Nghiên cứu nâng cao chất lượng quá trình tự dẫn tên lửa trên cơ sở sử dụng kết hợp logic mờ và giải thuật di truyền

Đánh giá ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng của hệ thống dẫn sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bằng phương pháp số .... Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, bà

Trang 1

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

NGUYỄN MINH HỒNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG QUÁ TRÌNH TỰ DẪN TÊN LỬA TRÊN CƠ SỞ SỬ DỤNG KẾT HỢP LOGIC MỜ

VÀ GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – NĂM 2016

Trang 2

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

NGUYỄN MINH HỒNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG QUÁ TRÌNH TỰ DẪN TÊN LỬA TRÊN CƠ SỞ SỬ DỤNG KẾT HỢP LOGIC MỜ

VÀ GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Mã số: 62 52 02 16

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS PHẠM TRUNG DŨNG

2 TS ĐOÀN THẾ TUẤN

HÀ NỘI – NĂM 2016

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Minh Hồng

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn khoa học, PGS.TS Phạm Trung Dũng và TS Đoàn Thế Tuấn, đã định hướng, kiểm tra kết quả nghiên cứu, giúp đỡ và khuyến khích tôi hoàn thành luận án

Tôi cũng xin cảm ơn các nhà khoa học và tập thể cán bộ giáo viên Bộ môn Tên lửa / Khoa Kỹ thuật điều khiển đã quan tâm đóng góp ý kiến giúp đỡ tôi hoàn thiện nội dung nghiên cứu

Tôi chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Khoa Kỹ thuật điều khiển / Học viện Kỹ thuật quân sự đã chia sẻ công việc giúp tôi có thời gian tập trung thực hiện luận án

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã luôn động viên khuyến khích giúp tôi có thêm nghị lực để hoàn thành nội dung luận án

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix

DANH MỤC CÁC BẢNG xiii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LUẬT DẪN TÊN LỬA TỰ DẪN 7

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu của nước ngoài 7

1.1.1 Các luật dẫn kinh điển 9

1.1.1.1 Dẫn ba điểm 9

1.1.1.2 Dẫn đuổi 10

1.1.1.3 Dẫn tiếp cận tỉ lệ 12

1.1.1.4 Một số hạn chế của luật dẫn kinh điển 13

1.1.2 Các luật dẫn sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại 13

1.1.2.1 Dẫn tối ưu 14

1.1.2.2 Dẫn dự báo 15

1.1.2.3 Dẫn trò chơi vi phân 15

1.1.2.4 Một số hạn chế của các luật dẫn đã được phát triển trên cơ sở lý thuyết điều khiển hiện đại 16

1.1.3 Các luật dẫn sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh 17

1.1.3.1 Các luật dẫn sử dụng mạng neural 19

1.1.3.2 Các luật dẫn sử dụng logic mờ 20

1.1.3.3 Một số hạn chế của các luật dẫn đã được phát triển trên cơ sở sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh 21

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước 22

1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu 23

1.4 Kết luận chương 24

Trang 6

Chương 2: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA LUẬT DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ

VÀ LUẬT DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ MỜ 26

2.1 Quan hệ động hình học tên lửa – mục tiêu trong mặt phẳng đứng 27

2.2 Đánh giá chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ khi mục tiêu cơ động 33

2.2.1 Đánh giá tác động sự cơ động của mục tiêu lên luật dẫn tiếp cận tỉ lệ dựa vào biểu thức giải tích 33

2.2.2 Xây dựng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ 37

2.2.3 Kết quả khảo sát đánh giá tác động của mục tiêu cơ động lên luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bằng phương pháp số 42

2.3 Đánh giá ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ 47

2.3.1 Đánh giá ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ bằng phương pháp giải tích 48

2.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng của hệ thống dẫn sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bằng phương pháp số 58

2.3.2.1 Mô hình nhiễu tản mát tâm phản xạ 58

2.3.2.2 Mô hình nhiễu pha-đinh 60

2.3.2.3 Kết quả khảo sát 60

2.4 Kết luận chương 2 64

Chương 3: TỐI ƯU HOÁ LUẬT DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ MỜ DỰA TRÊN GIẢI THUẬT DI TRUYỀN 65

3.1 Giải thuật di truyền 65

3.1.1 Khái niệm 65

3.1.2 Cấu trúc giải thuật di truyền 66

3.2 Tối ưu luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bởi giải thuật di truyền 72

3.2.1 Tối ưu hàm liên thuộc của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bởi giải thuật di truyền 73

3.2.1.1 Cấu trúc luật dẫn vi phân tỉ lệ mờ tối ưu hàm liên thuộc 73

3.2.1.2 Giải thuật di truyền tối ưu hàm liên thuộc 78

Trang 7

3.2.2 Tối ưu hệ quy tắc mờ của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bởi giải thuật di

truyền 79

3.2.2.1 Cấu trúc luật dẫn vi phân tỉ lệ mờ tối ưu hệ quy tắc mờ 80

3.2.2.2 Giải thuật di truyền tối ưu hệ quy tắc mờ 84

3.2.3 Tối ưu hàm liên thuộc và hệ quy tắc mờ của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ bởi giải thuật di truyền 84

3.2.3.1 Cấu trúc luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu 85

3.2.3.2 Giải thuật di truyền tối ưu hàm liên thuộc và hệ quy tắc mờ 85

Chương 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ LUẬT DẪN TIẾP CẬN TỈ LỆ MỜ TỐI ƯU 88

4.1 Phương pháp và điều kiện khảo sát 88

4.2 Luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu hàm liên thuộc 89

4.2.1 Kết quả thực hiện giải thuật di truyền 89

4.2.2 Kết quả khảo sát luật dẫn 93

4.2.3 Nhận xét 99

4.3 Luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu hệ quy tắc mờ 100

4.3.2 Kết quả khảo sát luật dẫn 102

4.3.3 Nhận xét 108

4.4 Luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu hàm liên thuộc và hệ quy tắc mờ 108

4.4.2 Kết quả khảo sát 113

4.4.3 Nhận xét 119

KẾT LUẬN CHUNG 120

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 123

TÀI LIỆU THAM KHẢO 124

Trang 8

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

1 Bảng chữ cái viết tắt

TLPK Tên lửa phòng không

TLKQ Tên lửa không quân

PK-KQ Phòng không – Không quân

UAV Thiết bị bay không người lái

APN Tiếp cận tỉ lệ tăng cường

Trang 9

2 Bảng ký hiệu

Hệ tọa độ gắn với mặt đất (nằm trong mặt phẳng phương vị)

/ Vận tốc tên lửa / Vận tốc mục tiêu / Vận tốc tiếp cận tên lửa – mục tiêu / Lệnh gia tốc pháp tuyến tên lửa / Thành phần vuông góc với đường ngắm tên lửa –

mục tiêu của lệnh gia tốc pháp tuyến tên lửa

∥ / Thành phần song song với đường ngắm tên lửa – mục

tiêu của lệnh gia tốc pháp tuyến tên lửa / Giá trị cực đại của

/ Gia tốc pháp tuyến mục tiêu

/ Gia tốc pháp tuyến tên lửa

Khoảng cách giữa tên lửa và mục tiêu Tọa độ tên lửa trên trục X

Tọa độ tên lửa trên trục Y

Tọa độ mục tiêu trên trục X

Tọa độ mục tiêu trên trục Y

Góc đường ngắm tên lửa – mục tiêu / Tốc độ góc đường ngắm tên lửa – mục tiêu / Gia tốc góc đường ngắm tên lửa – mục tiêu

Góc đường bay của mục tiêu Góc đón

Sai số góc đón Tọa độ tên lửa trên trục Y trong trường hợp tuyến tính

Tọa độ mục tiêu trên trục Y trong trường hợp tuyến tính

Khoảng cách tương đối tên lửa – mục tiêu trên trục Y trong trường hợp tuyến tính

Hệ số dẫn Toán tử Laplace

Hằng số thời gian của khâu quán tính mô tả động học của tên lửa

Trang 10

Thời điểm gặp

Thời điểm hết cơ động

Giá trị của gia tốc trọng trường 9.81 / Nhiễu tản mát tâm phản xạ

Nhiễu pha-đinh

Φ / Hàm mật độ phổ công suất của nhiễu tản mát tâm

phản xạ

Φ / Hàm mật độ phổ công suất của nhiễu pha-đinh

Độ trượt tại thời điểm gặp

Độ lệch quân phương độ trượt gây ra bởi nhiễu tản

mát tâm phản xạ

Độ lệch quân phương độ trượt gây ra bởi nhiễu

pha-đinh Giá trị căn quân phương của độ trượt khi nhiễu tản

mát tâm phản xạ tác động vào hệ thống Giá trị căn quân phương của độ trượt khi nhiễu pha-

