Luận văn Ứng dụng mạng nơron nhận dạng các tham số khí Động kênh Độ cao nhằm nâng cao hiệu qủa thiết kế thiết bị bay

Trong đó, phương pháp nhận dạng các ĐIIHISKĐ bằng thử nghiệm bay có những ưu điểm hơn so với các phương pháp tính toán trôn mồ hình lý thuyết vả thử nghiệm trên mô hình trong ống thổi k

LUAN AN TIEN Si KY THUAT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS Trương Dăng Khoa

2 TS Hoang Minh Dic

Ha Nai - 2021

dưng, số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa

có tác giả nào công bổ trong bắt cứ một công trình nảo khác Các dữ liệu tham

khảo được trích dẫn đầy đủ

Tác giả luận án

Nguyễn Dức Thành

phòng,

Tác giả xin bảy tổ sự biết ơn sâu sắc tới TS Trương Đăng Khoa và

TS Hoang Minh Đắc dã định hướng nghiên cửu và tận tỉnh hướng dẫn, giúp

đỡ trong suất quá trình thực hiện luận án

Tác giá luận án xin chân thành cảm ơn thủ trưởng Viện Khoa học va Công nghệ quân sự, Phong Dao tạo/ Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Viện Tên lửa, Viện Tự động hoá kỹ thuật quân sự Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, khoa KTĐK Học viên KTQ8 và các dồng nghiệp dã luôn dộng viên, quan tâm

và giúp đỡ để tác giả hoàn thánh luận án

Xin chin thành cám ơn các Thầy giáo, các nhà Khoa học và gia đình,

người thần cùng bạn bẻ đã quan tâm giúp đỡ, dóng góp nhiều ý kiến quý báu,

cỗ vũ và động viên tác giả hoàn thành công trình khoa học này

NCS Nguyễn Đức Thành

CHUONG I: TÔNG QUAN VẺ NHẬN DẠNG CÁC HỆ SÓ KHÍ DỘNG

1.1.1 Các giai đoạn thiết kế thiết bị bay a7

1.1.2 Mé hinh khi déng của thiết bị bay - y 1.1.3 Vai trỏ nhan dang cdc dc tinh khi déng 16

1.2 Nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động từ dữ liệu bay - 17

1.2.1 Mô hình động học chuyển đông của máy bay 18

1.2.2 Thử nghiệm bay, thu nhận dữ liệu - 18 1.2.3 Ước lượng tham số khi động và xác định trạng thái 21

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNII ĐỘNG HỌC CHO MỘT LỚP MÁY

2.1 Mô hình động học máy bay 38 2.1.1 Các hệ tọa độ sử dụng trong mô tá chuyển động của máy bay 38

2.1.2 Các quy ước về chiều và dấu các tác đông điều khiển 4I

2.2 Mô hình động học máy bay trong kênh độ cao - 48

2.2.1 M6 hình trạng thái chuyển động phi tuyến - 48

2.2.2 Mô hình trạng thái chuyển động tuyến tính kênh độ cao 48

2.3 Mô hình động học dùng cho nhận đạng cáo dạo hàm hệ số khí động,

52 2.3.1 Mồ hình động học thiết bị bay dùng cho mạng nơron nhẫn lạo 52

của thiết bị bay khi ứng dụng mạng noron nhân tạo

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN NHÂN DẠNG MỆT SỐ ĐẠO

3.1 Thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của máy bay theo

3.1.1 Thuật toán nhận đạng các đạo hàm hệ số khí động của máy bay

3.1.2 Thuật toản nhận dạng các dạo hảm hệ số khi động của máy bay

3.3 Xây dựng thuật toán nhận dạng các đạo hảm hệ số khí dộng của máy

3.2.1 Xây đựng thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động của

CHƯƠNG 4: MO PIIONG VA DANII GIA CÁC THUẬT TOÁN NILAN

DANG CAC PAO HAM HB 80 KHT BONG CUA MAY BAY 96

4.1 Mô phỏng và đánh giá các thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số

khí động của máy bay sử dựng phương pháp truyền thống - 97 4.1.1 Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng các đạo hàm hệ số

4.1.2 Mô phỏng và dánh giá thuật toán nhận dạng dạo hàm hệ số khí động theo phương pháp QHM coi TU) 4.2 Mô phông và đánh giá thuật toán nhận dang dao hàm hệ số khí động

