Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng thuật toán dẫn đường và điều khiển cho phương tiện ngầm

Đề tài nghiên cứu nhằm xây dựng phương pháp luận để tổng hợp thuật toán dẫn đường và thuật toán điều khiển chuyển động cho phương tiện ngầm có trang bị thiết bị dẫn đường quán tính có đế hoặc không đế trong giai đoạn chuyển động tự lập (Autonom).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng thuật toán dẫn đường và điều khiển cho phương tiện ngầmBé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Bé quèc phßng ViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ qu©n sù TR¦¥NG DUY TRUNG X©y dùng THUËT TO¸N dÉn ®−êng vμ §IÒU KHIÓN CHO ph−¬ng tiÖn ngÇm LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt Hμ néi 2014Bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Bé quèc phßng ViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ qu©n sù TR¦¥NG DUY TRUNG X©y dùng THUËT TO¸N dÉn ®−êng vμ §IÒU KHIÓN CHO ph−¬ng tiÖn ngÇm Chuyªn ngμnh: Kü thuËt ®iÒu khiÓn vμ tù ®éng hãa M· sè: 62 52 02 16 LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: 1. PGS.TS TrÇn §øc ThuËn 2. TS NguyÔn Quang VÞnh Hμ néi 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung,số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa có tác giảnào công bố trong bất cứ một công trình nào khác. Tác giả luận án Trương Duy Trung ii LỜI CẢM ƠN Công trình nghiên cứu này được thực hiện tại Viện Tên lửa, Viện Tự động hoáthuộc Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự - Bộ Quốc phòng. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới tập thể cán bộ giáo viên hướng dẫnkhoa học: PGS. TS Trần Đức Thuận TS Nguyễn Quang Vịnh Đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, Chỉ huy Viện Khoa họcvà Công nghệ Quân sự, Phòng Đào tạo Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, ViệnTên lửa, Viện Tự động hoá các đồng nghiệp đã luôn động viên, quan tâm và giúpđỡ để hoàn thành luận án. Xin chân thành cám ơn các Thầy giáo, các nhà Khoa học và gia đình đã quantâm giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu, cổ vũ và động viên tác giả hoàn thànhcông trình khoa học này. iii MỤC LỤCDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT................................................................ viDANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ ............................................................................. xiPHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DẪN ĐƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN CHO PHƯƠNGTIỆN NGẦM .............................................................................................................. 51.1 Tổng quan về phương tiện ngầm .......................................................................... 51.2 Các hệ tọa độ sử dụng trong mô tả chuyển động của phương tiện ngầm........... 15 1.2.1 Hệ tọa độ quán tính ...................................................................................... 15 1.2.2 Hệ tọa độ cố định tâm trái đất ...................................................................... 15 1.2.3 Hệ tọa độ địa lý ............................................................................................ 16 1.2.4 Hệ tọa độ gắn liền ........................................................................................ 16 1.2.5 Ma trận chuyển tọa độ .................................................................................. 17 1.2.5.1 Phương pháp góc Ơle .......................................................................... 17 1.2.5.2 Phương pháp sử dụng tham số Rodrig – Hamilton ............................. 201.3 Tổng quan về dẫn đường quán tính .................................................................... 22 1.3.1 Nguyên tắc dẫn đường quán tính ................................................................. 22 1.3.1.1 Dẫn đường quán tính có đế ................................................................. 24 1.3.1.2 Dẫn đường quán tính không đế ........................................................... 27 1.3.2 Kết hợp các hệ thống định vị và dẫn đường ................................................ 281.4 Mô tả động học phương tiện ngầm tự hành dạng ngư lôi .................................. 31 1.4.1 Các lực, mô men quán tính và hướng tâm của phương tiện ngầm tự hành ..... 32 1.4.2 Các lực và mô men ngoại lực tác động lên phương tiện ngầm tự hành ....... 33 1.4.2.1 Các lực và mô men gây ra bởi trọng lực và lực nổi ............................ 33 1.4.2.2 Các lực và mô men khối nước kèm ..................................................... 33 1.4.2.3 Các lực và mô men thủy động ............................................................. 34 1.4.2.4 Các lực và mô men của bánh lái ......................................................... 36 1.4.3 Các yếu tố môi trường tác động lên phương tiện ngầm tự hành.................. 381.5 Kết luận chương 1 .............................................................................................. 39Chương 2: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN XÁC ĐỊNH THAM SỐ DẪN ĐƯỜNGCHO VŨ KHÍ CHỐNG NGẦM ............................................................................... 41 iv2.1 Xây dựng thuật toán dẫn đường quán tính không đế cho vũ khí chống ngầm ... 42 2.1.1 Xây dựng thuật toán xác định tham số dẫn đường cho vũ khí chống ngầm ở giai đoạn chuyển động trong khí quyển .................................................... 43 2.1.2 Xây dựng thuật toán xác định tham số dẫn đường cho v ...