đinh tác động vào hệ thống

Tham số xác định mức độ phụ thuộc vào số lần lặp

trong phép đột biến không đồng nhất , , … ,

, , … ,

Các chuỗi nhiễm sắc thể bố mẹ , , … , Chuỗi nhiễm sắc thể con

Quần thể cá thể ban đầu

Cá thể thứ k của quần thể ban đầu

Các thể thứ k của quần thể mới

Giá trị chặn dưới của nhiễm sắc thể con

Giá trị chặn trên của nhiễm sắc thể con

Nhiễm sắc thể sau khi bị đột biến

, , Bộ số xác định hình dạng của hàm liên thuộc

Các đường lưới của hệ tọa độ quy tắc mờ

, Các điểm khởi tạo của hệ tọa độ quy tắc mờ

Trang 11

3 Hình 2.3 Sự phụ thuộc của tỉ số / vào hệ số dẫn và tỉ số / 36

4 Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ 38

5 Hình 2.5 Các tập mờ chuẩn hóa của các biến vào - ra 40

6 Hình 2.6 Mô tả phương pháp đưa ra hệ quy tắc mờ 42

11 Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc vòng tự dẫn sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ với tác động của nhiễu

12 Hình 2.10 Sơ đồ cấu trúc liên hợp của hệ thống dẫn 52

13 Hình 2.11 Độ lệch quân phương của độ trượt do tác động của nhiễu tản mát tâm phản xạ

14 Hình 2.12 Độ lệch quân phương của độ trượt khi có nhiễu pha-đinh tác động

15 Hình 2.13 Dạng tín hiệu của nhiễu tản mát tâm phản xạ 58

16 Hình 2.14 Sơ đồ cấu trúc vòng điều khiển sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có nhiễu tác động

17 Hình 3.1 Minh họa quá trình tối ưu hóa của giải thuật di truyền 67

18 Hình 3.2 Thuật toán chọn lọc sắp hạng tuyến tính 69

Trang 12

20 Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có hàm liên thuộc tối ưu

21 Hình 3.5a Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào 77

22 Hình 3.5b Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào 78

23 Hình 3.6 Mã hóa lời giải bài toán tối ưu luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ 78

24 Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có hệ quy tắc mờ tối ưu

25 Hình 3.8 “Hệ tọa độ quy tắc mờ” dùng để xác định hệ quy tắc mờ 82

28 Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có hàm liên thuộc và hệ quy tắc mờ tối ưu

29 Hình 4.1 Giá trị hàm thích nghi cực đại qua các thế hệ 89

30 Hình 4.2 Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào 90

32 Hình 4.4 Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu ra 90

33 Hình 4.5 Mặt đặc tính của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu 91

34 Hình 4.6 Giá trị hàm thích nghi qua các thế hệ 91

37 Hình 4.9 Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu ra 92

Trang 13

42 Hình 4.14 Gia tốc pháp tuyến tên lửa 95

60 Hình 4.32 Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu vào 109

62 Hình 4.34 Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu ra 110

63 Hình 4.35 Mặt đặc tính của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có hàm liên thuộc và hệ quy tắc mờ tối ưu

Trang 14

67 Hình 4.39 Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu ra 112

68 Hình 4.40 Mặt đặc tính của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có hàm liên thuộc và hệ quy tắc mờ tối ưu

Trang 15

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 2.1 Ý nghĩa các kí hiệu của các tập mờ 40

2 Bảng 2.2a Hệ quy tắc mờ sử dụng cho luật dẫn tỉ lệ mờ 41

3 Bảng 2.2b Hệ quy tắc mờ sử dụng cho luật dẫn vi phân tỉ lệ mờ 41

4 Bảng 2.2c Hệ quy tắc mờ sử dụng cho luật dẫn tích phân tỉ lệ mờ 41

5 Bảng 2.3 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp 45

6 Bảng 2.4 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp 46

7 Bảng 2.5 Tổng hợp kết quả mô phỏng về độ trượt và lệnh gia tốc pháp tuyến cực đại của các luật dẫn

16 Bảng 4.7 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ

17 Bảng 4.8 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ động -5g

Trang 16

18 Bảng 4.9 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ động 7g

19 Bảng 4.10 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ động -7g

20 Bảng 4.11 Hệ quy tắc mờ tối ưu nhận được 110

21 Bảng 4.12 Hệ quy tắc mờ tối ưu nhận được 112

22 Bảng 4.13 Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ động 5g

Trang 17

MỞ ĐẦU

Một đặc điểm nổi bật trong thời đại ngày nay là quá trình giảm thiểu căng thẳng giữa các quốc gia khác nhau và sự hình thành một hệ thống đảm bảo an ninh tập thể Tuy nhiên, sự tiến bộ của nhân loại xét từ quan điểm quy luật và lý trí thì còn chưa đạt đến mức độ mà một quốc gia có thể không cần đến sự tồn tại của quân đội Nền độc lập và bản thân sự tồn tại của đất nước phụ thuộc vào khả năng quốc phòng của đất nước đó

Mặc dù hiện trạng nền kinh tế Việt Nam đang còn nhiều khó khăn, nhưng những vấn đề về cải tiến các trang bị hiện có, chế tạo các hệ thống vũ khí mới hiện đại chủ yếu mang tính chất phòng thủ, trong đó các hệ thống phòng không vẫn là các vấn đề được quan tâm đặc biệt Điều này có nguyên nhân là do các nước chế tạo vũ khí hàng đầu thế giới đang đặc biệt chú trọng phát triển các hệ thống phá hủy có độ chính xác cao cùng các phương tiện tấn công và hoàn thiện các phương pháp sử dụng chúng một cách hiệu quả

Việc chế tạo các thiết bị bay có các tính năng kỹ thuật chiến đấu cao, có diện tích phản xạ hiệu dụng nhỏ và việc sử dụng rộng rãi gây nhiễu có tổ chức

để chế áp các tổ hợp tên lửa phòng không (TLPK) đã làm suy giảm chất lượng khai thác thông tin về các tham số chuyển động của mục tiêu Việc hoàn thiện các phương pháp nhằm chọc thủng hệ thống phòng không và việc sử dụng các dạng cơ động chống tên lửa cường độ cao vốn đang là các đặc trưng cơ bản của

vũ khí có độ chính xác cao và các phương tiện mang chúng Tất cả các yếu tố đó đang làm suy giảm năng lực tiêu diệt mục tiêu của các tổ hợp TLPK từ đó cần thiết phải nâng cao độ chính xác dẫn tên lửa

Để có thể tiêu diệt được các loại phương tiện tập kích đường không hiện đại bằng hệ thống TLPK cần phải giải quyết các vấn đề then chốt sau:

+ Cải thiện khả năng cơ động của tên lửa bằng cách ứng dụng các phương pháp tạo lực và mômen điều khiển mới;

+ Tăng khả năng chống nhiễu bằng các giải pháp kỹ thuật như: sử dụng tự

Trang 18

dẫn thụ động, hạn chế tối đa thời gian làm việc của đầu tự dẫn tích cực…

+ Tăng tốc độ và độ chính xác xử lý thông tin trên khoang nhờ ứng dụng phương tiện tính toán số tốc độ cao;

+ Tối ưu hóa quỹ đạo bay của tên lửa bằng các phương pháp dẫn mới Cùng với việc cải thiện khả năng cơ động của TLPK, các giải pháp tối ưu hóa quỹ đạo bay cũng góp phần đáng kể tăng hiệu quả tiêu diệt mục tiêu Hầu hết các giải pháp tối ưu hóa quỹ đạo bay của TLPK đều tập trung vào hai hướng: nghiên cứu các thuật toán dẫn mới và hoàn thiện các thuật toán đã có

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, bài toán “Nghiên cứu nâng cao chất

lượng quá trình tự dẫn tên lửa trên cơ sở sử dụng kết hợp logic mờ và giải thuật

di truyền” được đặt ra với mục đích xây dựng và hoàn thiện một luật dẫn cho tên

lửa tự dẫn trong điều kiện có nhiễu và mục tiêu cơ động Nhằm nâng cao độ chính xác điều khiển trong giai đoạn tự dẫn khi tiêu diệt các loại mục tiêu

Cơ sở khoa học của bài toán nghiên cứu phương pháp dẫn

- Ứng dụng lý thuyết điều khiển hiện đại để tối ưu phương pháp dẫn;

- Lý thuyết logic mờ và ứng dụng trong điều khiển;

- Tổng hợp các bộ điều khiển mờ tối ưu bằng cách kết hợp logic mờ và giải thuật di truyền;

- Lý thuyết lọc và xử lý tối ưu thông tin trong điều khiển;

- Sử dụng phương pháp liên hợp cho phép đánh giá chất lượng của hệ thống tại các thời điểm cần quan tâm chỉ trong một lần tính toán thay vì phải tính toán rất nhiều lần khi sử dụng phương pháp Monte Carlo;