4.2.1 Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận dạng đạo hàm hệ số khí

4.2.2 Mô phỏng và đánh giá thuật toán nhận đạng các đạo hàm hệ số

khí động ứng dụng mạng noron đột biến 109

DANH MỤC CÁC CÔNG TRINH KHOA HOC ĐÃ CONG BO 120

DANII MỤC CÁC KÝ IIỆU VA CI! VIET TAT

1 Danh mục các ký hiệu

%, 8 Góc tấn công, góc trượt []

a Góc tắn công dim bao cho may bay ứ chế độ bay bằng

37: Góc gật, góc liệng, góc hướng P|

Š,,5,,, Géc Iéch canh 14 dé cao, cénh 14i hướng, cánh lái liêng [ °]

bn Góc lệch cảnh lái độ cao đảm bảo máy bay ở chế độ bay bằng

p Mật dé không khí _ kg / mẺ |

o Sai lệch chuẩn

ø Vệc tơ các tham số mô hình

}„ #, Các thành phần tốc độ góc trong hệ tọa độ liên kết | °/4” |

A, B,C,D Ma trận hệ thống tuyến tính

4 Các thành phần gia tốc trong hệ tọa độ liên kết | m¿

Cung khí động trung bình cánh nâng, cánh lái đô cao [z]

a

Véc tơ lực tác động lên thiết bi bay [4]

Véc tơ lực khí động tác động lên thiết bị bay []

Vée to trọng lực tác động lên thiết bị bay [X]

Vé tơ lực đây động cơ tác động lên thiết bị bay [2]

Gia tộc trọng trường {m / x]

D6 cao thiét bi bay [7]

Ma trận mô men quán tính l*z m |

Các mô men quán tính trong hệ tọa độ liên kết | kg m` |

Sãi cánh năng, cảnh lái độ cao [mm]

T.ực nâng và lực cản trong hệ tọa độ tốc độ [V]

Khi lượng của thiết bị bay [&g]}

Véc tơ mô men tác động lên thiết bị bay [Nưm]

'Véc tơ mô men khí động tác động lên thiết bị bay [Am]

'Véc tơ mô men lực đẩy động cơ tác động lên thiết bị bay [Nm] Các thành phân rnô men khí động trong hệ tọa độ liên kết [Am]

Các thành phần hệ số mô men khí động trong hệ tọa đệ liên kết

Số điểm đữ liệu bay ghi nhận được

Hệ Loa đồ liên kết

Hệ tọa độ tốc dộ TIệ tọa độ mặt đất TIệ lọa độ mặt đất di động Lực day động cơ [N]

Diện tích đặc trưng cánh | mm” ]

Vée to tham sé trang thái

Các thành phần lực khí động trong hệ tọa dộ liên kết [X]

Véc tơ tham số đầu ra mô hình và tập đữ liệu bay

Không tốc của thiết bị bay [m/s]

Các thành phần tốc độ trong hệ tọa độ liên kết [m:/ z]

2 Danh mục các chữ viết tắt 2.1 Tiéng Anh

Neural Gauss Newton

Output Error Method

Radial Basis Function

Remote Supervised Method Resilient Propagation

Spiking Neural Networks

Spike Response Model

Phương pháp sai số dầu ra

TIâm cơ sở xuyên tâm Phương pháp giám sát từ xa

L.an truyền dàn hồi Mạng nơron dột biển

tảng 4.3 Sai lệch chuân đổi với xác nhận mô hình theo phương pháp LR 98

Bằng 4.4 Kết quả nhận dụng các DHHSKĐ kênh đồ cao theo OBM 100

Bang 4.5 Sai lệch chuẩn dối với kết quả nhận dạng tham số theo OEM 101

Bảng 4.6 Sai lệch chuẩn đối với kết quả xác nhận mô hình theo OEM 102

Bảng 4.7 Sai lệch chuẩn dối với kiểm tra khi luyện mạng noron RBF 105

Bảng 4.9 Sai lệch chuẩn đổi với nhận dang theo phương pháp RBI"~ ƠN Bảng 4.10 Sai lạch chuẩn xác nhận mô hình theo phương pháp RBE-GN Bảng 3.15 Sơi lạch chuẩn xác nhận mô hình theo phương pháp SNN -ƠN 116

