xây dựng hệ thống điều khiển hỏa lực cho ZU23-2N phục vụ biển đảo”, Tạp chí Nghiên cứu KH-CNQS, Đặc san TĐH, T4-2014, tr. 155-160. [9]. Học viện PK-KQ, “Binh khí pháo phòng không 23mm”, Nhà xuất bản Quân đội, 2000. ABSTRACT IMPROVING QUALITY ON LIGHT OF SIGHT STABILIZATION AND TARGET TRACKING SYSTEM FOR FIRE CONTROL SYSTEM OF ZU23MM-2M In this article, the results of the research on the application of the controller synthesis algorithm on the basis of estimation of sudden external disturbace with parallel model [4] for the fire control system of anti-aircraft gun ZU23mm-2M are presented. The simulation results show that system quality is significantly improved on LOS stabilization and target tracking comparing to the current PIDV algorithm. The effect of the tilt of the vehicle’s floor and the bursts of the shot are fully suppressed. The results confirm the applicability of nonlinear controllers based on sliding mode and disturbance evaluation, especially the intermittent disturbance with the model for anti-aircraft class ZU23mm-2M is being modernized and equipped in the army. Keywords: Anti-air turret; Zu23mm; SMC; PIDV; Boresight stabilization; Target tracking, Sudden disturbance. Nhận bài ngày 18 tháng 4 năm 2017 Hoàn thiện ngày 16 tháng 6 năm 2017 Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 6 năm 2017 1 Địa chỉ: Viện Tự động hóa KTQS; 2 Cục Khoa học quân sự. * Email: binhtn1969@gmail.com 34 T. N. Bình, V. Q. Huy, N. Vũ, “Nâng cao chất lượng ổn định… ZU23mm-2N cải tiến.”
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học