- Khả năng ứng dụng những thành tựu mới của công nghệ máy tính số trong việc giải các thuật toán của lý thuyết tập mờ, các thuật toán tập mờ kết hợp giải thuật di truyền,… cho phép hiện thực hóa các phương pháp dẫn với thuật toán phức tạp trên cơ sở nhiều nguồn thông tin bất định liên quan đến mục tiêu

Trang 19

Cơ sở thực tiễn của bài toán nghiên cứu phương pháp dẫn

Nhu cầu nâng cao chất lượng, hiệu quả của các phương pháp dẫn tên lửa nói chung và các phương pháp tự dẫn cho TLPK nói riêng trong quá trình thiết

kế mới và nghiên cứu cải tiến các hệ thống điều khiển luôn luôn được đặt ra như một nhu cầu thực tế, có tính cấp thiết liên quan tới sự phát triển không ngừng của các loại mục tiêu đường không hiện đại

Phạm vi, đối tượng nghiên cứu của luận án

Phạm vi nghiên cứu của luận án được hạn chế trong khuôn khổ bài toán nâng cao chất lượng dẫn tên lửa sử dụng lý thuyết tập mờ và giải thuật di truyền Trong triển khai nghiên cứu, luận án sử dụng, kết hợp với các lý thuyết lọc - xử

lý tín hiệu tối ưu, lý thuyết tập mờ, giải thuật di truyền và lý thuyết mô hình hóa

hệ thống làm công cụ giải quyết các bài toán con

Đối tượng nghiên cứu của luận án là lớp các tên lửa tự dẫn

Để chứng minh kiểm chứng chất lượng và hiệu quả của luật dẫn được hoàn thiện, luận án sử dụng cấu trúc đầy đủ của một vòng điều khiển tự dẫn khép kín để khảo sát, đánh giá Tuy nhiên, trong cấu trúc vòng điều khiển kín sử dụng để khảo sát, những khâu nằm ngoài phạm vi nghiên cứu của luận án sẽ được lý tưởng hóa hoặc giả thiết dưới dạng các khâu có tham số và động học biết trước

Mục đích nghiên cứu

Mục đích lý thuyết:

- Ứng dụng lý thuyết tập mờ và giải thuật di truyền để nâng cao chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có tính tới ảnh hưởng của nhiễu và sự cơ động của mục tiêu

Mục đích thực nghiệm:

- Kiểm chứng tính đúng đắn của thuật toán dẫn đề xuất thông qua khảo sát, phân tích và đối chiếu quá tải yêu cầu và độ trượt tại thời điểm gặp của luật

Trang 20

dẫn tiếp cận tỉ lệ với các luật dẫn sau hoàn thiện trong điều kiện nhiễu và mục tiêu hiện đại cơ động bằng phương pháp mô phỏng

Nội dung nghiên cứu của luận án gồm:

Căn cứ mục đích, phạm vi và đối tượng nghiên cứu, căn cứ phương pháp xây dựng các bài toán cần phải giải, bố cục của luận án được trình bày như sau:

Mở đầu

Đặt vấn đề nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan về các luật dẫn tên lửa tự dẫn

Trong chương 1, luận án nêu tổng quan các luật dẫn tên lửa tự dẫn:

- Phân tích các công trình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

- Phân tích ưu điểm và hạn chế của các luật dẫn kinh điển gồm dẫn ba điểm, dẫn đuổi và dẫn tiếp cận tỉ lệ

- Phân tích ưu điểm và hạn chế của các luật dẫn sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại gồm dẫn tối ưu, dẫn dự báo và dẫn trò chơi vi phân

- Phân tích ưu điểm và hạn chế của những luật dẫn sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh

- Trên cơ sở các phân tích trên luận án đặt ra vấn đề cần nghiên cứu và hướng giải quyết vấn đề để nâng cao chất lượng dẫn tên lửa

Chương 2: Đánh giá chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ

Để đánh giá chất lượng của các luật dẫn, chương hai luận án đã giải quyết các nội dung:

- Xây dựng quan hệ động hình học của mục tiêu và tên lửa trong mặt phẳng đứng

- Đánh giá chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ cổ điển với các luật dẫn mờ trong điều kiện mục tiêu cơ động

- Đánh giá chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ cổ điển với các luật dẫn mờ

Trang 21

trong điều kiện nhiễu

Chương 3: Tối ưu hóa luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ dựa trên giải thuật di truyền

Dựa trên nội dung được nghiên cứu trong chương 2 của luận án, chương 3 thực hiện thiết kế luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu trên cơ sở luật dẫn vi phân tỉ lệ mờ

- Phân tích cấu trúc giải thuật di truyền và ứng dụng trong lĩnh vực điều khiển

- Đề xuất ba thuật toán tối ưu hoá luật dẫn mờ bởi giải thuật di truyền:

+ Tối ưu hoá hàm liên thuộc của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ;

+ Tối ưu hoá quy tắc mờ của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ;

+ Tối ưu hoá hàm liên thuộc và quy tắc mờ của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ

Chương 4: Đánh giá hiệu quả luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu

- Nội dung chương 4 thực hiện các thực nghiệm khảo sát, đánh giá hiệu quả của luật dẫn đề xuất trên cơ sở mô hình động học của VĐK kín tự dẫn với các dạng và mức độ cơ động khác nhau của mục tiêu

- Hiệu quả của luật dẫn đề xuất được đánh giá thông qua các tham số: quá tải yêu cầu đối với tên lửa; độ trượt tại điểm gặp khi mục tiêu cơ động với các dạng

và mức độ khác nhau Trên cơ sở đó để kết luận mức độ hoàn thiện luật dẫn

Phần kết luận

Khẳng định và nêu rõ những kết quả nghiên cứu đã đạt được trong luận

án Chỉ ra những đóng góp khoa học mới của luận án và những công trình khoa học mà tác giả đã công bố Kiến nghị, đề xuất hướng ứng dụng và phát triển những kết quả nghiên cứu

Đánh giá tính thực tiễn, tính khoa học và đóng góp mới của luận án

Tính thực tiễn:

- Với công nghệ và kỹ thuật hiện nay, phương pháp dẫn đề xuất hoàn toàn

có khả năng hiện thực hóa trong thực tế Tuy nhiên cần xem xét kỹ hơn về vấn

Trang 22

đề xử lý để đảm bảo tính thời gian thực khi áp dụng mô hình cụ thể

- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng trong giảng dạy và nghiên cứu phát triển các phương pháp tự dẫn tên lửa

Tính khoa học của luận án:

- Việc ứng dụng các lý thuyết điều khiển hiện đại để giải quyết các vấn đề nhằm nâng cao chất lượng trong các phương pháp dẫn tên lửa truyền thống là vấn đề luôn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn Luận án được xây dựng theo hướng hoàn thiện phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ nhằm nâng cao xác suất tiêu diệt mục tiêu trong điều kiện có tác động của nhiễu và mục tiêu cơ động trên cơ

sở ứng dụng lý thuyết mờ kết hợp với giải thuật di truyền

Đóng góp mới của luận án:

- Luận án đã khảo sát chất lượng của các luật dẫn khi có tính tới sự tác động của hai loại nhiễu ảnh hưởng trực tiếp đến các hệ thống đầu tự dẫn vô tuyến với mô hình cụ thể, đảm bảo sát với thực tế

- Trên cơ sở xây dựng và mô phỏng các luật dẫn PF, PDF và PIF, luận án

đã chỉ ra rằng ứng dụng logic mờ có thể cải thiện chất lượng phương pháp dẫn tiếp cận tỉ lệ, trong đó PDF cho kết quả tốt nhất trong 3 luật dẫn mờ nói trên

- Ứng dụng giải thuật di truyền với các phương pháp chọn lọc, lai ghép và đột biến phù hợp để đề xuất các thuật toán tối ưu hóa tham số luật dẫn tiếp cận tỉ

lệ xây dựng trên cơ sở logic mờ

Trang 23

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC LUẬT DẪN TÊN LỬA TỰ DẪN

Quân chủng Phòng không – Không quân (PK-KQ) Việt Nam là một bộ phận của Quân đội Nhân dân Việt Nam Lực lượng PK-KQ Việt Nam có vị trí, vai trò và nhiệm vụ bảo vệ vùng trời vùng biển thuộc chủ quyền đất nước Yêu cầu nhiệm vụ của lực lượng PK-KQ Việt Nam trong giai đoạn mới rất nặng nề

Và đặc biệt quan trọng trong điều kiện phát triển kinh tế và bảo vệ chủ quyền khi tranh chấp đang nóng lên trên Biển Đông, những dấu hiệu về nguy cơ mất an ninh quốc tế và an ninh khu vực Đông Nam Á nói chung và an ninh chủ quyền quốc gia nói riêng vẫn còn hiện hữu dưới nhiều hình thức khác nhau Do đó, trong giai đoạn mới, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, lực lượng PK-KQ Việt Nam có định hướng trên một tầm cao mới và là một trong các quân binh

chủng được ưu tiên “tiến thẳng lên hiện đại” Điều này đòi hỏi cần phải có sự

phát triển cả về mặt vũ khí trang bị kỹ thuật cũng như con người Đi kèm theo

đó là các cơ sở hậu cần kỹ thuật và nghiên cứu phát triển khoa học công nghệ ứng dụng