1lình 1.3 Sø đồ cầu trúc nhận dang các LÀILHISKĐ từ đĩ liệu bay

Tình 1.4 Hai lập dữ liệu bay trong kênh độ cao của máy bay 20

Hình 2.1 Mỗi quan hệ giữa hệ tọa độ liên kết so với hệ tọa dộ tốc độ

1ình 22 Môi quan hệ giữa hệ tọa độ liên kết với hệ tọa đã đất đi động 41

Hinh 2.3 Quy ước về đế dối với các cảnh diễu khiển

TTình 2 4 Các hanh vi noron dét bié

Hinh 2 5 Dé tín thời gian của điện thế mang u(t) cia noron LIF

inh 2 6 Mé hinh SRM

Tình 2.7 Dẫ thị biểu điễn đội biên được phái khi w) ~ t„

Hình 3.1 Cấu trúc thuật toản nhận dạng tham số theo OHM

Hình 3.2 Luu dé nhan dang thea OEM

Hình 3.3 Cứu trúc thuật toán nhận dạng RRP - GN

1lình 3.4 Cấu trúc mạng noron RE cho mô hình động học kênh độ cao 32

Tình 3.5 Lưu đỏ thuật toàn nhận đạng đạo hàm hệ số khí động 84

Hình 3.6 Phân bố sai số đối với các lớp trang ẨNN có n lúp

Linh 3.7, Khoảng thời gian [n.t,| đột biển đầu vào được huyện

Linh 3.8 Luu đồ thuật toán truyền thang cho một lớp noow

Hình 3.9 Lưu đỗ thuậi toán luyện mạng SNN theo thuật loắn NSEBP 91

Hình 3.10 Câu trúc thuật toán nhận dạng sử dụng SNN - CA

THình 3.11 Câu trúc mô hình SNN kênh độ cao

Hình 4.1 Sự phù hợp đều ra mô hình với dế liệu khi nhận dạng theo LR 98

Hình 4.2 Giá trị dạo hàm hệ số khi dộng thay adi theo sé lan lap

Hình 4.3 Sự phù hợp giữa mô hình với đữ liệu khi nhdn dang theo OEM 101

Hình 4.10 Kết quả luyện SNN trong 4 epoch đối với góc gộ

Hình 4.11 Kết quả luyện SNN déi voi 6 tham sé dau ra

học và công nghệ hết sức phức tạp, mắt rất nhiều thời gian, công sức và kinh tế

{11.[14] [65] Hiên nay trên thể giới cũng chỉ có những nước có nên tảng khoa

học kỹ thuật và công nghệ phát triển mới cỏ thể thực hiện được việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ''BB Việc thiết kế chế tạo thiết bị bay là một lĩnh vực rất

rộng, đòi hỏi phải có một tiêm lực lớn cả về khoa học công nghệ cũng như kinh

tế, có đội ngũ cán bộ khoa học, nhà nghiên cứu, kỹ sư, kỹ thuật viên chuyên nghiệp cũng như hệ thống các viện, tập đoàn thiết kế chế tạo đủ mạnh Một dự

án thiết kế chế tạo TBB có liên quan đến rất nhiều ngành khoa học công nghệ,

các lĩnh vực liên quan chặt chẽ đến kỹ thuật điều khiển và tự động hóa (phương pháp điều khiển, tự động hóa điễu khiến, các bài toán nhận đạng, các bài toán

điều khiển tối ưu đa mục địch, thiết kế khí động ) cũng như công nghệ vật liệu, công nghệ chế tạo động cơ, công nghệ diện tứ, xử lý tín hiệu, các công cụ phần mềm trong thiết kế cũng như mô phỏng các điều kiện, chế độ hoạt động,

và dành giả hiệu quả

Irong các bài toán Ổn định và điều khiển, mô hình động học chuyển động

của TBB thường được xây dựng dưới dạng mô hình trạng thái chuyển động (thông qua các lực vá mô men tác động lên TBB) và mô hình hệ số khí động (HSKD) biểu diễn quan hệ giữa các tham số khi động với các đặc trưng cầu trắc khí động và điều kiện bay của TBB Tỉnh chất khí động học của bản thân 'TBB thể hiện đưới dạng các đạo hàm hệ số kbí động (ĐHHSKĐ) Các phương,

trình điều khiển được xây dụng dựa trên mô hình đối với hệ số khi động của TBE, trong đó, các tham số điều khiển được xác định thông qua các ĐHHSKĐ

trên cùng mô hỉnh của 1BB.

ĐIIIISKĐ của TPB cần thiết kế cần phải đáp ứng các yêu cầu về tính năng kỹ

- chiến thuật, câu trúc, các tham số đặc trưng, động học của TBĐ và các diểu

kiện môi trường Do sự phụ thuộc ĐIIISKĐ vào động học bay và điều kiện

môi trường khi quyển mang tính phi tuyển, không dừng và có nhiều mối quan

hệ không dễ tính toán theo các phương pháp giải tích thông thường mà thường được xác địmh nhở nhận dạng

Khi thiết kế TBB, các ĐHHSKĐ của THH có thé xác định theo các

phương pháp: phương pháp tính toán lý thuyết (phương pháp giải tích và

phương pháp số), phương pháp thử nghiệm (phương pháp thử nghiệm mô hình

trong ống khí động và phương pháp bay thử nghiệm) Trong đó, phương pháp

nhận dạng các ĐIIHISKĐ bằng thử nghiệm bay có những ưu điểm hơn so với các phương pháp tính toán trôn mồ hình lý thuyết vả thử nghiệm trên mô hình trong ống thổi khí động: có thể cung, cấp dỡ liệu tương đối đầy đủ và chính xác

hơn các đặc tính khí động của máy bay, áp dụng cho việc mô hình hóa động

học của thiết bị bay, phục vụ cho các bài loán xác định khả năng ổn dịnh, phân

tích, tống hợp các luật điều khiển đổi với TBB; đánh giá và kiếm chứng các

0 tham số động học, tham số

khi đông TBE khi thứ nghiệm mô hình trên ống thổi khí đông; dánh giá và

khẳng định sự phủ hợp các yêu cầu đặt ra trong giai đoạn hoản thiện thiết kế

déi voi TBR

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, củng với sự hỗ trợ của các

phương tiện đo hiện đại, phần mềm tính toán chuyên dụng và máy tỉnh có tắc

độ cao Vấn để nhận dang các ĐHHSK® của TH tử các tập dữ liệu bay dang

được quan tâm nghiên cửu nhằm phục vụ cho những bải toán thiết kế, chế tạo

việc thực hiện luận án “ Ứng đựng mạng nơron nhận dạng các tham số khí động

kênh độ cao nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế thiết bị bay” là cần thiết và có Ý

nghĩa khoa học và thực tiễn cao Kết quả nghiên cứu có thể ứng dựng cho công

tác nghiên cứu, thiết kể, chế tạo TP, trong việc xây dựng các mô hinh mô phỏng phục vụ huấn luyện, đào tạo đôi ngũ người lái, hỗ trợ việc cải tiến, nâng

cấp một số loại TBB trong trang bị

2 Mục tiêu nghiên cửu

Về lÿ thuyết: Nghiên cứu xây dựng thuật toán nhân dạng các DHHSKD

sử dụng các tập dữ liệu bay ghi nhận được từ các chuyến bay của một lớp TBB đạng máy bay cánh bằng, cơ cầu điều khiển khí động lam cơ sở cho việc tính toán thiết kế lớp máy bay này

VỀ thực nghiệm: Sử dụng gông cụ phần mềm Matlab - Simulink để thực

hiện mô phông và đánh giá các thuật toán nhận dạng các DHHSKD của LBB

3 Nội dung nghiên cứu

Các nội dung nghiên cửu của luận án nhằm mục đích giải quyết ba nhiễm

vu co bản nhật khi nhận dạng các DHHSKD của TBB

- Xây dựng các mô hình động học kênh độ cao cho môi lớp máy bay cánh bằng phục vụ cho nhận dạng các ĐHH8KĐ của TBB

- Xây đựng cấu trúc mạng nơron hàm cơ sở xuyên tâm (RBF) kết hợp

với thuật toán Gauss — Newton dé nhận đạng các ĐHHSEĐ trong kênh độ cao của máy bay