Tuy nhiên, do kinh tế đất nước còn khó khăn nên nguồn lực tài chính cung cấp cho lực lượng PK-KQ còn hạn chế Do đó bên cạnh việc mua sắm trang bị những tổ hợp tên lửa thế hệ mới – hiện đại thì công tác cải tiến để nâng cao hiệu quả chiến đấu của những hệ thống TLPK đang có là nhiệm vụ cần thiết

Xuất phát từ điều đó, luận án xác định đối tượng nghiên cứu là lớp các tên lửa tự dẫn Mục đích của luận án là tổng hợp một luật dẫn mới từ việc ứng dụng công cụ logic mờ và giải thuật di truyền để nâng cao chất lượng bắn của các tên lửa tự dẫn

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu của nước ngoài

Mục tiêu của hệ thống dẫn trong các tên lửa tự dẫn chiến thuật là tạo ra các lệnh phù hợp để tên lửa tiếp cận đến mục tiêu sao cho khoảng cách giữa tên lửa và mục tiêu tại thời điểm gặp nhỏ nhất Trong thực tế, quá trình dẫn phụ thuộc vào rất

Trang 24

nhiều yếu tố ràng buộc về mặt vật lý như: thời gian tự dẫn, khả năng cơ động của tên lửa, tác động của các yếu tố bên ngoài, Và đặc biệt là yếu tố thời gian, các tên lửa chiến thuật đất đối không và không đối không thường có thời gian tự dẫn nhỏ hơn 50 s [22] Như vậy trong khoảng thời gian ngắn này, hệ thống dẫn phải tạo ra các lệnh dẫn (đảm bảo các điều kiện vật lý của tên lửa) để tên lửa tiêu diệt được mục tiêu Vậy nên vấn đề chính ở đây là: hệ thống dẫn sử dụng các thông tin đang

có như thế nào để nó tạo ra các lệnh dẫn phù hợp cho phép tên lửa tiêu diệt được mục tiêu

Nghiên cứu, cải tiến, phát triển các phương pháp dẫn là vấn đề đã được quan tâm từ rất sớm Các luật dẫn được đề xuất đầu tiên và thử nghiệm là các luật dẫn kinh điển Chúng có các ưu điểm chính sau [20, 22, 49]:

- Dễ hiểu

- Dễ thực hiện

- Cần ít thông tin

Cho tới năm 1960, với sự phát triển nhanh chóng của lý thuyết điều khiển

tối ưu thì các luật dẫn với cơ sở lý thuyết chặt chẽ đã bắt đầu xuất hiện – luật

dẫn dựa trên lý thuyết điều khiển hiện đại Lý thuyết điều khiển tối ưu là cơ sở

để giải quyết các bài toán tối ưu động Những bài toán mà ở đó lý thuyết điều khiển tối ưu được áp dụng liên quan tới việc tối ưu một vài chỉ tiêu chất lượng dưới các điều kiện ràng buộc cụ thể Sau đó không lâu, người ta phát hiện ra rằng với khả năng tính toán hiện có không thể tìm được lời giải tối ưu cho một bài toán dẫn phi tuyến Khi đó người ta phải chấp nhận xét bài toán ở dạng tuyến tính và hy vọng có thể tìm được lời giải dễ dàng hơn Có nhiều cách tiếp cận, một trong những cách tiếp cận cho lời giải đơn giản nhất là tuyến tính dạng toàn phương

Gần đây, một hướng phát triển mới để xây dựng các luật dẫn tên lửa là áp dụng các phương pháp điều khiển thông minh Điều khiển thông minh là một phương pháp điều khiển mà ở đó không cần sự tham gia của con người trong

Trang 25

việc đưa ra các quyết định điều khiển, ngoài ra nó còn có khả năng học, thích nghi với sự thay đổi của tác động đầu vào Mạng neural, logic mờ và giải thuật

di truyền, lập trình tiến hóa là những công cụ chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng của điều khiển thông minh Trong lĩnh vực dẫn tên lửa, hai công cụ được sử dụng nhiều nhất là mạng neural và logic mờ [20, 62]

Từ những phân tích ở trên, các luật dẫn cho tên lửa tự dẫn có thể được phân chia thành 3 nhóm chính sau:

- Các luật dẫn kinh điển

- Các luật dẫn sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại

- Các luật dẫn sử dụng công cụ điều khiển thông minh

1.1.1 Các luật dẫn kinh điển

Người có công đầu tiên trong việc đưa ra những nguyên lý căn bản của quá trình dẫn phải kể đến Locke [76] Kể từ đó, một số lượng lớn các phương pháp dẫn đã được đề xuất để nâng cao hiệu quả dẫn, thích nghi với những nhiễu loạn tác động từ môi trường Những phương pháp dẫn này phần lớn dựa trên lý thuyết điều khiển kinh điển Đến nay, những luật dẫn kinh điển phổ biến sau: dẫn ba điểm; dẫn đuổi; dẫn tiếp cận tỉ lệ

1.1.1.1 Dẫn ba điểm

Phương pháp dẫn này còn có tên gọi khác là dẫn theo đường ngắm, luật dẫn sẽ luôn giữ cho tên lửa nằm trên đường ngắm nối giữa vị trí của mục tiêu với thiết bị bám sát Đây là phương pháp dẫn đã được áp dụng cho những loại

vũ khí có điều khiển đầu tiên trên thế giới Đó là khi Werner Siemen đề xuất với

Bộ Quốc phòng Phổ (tháng 8 – 1870) một quả ngư lôi gắn bên dưới một chiếc thuyền buồm và được điều khiển bởi các xung khí nén truyền qua các ống cao

su Các lệnh được truyền từ một trạm điều khiển được đặt trên mặt đất hoặc trên tàu Vị trí của thuyền có gắn ngư lôi được đánh dấu bởi một bóng đèn Cuối cùng thì hệ thống này cũng đã được phát triển và triển khai cho Hải quân Đức vào năm 1916 Khi này, những chiếc thuyền gắn ngư lôi đã được đẩy bởi những

Trang 26

động cơ đốt trong nên chúng có thể đạt được vận tốc lớn hơn 15 m/s Tháng 10 năm 1917 đánh dấu thành công đầu tiên của hệ thống này khi một tàu của Anh

đã bị đánh chìm [49]

Mặc dù Chính phủ Đức đã kí vào Hiệp ước Versailles (1919) Nhưng đến năm 1920, họ vẫn bắt tay vào nghiên cứu các hệ thống tự dẫn trên không và tên lửa Sau đó không lâu, Đức đã dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này Đến năm

1943, Đức đã có hai hệ thống tự dẫn: hệ thống thứ nhất có tên SD – 1400 – X,

có biệt danh là Fritz – X và hệ thống thứ hai có tên Hs – 293, chúng đều là các bom chống tàu tự dẫn bằng sóng điện từ Tất cả các hệ thống không đối hải ở thời điểm này đều sử dụng luật dẫn ba điểm [49]

Trong Chiến tranh Thế giới lần thứ II, một tên lửa không đối không có tên

X – 4 cũng sử dụng luật dẫn ba điểm đã được phát triển nhưng không có hiệu quả chiến đấu X – 4 có một phiên bản chống tăng có tên là X – 7 và X – 7 đã trở thành tiền thân của rất nhiều tên lửa chống tăng sử dụng luật dẫn ba điểm ở phương Tây và các cường quốc phương Đông vào đầu những năm 1950

Từ đó đến nay, luật dẫn ba điểm đã có rất nhiều biến thể, cải tiến Ha và Chong [32] đã thiết kế luật dẫn ba điểm bằng kỹ thuật phản hồi tuyến tính Các tác giả đã chuyển bài toán dẫn ba điểm thành bài toán bám sát phi tuyến Tuy nhiên chất lượng của luật dẫn nhận được phụ thuộc rất nhiều vào động lực học của hệ thống và sai số ước lượng Trong tài liệu [33], các tác giả đã đề xuất sử dụng sơ đồ điều khiển bám sát để thiết kế luật dẫn ba điểm Kết quả khảo sát cho thấy luật dẫn mới này đã làm giảm độ cong và độ trượt của luật dẫn ba điểm, đồng thời độ ổn định của hệ thống khi áp dụng luật dẫn đã được chứng minh bởi tiêu chuẩn ổn định Lyapunov