- Nghiên cửu mạng nơron đột biển (SNN), thuat to4n Jan truyền ngược

sai số đột biến chuẩn hóa (NSEHP) sử dụng mỗ hình noron SRMp dé luyén SNN; xây đựng cấu trủc SKN để luyện mạng với đữ liệu là các tham số chuyển

- Tổng quan về các vấn đề nhận dang vả ước lượng các tham SỐ; các

phương pháp nhân dạng các ĐHHSKĐ của TBBR

- Nghiên cứu tổng quan về các IITĐ sử đựng trong việc nhận dạng tham

số và diều khiển TBR, xây dựng hệ phương trình déng học dầy di cua TRB Xây dựng mô hình động học phi tuyến và tuyến tỉnh trong kênh dé cao cho MB

cánh bằng

- Xây dựng các mô hình và thuật toán nhận đạng các ‡)HHSK® từ dir

liệu bay theo các phương pháp truyền thông

~ Nghiên cứu về cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của mang noron ham

ce sé (RBF), str dung mang noron RBF x4p xi gan đúng mô hình động học

TTB phuc vụ cho bài toán nhận dạng các ĐIIIISKĐ

~ Nghiên cứu về cầu trúc và nguyên tắc hoạt động, các thuật toán luyện

SNK, st dụng SIKN trong bải toán nhân dạng các DHHSKD của BH

- Sit dung phin mém Matlab - Simulink để mô phỏng và đánh giá chất

lượng nhận dạng thco các thuật tuản nhận dạng Nhận xét, so sánh các kết quả

giữa các phương pháp nhận đạng khác nhau làm cơ sở đề phân tích hiệu quả và

những hạn chế cho thuật toán đề xuất

4 Đấi tượng và phạm ví nghiên cứu

Tôi tượng nghiên cứu trong luận án là mô hình động học và các thuật

toán nhận đạng ĐHHSKĐ của một lớp TTP, dạng máy bay cánh bằng, cơ cầu điều khiển dạng khí động,

Phạm vi nghiên cứu: Luận ản tién hành nhận dạng mệt số ĐIIISKĐ

quan trọng trong kênh dộ cao của TH sử dụng các tập đữ liệu bay ghi nhận

được từ các chuyển bay.

khi động của máy bay sử dụng các tập dữ liệu bay ghi nhận từ các chuyến bay

Sứ dụng phần mềm Miatlab - Simulink để dánh giá và mô phông kiểm

chứng chất lượng các thuật toán nhận dang các đạo hàm hệ số khí động từ các

tập đữ liệu bay thực tẾ của máy bay Nhận xét, so sánh các kết quả piữa các phương pháp nhận dạng khác nhau để minh chứng cho thuật toán để xuất

6 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

- Phát triển thuật toán nhận dạng các DHHSKD cho một lớp may bay

cánh bằng cô định có độ cơ động cao theo các tập đữ liệu ghỉ nhận được tử các chuyến bay thực tế khi sử dụng ANN đóng vai trò mô hình trạng thái chuyển

động của máy bay;

~ Nghiên uữu và ứng dụng mạng noron thế hệ mới — mạng nơron đột biển

(§NN) với thuật toán Gauss - Newton để nhân dạng các DHHSKD của IBH Dây là cơ sở khoa học phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo mới hoặc khai thác

các loại TBB

Ý nghĩa thực tiẫn

Việc nghiên cứu nhận dạng các ĐHHSEĐ trong kênh độ cao của máy

bay thco các tập dữ liệu ghỉ nhận được từ các chuyển bay thực tẾ sẽ cung cấp

cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho việc đánh giá các DHHSETD trong giai đoạn

thiết kế TP, nâng cao độ chính xác và rút ngắn thời gian trong toàn bộ quả trình thiết kế một lớp 'RB

7 Bỗ cục của luận án

Luan an được bổ cục bao gồm các phần: mở dầu, nội dung, kết luận, tài

liệu tham khảo, phụ lục Phần nội dung trinh bày trong bến chương.

tình đổi với các IISKĐ trong kênh độ cao, qua đỏ xác định được các ĐILISKĐ

trong, kênh độ cao của TBĐ cần phải nhận đạng: xây dựng so dé cfu trac quá

trình nhận dạng các ĐIHISKĐ từ các tập đữ liệu bay của TBB, đánh giá tình

hình nghiên cứu, thiết kế TBP trong và ngồi nước, lâm cơ sor dé dit ra các van

đề cần nghiên cứu cho luận án

Chương 2 Xây dựng mơ hình động học chuyển động trong kênh độ cao

của một lớp máy bay cánh bằng: xây dựng mơ hình động học phi tuyển đủ của

MB; xây dựng mơ hình động học phi tuyến kênh độ cao của MB, xây dựng mơ

hình động học tuyển tính hĩa kênh độ cao của MD; xác định các mơ hình động

học sử dụng cho các phương pháp nhận đang các †?HHSKĐ ứng dụng ANN

Chương 3 Xây dựng các thuật tốn nhận đạng các ĐIIIISEĐ kênh độ

cao của máy bay theo gác phương pháp truyền thơng Đề xuất ứng dụng mạng

noron ham cơ sở xuyên tâm (RBE) và mạng noron đột biến (SNN) để nhận

dang cic DHHSKD nay Trong đĩ, cần phải thực hiện các nhiệm vụ: xây dựng

cấu trúc mỗ hình mạng RBF (SNN) để luyện mạng với Lập dữ liệu bay kênh dộ

cao; xây đựng các thuật tốn để luyện SNN, xây đụng thuật tốn nhận đạng các ĐHHSKĐ khi kết hợp mang RBE (SNN) với thuật tốn Gauss - Newton

Chương 4 Trọng tầm của chương nảy lả sử dụng cơng cụ phần mềm

Matlab - Simulink để mơ phỏng vả đánh giá các thuật tốn nhận dạng các

ĐHHSKĐ trong kênh đơ cao của máy bay dã dược xây dựng ở chương 3 củng với các mơ hình động hợc và mơ hình HSKĐ kênh độ cao của MH được xác

định ở chương 2 Các tập dữ liệu bay ghi nhận được sử dụng để mơ phơng và

đánh giá các thuật tộn nhận dang các ĐHH8K?® dược lẫy từ hệ thống tự động

ghi tham số trên các chuyến bay thực tế của MB Su-D.

kế thiết bị bay

1.1.1 Các giai đoạn thiết kế thiết bị bay

Thiết kế chế tạo TBB là một đự án phức tạp |2, [55], |65J Trong thực

tế, quả trỉnh nghiên cứu, thiết kế, chế tạo TBB được thực hiện theo một quy

trình chung gồm có những bước theo thứ tự như hình 1 1

Ôặt yêu cầu và lựa LÍ Lập dự án

chọn giải pháp thiết kê

1lình 1.1, Sơ đồ quy trình thiết kế thiết bị bay Qua nghiên cứu tải liệu về thiết kế, chế tạo, thử nghiệm TRE, có thể chia quy trình thiết kế thành các giai doạn sau

Giai đoạn đặt yêu cầu và lựa chọn giải pháp

cầu đối với TBB cần thiết kế, cần phải chỉ ra mức độ

Tựa trên gác

cải tiền của TBB (nếu dự án dựa trên thiết kế đã có trước dó) hoặc các yêu cầu

hoan toàn mới về cầu trúc, tính năng, chỉ tiêu chiến kỹ thuật, từ đó đưa ra các

yêu uầu và giải nhấp thiết kế phù hợp.

Giải pháp kỹ thuật cơ bản cần phải xác định: số lượng, kiểu dạng động

cơ, piấi pháp kỹ thuật hệ thống phát hiện vả theo đối mục tiêu, phóng và dẫn

tên lửa đến mục tiêu (đối với máy bay) hoặc phương pháp bám sát, điều kiến

quỹ dạo bay tiếp cận mục tiểu (đối với tên lửa)

Hai doan thiết kế sơ bộ

Nhiệm vụ chính của giai đoạn này là thực hiện chọn cấu hình, hình đạng

bền ngoài, xác dịnh được cấu trúc phân hệ của THH (hệ thống động lực, hệ

thông điều khiển, hệ thống quan sát không gian ) Đối với các TBH dang thiết

kế hoàn toàn mới, sần phải tính toán các tham số hình học, dạng sơ đồ cấu trúc khí động, các tham số cơ bản về cấu trúc thân, cánh, vỏ , đối với các ''BH đạng thiết kể có sẵn cần phải chỉnh sửa và hiệu chỉnh lại sơ đỗ thiết kế trước đó thee yéu cau nhiệm vụ mới đặt ra