1.1.1.2 Dẫn đuổi

Bản chất của phương pháp dẫn đuổi là tại mọi thời điểm của quá trình tự dẫn, véc tơ vận tốc tên lửa luôn nằm trên đường ngắm tên lửa – mục tiêu, hoặc đón trước đường ngắm một góc xác định

Trang 27

Xuất phát từ bài báo của nhà Hình học – nhà Hải dương học người Pháp Pierre Bóuguer tại Viện Khoa học Hoàng gia Pháp năm 1732 khi ông đưa ra giải pháp cho tình huống một tàu cướp biển đang cố cướp tàu buôn Tiếp đó, vào

năm 1811, Dubois – Aymé đã đưa ra thuật ngữ “chó săn thỏ” trong công bố của

mình [49] Và ta cũng có thể thấy rằng, rất nhiều loài thú săn mồi theo phương pháp dẫn đuổi Từ một quy tắc xuất hiện trong tự nhiên, phương pháp dẫn đuổi

đã được áp dụng vào các hệ thống vũ khí Những ứng dụng đầu tiên của luật dẫn này xuất hiện trong Chiến tranh Thế giới II, khi độ chính xác của các hệ thống bom tự dẫn sử dụng luật dẫn ba điểm phụ thuộc vào cự ly Mặc dù Lực lượng Không quân Đức đã có những thành công ban đầu với những thế hệ bom tự dẫn

sử dụng luật dẫn ba điểm (Hs – 393 và Fritz – X) nhưng họ đã quyết định chuyển sang thế hệ bom sử dụng phương pháp dẫn đuổi không đón (Hs – 393D)

Thông thường khi áp dụng phương pháp dẫn đuổi, tên lửa sẽ tiếp cận mục tiêu từ phía sau Điều này sẽ làm tăng thời gian dẫn, làm tăng xác suất mất mục tiêu Ngoài ra, khi áp dụng phương pháp dẫn này, quỹ đạo tên lửa càng cong khi càng về cuối quá trình dẫn Khi đó sẽ làm tăng sai số tại thời điểm gặp và có thể lệnh dẫn sẽ vượt qua giới hạn cho phép của tên lửa

Để nâng cao chất lượng luật dẫn đuổi, trong tài liệu [28], các tác giả đã sử dụng một góc bù tỉ lệ với vận tốc gió để khử ảnh hưởng của gió đến quá trình dẫn Kết hợp luật dẫn với lý thuyết điều khiển phi tuyến để nâng cao chất lượng dẫn là một hướng nghiên cứu nhận được nhiều sự quan tâm, theo hướng này có một số nghiên cứu tiêu biểu như: Tal Shima [66] áp dụng điều khiển trượt để nâng cao chất lượng luật dẫn đuổi có đón; Seungho Yoon và Youdan Kim [63] kết hợp dẫn đuổi và bộ điều khiển cuốn chiếu thích nghi (Adaptive Backstepping) để xử lý tính phi tuyến của UAV; Takeshi Yamasaki và đồng nghiệp [65] đã đề xuất luật dẫn đuổi không đón theo hướng tiếp cận sử dụng điều khiển trượt

Trang 28

1.1.1.3 Dẫn tiếp cận tỉ lệ

Luật dẫn tiếp cận tỉ lệ được đề xuất lần đầu tiên bởi những nhà khoa học người Đức tại phòng thí nghiệm Peenemunde Tại đây, họ đã xây dựng các phương trình và những nguyên lý căn bản của phương pháp dẫn này Tuy nhiên không có một ai hoặc một tài liệu nào được công bố về những nghiên cứu của họ [49, 76] Do đó có thể nói rằng, luật dẫn tiếp cận tỉ lệ được phát minh bởi Yuan tại phòng thí nghiệm RCA – USA Nghiên cứu đầu tiên về luật dẫn tiếp cận tỉ lệ được Yuan công bố vào tháng 12 năm 1943 Sau đó không lâu, Newell [52] công

bố những nghiên cứu tiêu biểu về luật dẫn tiếp cận tỉ lệ

Trong giữa những năm 1950, những tên lửa tự dẫn sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ đã được phát triển và sản xuất ở nhiều nơi Đến nay vẫn còn khá nhiều

hệ thống tên lửa áp dụng luật dẫn tiếp cận tỉ lệ Luật dẫn tiếp cận tỉ lệ đã trở thành luật dẫn được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống tên lửa tự dẫn Sự phổ biến của nó là do tính đơn giản về mặt toán học cũng như khi thực hiện

Đến nay, đã có rất nhiều nghiên cứu về nâng cao chất lượng của luật dẫn Trong đó, một hướng cải tiến luật dẫn tiếp cận tỉ lệ thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu là bổ sung thêm thành phần độ lệch (bias) vào biểu thức xác định gia tốc pháp tuyến đòi hỏi của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ để bù lại ảnh hưởng do sự cơ động của mục tiêu và các thành phần động lực học không thể

mô hình hóa được Trong số những nghiên cứu theo hướng đó, đáng chú ý hơn

cả là nghiên cứu của Zarchan [76] Trong nghiên cứu của mình, tác giả đã bổ sung thêm thành phần gia tốc pháp tuyến mục tiêu vào biểu thức xác định gia tốc pháp tuyến đòi hỏi của tên lửa, khi đó luật dẫn nhận được chính là luật dẫn tiếp cận tỉ lệ tăng cường (APN) Bằng lý thuyết điều khiển tối ưu, tác giả đã chứng minh được tính tối ưu của luật dẫn APN trong trường hợp hệ số dẫn

3 Bằng các mô phỏng, tác giả đã cho thấy luật dẫn APN có gia tốc pháp tuyến đòi hỏi cũng như độ trượt tại thời điểm gặp nhỏ hơn luật dẫn tiếp cận tỉ lệ Tuy nhiên, luật dẫn APN đòi hỏi thông tin về gia tốc pháp tuyến mục tiêu nên để thực hiện được luật dẫn APN buộc phải giải quyết được bài toán ước lượng gia

Trang 29

tốc pháp tuyến mục tiêu – đây là bài toán khó Để khắc phục nhược điểm của luật dẫn APN, một số tác giả đã đề xuất một luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mới cho các tên lửa tự dẫn tầm ngắn dựa trên lý thuyết điều khiển trượt (SBPN) [62] Kết quả khảo sát đã cho thấy chất lượng của luật dẫn SBPN tốt hơn luật dẫn PN và tương đương với luật dẫn APN, trong khi đó để thực hiện luật dẫn SBPN không cần đòi hỏi nhiều thông tin như luật dẫn APN Hoặc mới gần đây, Yuri Ulybyshev

đã đề xuất luật dẫn tiếp cận tỉ lệ với hệ số dẫn biến đổi phụ thuộc vào trạng thái hiện tại của tên lửa và trạng thái mong muốn của tên lửa tại thời điểm gặp [75] Tuy nhiên Yuri Ylybyshev đã xét bài toán dẫn khi giả thiết mục tiêu không cơ động, điều này đã làm giảm tính thực tế của nghiên cứu

1.1.1.4 Một số hạn chế của luật dẫn kinh điển

Hầu hết những luật dẫn kinh điển đều sử dụng giả thiết: mục tiêu và tên lửa bay với vận tốc không đổi; mục tiêu không cơ động; bay với tốc độ chậm Tuy nhiên ngày nay, các thiết bị bay đều được hiện đại hóa, có khả năng cơ động lớn, bay với tốc độ cao Do đó khi áp dụng những luật dẫn này, độ trượt tại thời điểm gặp sẽ tăng đáng kể, ảnh hưởng đến xác suất tiêu diệt mục tiêu Mặc

dù có rất nhiều nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng nhóm luật dẫn kinh điển nhưng những nghiên cứu này hoặc đòi hỏi thêm thông tin về những trạng thái ước lượng của mục tiêu hoặc đòi hỏi thêm thông tin về trạng thái ước lượng của

hệ thống – đây vẫn đang là những bài toán khó

1.1.2 Các luật dẫn sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại

Các luật dẫn hiện đại là các luật dẫn dựa trên lý thuyết ước lượng và lý thuyết điều khiển hiện đại Đây là một lĩnh vực khoa học rộng lớn, tuy nhiên trong lĩnh vực dẫn thì lý thuyết điều khiển tối ưu được ứng dụng nhiều nhất Lý thuyết này bắt đầu phát triển từ những năm 1959 – 1961 và thu hút rất nhiều sự quan tâm của các kỹ sư điều khiển cũng như những người quan tâm tới lĩnh vực dẫn nói chung [49]

Trang 30

Những công bố đầu tiên về lý thuyết điều khiển tối ưu trong lĩnh vực dẫn phải kể đến Bryson và Baron [35]; Bryson [15]; Kishi và Bettwy [42]; Bryson [14] Kể từ đó, có hàng trăm bài báo đã được công bố về áp dụng điều khiển tối

ưu cần phải:

- Sử dụng các cảm biến để xác định các tham số về vị trí, vận tốc, gia tốc mục tiêu Sử dụng lý thuyết ước lượng để cung cấp những ước lượng chính xác cho hệ thống dẫn

- Tạo ra lệnh dẫn tối ưu từ các ước lượng nhận được để làm cực tiểu độ trượt Luật dẫn tối ưu là luật dẫn sử dụng thông tin về trạng thái của mục tiêu để tạo lệnh dẫn [76] Tuy nhiên những nghiên cứu về ước lượng trạng thái mục tiêu rất ít [62] Dowdle và đồng nghiệp [25] đã ước lượng gia tốc pháp tuyến mục tiêu

sử dụng bộ lọc Kalman mở rộng từ những phép đo về cự ly tương đối, tốc độ thay đổi cự ly, góc đường ngắm và tốc độ thay đổi đường ngắm Uhrmeister [70] ước lượng gia tốc pháp tuyến mục tiêu từ những cảm biến quang học Kim và cộng sự [41] sử dụng những phép đo về cự ly và góc đường ngắm để ước lượng thông tin

Trang 31

về cự ly tương đối, vận tốc tương đối và gia tốc mục tiêu bằng bộ lọc Kalman mở rộng Một tham số quan trọng khác cần phải ước lượng khi thực hiện luật dẫn tối

ưu là – thời gian dẫn từ thời điểm hiện tại đến thời điểm gặp Đây là một tham

số quan trọng, độ chính xác của tham số này quyết định đến chất lượng của luật dẫn Đã có một số nghiên cứu đưa ra phương pháp xác định tham số này như trong [36] Tuy nhiên, phương pháp để xác định tham số này rất phức tạp, mới chỉ dừng lại về mặt toán học Hoặc trong [38], tác giả sử dụng lý thuyết điều khiển

để giảm sự phụ thuộc của luật dẫn vào tham số

1.1.2.2 Dẫn dự báo

Vì các luật dẫn tối ưu sử dụng những ước lượng trạng thái mục tiêu để xác định lệnh dẫn, đòi hỏi phải tuyến tính hóa các phương trình động hình học Theo hướng tiếp cận này gặp phải hai khó khăn sau:

- Mô hình chuyển động mục tiêu thường có tính phi tuyến cao do đó tuyến tính hóa sẽ gặp phải những sai số

- Vị trí của mục tiêu cơ động trong tương lai không chắc chắn

Ý tưởng của phương pháp dẫn dự báo dựa trên hàm phân bố xác suất vị trí của mục tiêu để đưa ra những phán đoán về vị trí tiếp theo của mục tiêu Dẫn dự báo có tính đến sự không chắc chắn trong những thông tin về sự cơ động của mục tiêu Gần đây, Talole và Banavar [67] đã phát biểu luật dẫn tiếp cận tỉ lệ theo hướng sử dụng điều khiển dự báo và nhận thấy luật dẫn mới có chất lượng hơn hẳn luật dẫn tiếp cận tỉ lệ truyền thống Talole và Phadke [68] cũng đề xuất một bộ ước lượng trạng thái mục tiêu Bộ ước lượng đề xuất dựa trên bộ lọc dự báo phi tuyến

1.1.2.3 Dẫn trò chơi vi phân

Lý thuyết trò chơi vi phân xuất hiện vào những năm 1960 do nhu cầu nghiên cứu các đối tượng có điều khiển trong tình huống xung khắc mà chuyển động của chúng được mô tả qua hệ thống các phương trình vi phân Những bài toán của trò chơi vi phân có nguồn gốc từ các vấn đề thực tế như: khảo sát hệ

Trang 32

thống lực có nhiều thành phần tham gia điều khiển mà mỗi thành phần có một mục đích riêng; khảo sát một hệ có điều khiển trong môi trường chịu các biến đổi ngẫu nhiên;….[8]

Nền tảng lý thuyết của các luật dẫn trò chơi vi phân là lý thuyết điều khiển tối ưu [22, 62] Giả sử mục tiêu di chuyển theo một số phương án nào đó (phương án di chuyển của mục tiêu được xác định dựa trên những thông tin về

vị trí, vận tốc, gia tốc hiện tại của mục tiêu) Dựa trên những thông tin này, tên lửa sẽ đưa ra phương án tiếp cận mục tiêu tối ưu nhất Tuy nhiên, luật dẫn trò chơi vi phân có hai nhược điểm chính như sau: thứ nhất, khối lượng tính toán để đưa ra được những phán đoán về phương án bay của mục tiêu rất lớn; thứ hai,

độ chính xác của những phán đoán về mục tiêu không cao bởi vì rất khó để có thể khẳng định mục tiêu sẽ di chuyển tiếp theo như thế nào [22]

Để giảm khối lượng tính toán, người ta thường sử dụng thêm một số giả thiết và tuyến tính hóa mô hình bài toán dẫn Những công bố đầu tiên phải kể đến là của Gutman [61] và Anderson [27] Trong cả hai nghiên cứu này, các tác giả đều coi tên lửa và mục tiêu là các chất điểm, bỏ qua động lực học đầu tự dẫn Những nghiên cứu đáng chú ý nhất là của Shinar và đồng nghiệp [12, 37] Forte

và Shinar đề xuất luật dẫn dựa trên sự kết hợp dẫn tối ưu và dẫn trò chơi vi phân [12] Gần đây, Chen và Speyery [60] đã tổng hợp luật dẫn dựa trên lý thuyết trò chơi vi phân có tính đến độ trễ của tuyến lái Thông qua kết quả mô phỏng, các tác giả đã chứng minh tính hiệu quả của luật dẫn

1.1.2.4 Một số hạn chế của các luật dẫn đã được phát triển trên cơ sở lý thuyết điều khiển hiện đại

Cho đến nay có rất nhiều nghiên cứu về việc áp dụng lý thuyết điều khiển hiện đại vào lĩnh vực dẫn được công bố Những kết quả mô phỏng nhận được đều chứng minh tính hiệu quả của những luật dẫn này Tuy nhiên, những luật dẫn này chưa thể hiện thực hóa được bởi vì những nhược điểm của các luật dẫn này như:

Trang 33

- Luật dẫn tối ưu đòi hỏi những ước lượng về gia tốc pháp tuyến mục tiêu

và thời gian dẫn đến điểm gặp phải chính xác, nếu những ước lượng này không chính xác thì chất lượng của luật dẫn tối ưu sẽ rất kém Mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu về ước lượng gia tốc pháp tuyến mục tiêu [25, 41, 70] và [36, 38] nhưng những nghiên cứu này chỉ áp dụng được trong một phạm vi rất hẹp, kết quả nhận được dừng lại ở mức độ lý thuyết vì thuật toán xác định chúng quá phức tạp, đòi hỏi khối lượng tính toán lớn Ngoài ra, nếu mô hình động lực học không chính xác, chất lượng luật dẫn tối ưu suy giảm nghiêm trọng

- Đối với luật dẫn trò chơi vi phân, dù luật dẫn không sử dụng thông tin về gia tốc pháp tuyến của mục tiêu nên khắc phục được nhược điểm của luật dẫn tối

ưu nhưng luật dẫn trò chơi vi phân vẫn phải thực hiện một khối lượng tính toán lớn và do đó không đảm bảo áp dụng trong các ứng dụng thời gian thực

1.1.3 Các luật dẫn sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh

Điều khiển thông minh là phương pháp điều khiển phỏng theo các đặc điểm cơ bản của trí thông minh con người Các đặc điểm cơ bản này bao gồm: khả năng học; khả năng xử lý thông tin không chắc chắn và khả năng tìm kiếm

lời giải tối ưu Khái niệm “điều khiển thông minh” vẫn chưa có sự thống nhất và

còn nhiều tranh cãi Một trong những định nghĩa được nhiều người công nhận và

sử dụng là của Anstaklis [3] Theo Anstaklis “điều khiển thông minh là quá

trình tính toán một cách hiệu quả hướng tới đạt được mục tiêu của hệ thống phức tạp, thông tin không đầy đủ và trong điều kiện không có chỉ dẫn cụ thể làm thế nào để đạt được mục tiêu đó”

Điều khiển thông minh là lĩnh vực khoa học tổng hợp vì nó kết hợp lý thuyết từ các lĩnh vực khác nhau như toán học, điều khiển học, máy tính, trí tuệ nhân tạo, … Khoa học máy tính và đặc biệt là trí tuệ nhân tạo cung cấp phương pháp biểu diễn tri thức, phương pháp suy diễn dựa trên cơ sở tri thức Khái niệm

và thuật toán thích nghi trong lĩnh vực điều khiển giúp các bộ điều khiển trở nên

“thông minh”, có khả năng thích nghi và khả năng học Sự phát triển của công

Trang 34

nghệ chế tạo cảm biến, cơ cấu chấp hành, công nghệ tính toán và mạng thông tin tạo điều kiện cần thiết để thực hiện phần cứng hệ thống điều khiển thông minh

Mạng neural, logic mờ, giải thuật di truyền là ba công cụ phù hợp nhất cho phép thiết kế hệ thống có các đặc điểm thông minh cơ bản là khả năng học, khả năng suy luận và khả năng tối ưu hóa Trong những năm gần đây, mạng neural, logic mờ và giải thuật di truyền là các phương pháp bổ sung cho nhau trong việc thiết kế và thực thi các hệ thống thông minh nhằm phát huy triệt để

ưu điểm và giảm thiểu tối đa khuyết điểm của từng phương pháp Hệ thống kết hợp mạng neural, logic mờ, giải thuật di truyền được gọi là các hệ thống lai Sau đây là một số kết hợp được sử dụng phổ biến hiện nay:

- Hệ thống mờ - neural: cung cấp cho hệ mờ có khả năng tự chỉnh dùng công cụ mạng neural ANFIS (Adaptive Neuro Fuzzy Inference Systems)

là một ví dụ điển hình về hệ mờ - neural

- Mạng neural – mờ: là mạng neural trong đó một số phép toán trong mạng

được mờ hóa Chẳng hạn có thể sử dụng logic mờ để xác định bước học cấu trúc mạng

- Hệ mờ di truyền: là hệ mờ trong đó các tập mờ cũng như hệ quy tắc suy

luận mờ được hiệu chỉnh tối ưu nhờ giải thuật di truyền

Các hệ thống lai đã chứng minh được tính hiệu quả trong việc thiết kế hệ thống điều khiển thông minh và đã được ứng dụng vào nhiều quá trình công nghiệp như cánh tay máy, điều khiển độ pH, quỹ đạo robot, hệ thống giảm xóc chủ động trong ô tô, phân loại sản phẩm,… Tuy nhiên, các nghiên cứu về việc ứng dụng các hệ thống lai trong lĩnh vực dẫn tên lửa còn hạn chế Chủ yếu các nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng các công cụ riêng lẻ của điều khiển thông minh để tổng hợp các luật điều khiển Dưới đây luận án sẽ giới thiệu một vài nghiên cứu tiêu biểu

Trang 35

1.1.3.1 Các luật dẫn sử dụng mạng neural

Mạng neural đã thu hút được nhiều sự quan tâm trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xử lý tín hiệu, điều khiển và nhận dạng Sự thành công của mạng neural do:

- Cấu trúc song song, lưu trữ phân tán nên có thể xử lý một số lượng lớn thông tin Đặc điểm này cho phép mạng neural có thể xử lý lượng lớn thông tin trong thời gian thực và có thể nhanh hơn 100 lần so với phương pháp tính toán tuần tự [20]

- Nhờ có khả năng học mà mạng neural có thể điều chỉnh các thông số của mạng Do đó mạng neural có thể học và nhận dạng được trực tiếp động lực học phi tuyến của hệ thống phức tạp Ngoài ra, mạng neural cũng có thể thích nghi với sự thay đổi trong môi trường và đưa ra những quyết định trong điều kiện làm việc không chắc chắn

Trong lĩnh vực dẫn tên lửa, có rất nhiều sơ đồ dẫn được đề xuất sử dụng mạng neural Lin và Chen đề xuất một sơ đồ dẫn pha cuối sử dụng mạng neural như một bộ điều khiển đảo Kết quả khảo sát cho thấy sơ đồ dẫn đề xuất không chỉ có sai số bám sát nhỏ mà còn mở rộng được vùng tiêu diệt Hsiao sử dụng mạng neural như một bộ điều khiển giám sát để khử các yếu tố nhiễu loạn tác động vào đầu tự dẫn tên lửa [20] Han và Balakrishnan [24] sử dụng hai mạng neural để tổng hợp luật dẫn tối ưu pha giữa, các kết quả khảo sát cho thấy luật dẫn tối ưu nhận được có khả năng xử lý tốt đối với cả mô hình tuyến tính và phi tuyến Luật dẫn đã khắc phục được nhược điểm của luật dẫn tối ưu truyền thống Choi và đồng nghiệp [47] xây dựng luật dẫn dựa trên lý thuyết trò chơi vi phân sử dụng mạng neural Trong nghiên cứu này, các tác giả sử dụng phương pháp gradient để tìm lời giải tối

ưu cho bài toán “trò chơi đuổi chạy”, sau đó sử dụng mạng neural truyền thẳng nhiều lớp để xây dựng luật dẫn hồi tiếp từ lời giải của “trò chơi đuổi

chạy” Kulkarni và Phan [53] sử dụng hai mạng neural nối tiếp nhau để xây

dựng một bộ điều khiển phi tuyến tối ưu, mạng neural thứ nhất được sử

Trang 36

dụng như một bộ xấp xỉ hàm mục tiêu, mạng neural thứ hai có vai trò như một bộ điều khiển tối ưu khi nó được huấn luyện để làm cực tiểu đầu ra của mạng neural thứ nhất Các tác giả thực hiện khảo sát và so sánh với bộ điều khiển tối ưu truyền thống dựa trên mô hình động lực học đã tuyến tính hóa, kết quả khảo sát cho thấy bộ điều khiển tối ưu phi tuyến sử dụng mạng neural đã ổn định được thiết bị bay dù nhiễu loạn ban đầu rất lớn trong khi

bộ điều khiển tối ưu truyền thống không thể khử được ảnh hưởng của những nhiễu loạn này

1.1.3.2 Các luật dẫn sử dụng logic mờ

Logic mờ cung cấp một phương thức suy diễn có thể bắt chước khả năng suy luận của con người để áp dụng vào các hệ thống cơ sở tri thức Hệ mờ là hệ thống xử lý thông tin dựa vào logic mờ và suy luận mờ Hai đặc điểm chính làm cho hệ mờ có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực là:

- Hệ mờ phù hợp với việc suy luận không chắc chắn hay gần đúng, đặc biệt là cho hệ thống phức tạp rất khó rút ra được mô hình toán học

- Logic mờ cho phép ra quyết định với giá trị ước lượng trong điều kiện thông tin không đầy đủ hoặc không chắc chắn

Điều khiển mờ dựa trên logic mờ cung cấp một kiểu thiết kế mới mà một

bộ điều khiển có thể thiết kế cho các quá trình phức tạp, không cần mô hình toán học chính xác, không cần dữ liệu định lượng liên quan đến quan hệ vào – ra Công trình đầu tiên ứng dụng bộ điều khiển mờ là mô hình động cơ hơi nước Sau công trình tiên phong này, nhiều sản phẩm công nghiệp cũng như dân dụng dùng logic mờ đã phát triển ở Nhật, châu Âu và Mỹ như: điều khiển xe lửa tự động, điều khiển robot, điều khiển ổ đĩa, máy giặt, điều khiển máy bay trực thăng, điều khiển nhiệt độ, điều khiển tàu hàng, nhà máy xi măng,…

Nghiên cứu đầu tiên về ứng dụng logic mờ trong lĩnh vực dẫn phải kể đến nghiên cứu của Mishra và cộng sự [40], các tác giả đã đánh giá hiệu quả của sơ

đồ dẫn sử dụng logic mờ Bài toán dẫn được khảo sát trong mặt phẳng, giả thiết

Trang 37

hướng cơ động của mục tiêu thay đổi ngẫu nhiên, thông tin về góc đường ngắm

bị tác động bởi nhiễu tản mát tâm phản xạ Họ xây dựng hai sơ đồ dẫn mờ dựa trên luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và tiếp cận tỉ lệ tăng cường Kết quả khảo sát cho thấy rằng hai sơ đồ dẫn mờ cho độ trượt nhỏ hơn nhiều khi sử dụng luật dẫn tiếp cận

tỉ lệ cũng như tiếp cận tỉ lệ tăng cường

Lin và Chen [45] sử dụng luật dẫn mờ trong pha hành trình để định hình quỹ đạo tên lửa, sử dụng luật dẫn PID mờ cho pha cuối để bắn các mục tiêu bay với tốc độ cao Kết quả khảo sát trong mặt phẳng cho thấy luật dẫn đề xuất có xác suất tiêu diệt mục tiêu lớn hơn các luật dẫn thông thường Sau đó các tác giả

đã mở rộng nghiên cứu trong không gian 3 chiều và nhận thấy sơ đồ luật dẫn hỗn hợp này có chất lượng bám sát cũng như khả năng chống nhiễu tốt hơn các luật dẫn kinh điển khác

1.1.3.3 Một số hạn chế của các luật dẫn đã được phát triển trên cơ sở sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh

Mặc dù trong một số trường hợp, các luật dẫn sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh như logic mờ hay mạng neural đều cho chất lượng tốt hơn các luật dẫn thông thường Tuy nhiên, các luật dẫn sử dụng các công cụ này vẫn còn một số hạn chế như:

- Đối với các luật dẫn mờ, việc điều chỉnh các tham số của bộ điều khiển

mờ phụ thuộc vào kinh nghiệm chủ quan của người thiết kế, quá trình điều chỉnh những tham số này mất rất nhiều thời gian mà kết quả nhận được có thể sẽ không tối ưu

- Đối với mạng neural, để huấn luyện mạng neural đòi hỏi phải có một số lượng lớn dữ liệu mô tả quan hệ giữa dữ liệu vào-ra của hệ thống, thời gian huấn luyện lâu

Tuy nhiên mạng neural và logic mờ là hai công cụ đầy tiềm năng và hướng nghiên cứu sử dụng các công cụ của điều khiển thông minh trong tổng

hợp các luật dẫn vẫn đang là một hướng nghiên cứu mở

Trang 38

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước

Trong lĩnh vực ứng dụng logic mờ nói chung, đã có nhiều hướng

nghiên cứu cụ thể như: ứng dụng logic mờ trong xử lý ảnh và xử lý tín hiệu;

ứng dụng logic mờ trong xây dựng các hệ hỗ trợ chuẩn đoán bệnh [4]; ứng dụng logic mờ trong hệ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ [2] Tuy

nhiên các tác giả trong những nghiên cứu này đều không đặt các ràng buộc trong quá trình xây dựng các hàm liên thuộc mà xây dựng hoàn toàn tự do không theo một cấu trúc tính toán cụ thể nào Vì không có cấu trúc tính toán

do vậy khi xây dựng hàm liên thuộc gặp rất nhiều khó khăn Các kết quả sau khi xây dựng xong phải được kiểm chứng lại, nếu kết quả không đạt được yêu cầu thì họ phải xây dựng lại từ đầu Hoặc mới gần đây, tác giả của [10] đã sử dụng mô hình mờ Takagi – Sugeno để tổng hợp bộ điều khiển hệ tự động ổn định trên khoang cho lớp các TLPK tầm trung Tác giả của [10] đã sử dụng phương pháp biểu đồ hệ số (CDM) để thiết kế điều khiển mờ Takagi – Sugeno Khi đó tác giả của [10] buộc phải giải hệ bất phương trình ma trận tuyến tính để kiểm tra tính ổn định của hệ thống, việc giải hệ bất phương trình

sẽ trở nên rất phức tạp, thậm chí không giải được nếu số lượng luật mờ lớn và xét đến các ràng buộc về chỉ tiêu chất lượng [10] Hơn nữa, nếu khi điều kiện

ổn định không thỏa mãn, buộc phải lặp lại quá trình từ đầu

Trong lĩnh vực dẫn tên lửa, các nghiên cứu trong nước, còn hạn chế ở

số lượng các nghiên cứu cũng như hạn chế về hướng tiếp cận Gần đây có một số nghiên cứu theo hướng áp dụng lý thuyết điều khiển tối ưu như [6, 7, 11] Tuy nhiên, những nghiên cứu này cũng chưa khắc phục được những nhược điểm chung của nhóm luật dẫn dựa trên lý thuyết điều khiển tối ưu,

đó là: đòi hỏi nhiều thông tin đầu vào với độ chính xác cao; khả năng chống nhiễu kém; đòi hỏi phải có mô hình động học chính xác; không xử lý được tính phi tuyến của bài toán dẫn Cũng đã có một vài nghiên cứu về ứng dụng logic mờ để tổng hợp các luật dẫn, tiêu biểu như [69] Dù kết quả nghiên cứu đã chứng minh được tính ưu việt của luật dẫn mờ đề xuất, nhưng việc

Trang 39

thiết kế tham số của luật dẫn mờ dựa trên kinh nghiệm và mang tính chủ quan Khó có thể khẳng định được đây là thiết kế cho kết quả tốt nhất

1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu

Như đã trình bày trong phần 1.1, các luật dẫn kinh điển thường đơn giản,

dễ hiểu, dễ thực hiện Nhưng đối với những mục tiêu bay ngày nay, nhóm các luật dẫn này không đảm bảo xác suất tiêu diệt mục tiêu khi mục tiêu có khả năng

cơ động cao, bay với tốc độ lớn, có nhiều biện pháp ngụy trang Các luật dẫn dựa trên lý thuyết điều khiển hiện đại đã chứng minh được hiệu quả về mặt lý thuyết Nhưng đến nay, nhóm luật dẫn này vẫn chưa khả thi trong thực tế bởi vì luật dẫn này đòi hỏi quá nhiều thông tin như [22]: mô hình toán học về hệ thống dẫn phải chính xác; gia tốc pháp tuyến của mục tiêu; thời gian dẫn tới điểm gặp

;… Việc xác định chính xác những thông tin này không hề đơn giản và vẫn đang là một bài toán lớn

Các luật dẫn sử dụng mạng neural hay logic mờ đã khắc phục được nhược điểm của các luật dẫn tối ưu, đó là: không cần một mô hình toán học chính xác về hệ thống; có khả năng chống nhiễu tốt; có khả năng xử lý các

hệ thống phức tạp, có tính phi tuyến cao Nhưng việc thiết kế những luật dẫn

này mang nặng tính chủ quan, dựa trên phương pháp “thử sai” nên mất rất

nhiều thời gian và đôi khi kết quả nhận được không như mong muốn hoặc rất khó khẳng định đó là kết quả tối ưu

Xuất phát từ những phân tích về ưu nhược điểm của các phương pháp dẫn, luận án đề xuất một phương pháp tiếp cận mới trong thiết kế luật dẫn Luận án sẽ kết hợp hai công cụ của điều khiển thông minh là logic mờ và giải thuật di truyền để tổng hợp luật dẫn mờ tối ưu Luật dẫn được đề xuất sẽ phát huy được những ưu điểm và khắc phục nhược điểm của từng công cụ Logic

mờ sẽ cho phép luật dẫn làm việc với hệ thống điều khiển bay có tính phi tuyến, phức tạp mà không cần một mô hình toán học chặt chẽ, chính xác

Trang 40

Logic mờ cho phép hệ thống điều khiển bay vẫn làm việc tốt khi thông tin nhận được từ mục tiêu không chắc chắn, thay đổi hoặc gián đoạn (do ảnh hưởng của nhiễu, sự cơ động của mục tiêu, chất lượng cảm biến bị suy giảm,

…) Trong khi đó giải thuật di truyền có khả năng tối ưu hóa dữ liệu đầu ra rất tốt, đòi hỏi rất ít thông tin về quá trình cần tối ưu Bộ điều khiển mờ sử dụng trong luật dẫn đề xuất có hệ quy tắc mờ và sự phân bố của các tập mờ được tối ưu tự động bởi giải thuật di truyền theo hàm mục tiêu

Để chứng minh được hiệu quả của luật dẫn đề xuất, luận án sẽ thực hiện

giải quyết hai bài toán chính sau:

Bài toán thứ nhất: Khảo sát đánh giá ảnh hưởng sự cơ động mục tiêu và

nhiễu lên chất lượng của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ và luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ

Bài toán thứ hai: Tối ưu hoá tham số và cấu trúc các luật dẫn tiếp cận tỉ

lệ mờ dựa trên giải thuật di truyền

Sau khi đề xuất hướng giải quyết cho hai bài toán nêu trên, luận án tiến hành khảo sát đồng thời cả ba luật dẫn: luật dẫn tiếp cận tỉ lệ; luật dẫn tiếp cận

tỉ lệ mờ; luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu sử dụng giải thuật di truyền để chứng minh cho tính hiệu quả của luật dẫn mờ tối ưu đã đề xuất

1.4 Kết luận chương

Trong chương 1, luận án đã tóm tắt sơ lược những kết quả nghiên cứu trong nước và ngoài nước về thiết kế, tổng hợp các luật dẫn cho các thiết bị bay nói chung, trọng tâm là các hệ thống tên lửa tự dẫn Luận án cũng đưa ra những

ưu điểm, nhược điểm của từng nhóm luật dẫn Xuất phát từ những phân tích đó, việc nghiên cứu, cải tiến các luật dẫn luôn là vấn đề cấp bách để đáp ứng được những đòi hỏi của chiến tranh hiện đại

Điều khiển thông minh đang là một hướng nghiên cứu mới, có rất nhiều tiềm năng Ứng dụng các công cụ của điều khiển thông minh trong tổng hợp các

Tiêu đề	Nghiên cứu nâng cao chất lượng quá trình tự dẫn tên lửa trên cơ sở sử dụng kết hợp logic mờ và giải thuật di truyền
Tác giả	Nguyễn Minh Hồng
Người hướng dẫn	PGS.TS Phạm Trung Dũng, TS Đoàn Thế Tuấn
Trường học	Học viện Kỹ thuật Quân sự
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Thể loại	Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	147
Dung lượng	3,8 MB