Với những cấu trúc thiết kế đã chọn, trong giai doan này cần tiến hành

mô phông trên các mô hình nhằm đưa ra đánh giá bộ tham số về hình dạng khí

động và bố trí cấu trúc cáu thành phần của thiết bị bay thỏa mãn các yêu cầu

đặt ra

Giai đoạn thiết kế kỹ thuật

Trên cơ sở bộ tải liệu thiết kế sơ bộ, các bộ phận thiết kế cần phải tính

toán thiết kế chỉ tiết cho các hệ thống cấu thành của thiết bị bay theo tiêu chuẩn

thiết kế Giai đoạn thiết kế này rất quan trọng, quyết định dén khả năng thực hiện các chức năng của các hệ thống, Sản phẩm đầu ra của giai đoạn thiết kế

này là các bộ bản vẽ cấu trúc tổng thể, các bản vẽ chỉ tiết (hoặc chương trình

phần mềm) tỉnh toản thiết kế cho từng phần tứ, chỉ tiết kỹ thuật trang mỗi hệ

thống.

công nghệ, thiết bị phương tiện dùng trong thi công từng chỉ tiết đơn cũng như

các cụm chỉ tiết cầu thành hệ thống của TBB

Tựa trên các bản vẽ và quy trinh công nghệ, các chỉ tiết sản phẩm sẽ

được gia công chế tạo (nếu là chỉ tiết cơ khí), hoặc tích hợp cải đặt thuật toán, chương trình phần mễm (với các modul điện tử điều khiển), sau đỏ sẽ được kiểm tra đánh giá chất lượng theo bệ chỉ tiêu đánh giá Nếu kết quả không đạt cẦn phải gia công lại hoặc chỉnh sửa chương trinh phần mềm thuật toán Tiến

theo đó, các cụm chỉ tiết cũng được tổ hợp, lấp ráp kiểm tra và hoàn thiện

Giai đoạn sản xuất nguyên mẫu và thử nghiệm bay

'Trên cơ sở bộ tải liệu thiết kế kỹ thuật, thi công, cơ quan thiết kế phải

kết hợp chất chế với các cơ sở chế tạo từng cụm khối cụ thể để xây dựng bộ tải

liệu, quy định rất chặt chẽ các yêu vầu kỹ thuật của từng chỉ tiết, từng đơn vị

lắp ráp và có quy trình công nghệ chế tạo cho đến tùng công đoạn, ví dụ bản vẽ các khuôn mẫu, quy trình gia công v.v lrên cơ sở các cụm, khối, hệ thống đã

được thiết kế thực hiện việc lắp ráp theo từng hệ thống, kiểm tra chất lượng và

lắp ráp hoản chỉnh TBB Trước khi thực hiện bay thử cần phải có sự đánh giá

kiểm tra nghiêm ngặt thơo phân cấp và được cho phép thử nghiệm bay

Mỗi giai đoạn thiết kế có thể không nhận được các kết quã mong muốn

Trong trường hợp này cần phái quay lại các giai đoạn thiết kế trước đỏ và có

thể phái bắt dầu lại toàn bộ

1.1.7 Mê hình khí động của thiét bi bay

Xem xét hình đạng cấu trúc một loại máy bay đạng cánh bằng thông

thường (hình 1.2), khi biểu diễn các tham số chuyển động của máy bay trong

hệ tọa độ liên kết và hệ tọa đô tốc độ sử dụng dáo ký hiệu như sau [32]

Hình 1.2 Ký hiệu quy ước Irong hệ tọa độ liên kết của máy bay

- ø, Ø - gốc lẫn công và góc rượi;

- E - không tốc của máy bay;

- x, Y, Z- cáo thành phần lực khí động táo đông lên MB xác định trong

THTP liên kết,

- AÉ, Mú, M£- các thành phần mô men khí động tác đồng lên MH xác

định trong H1 liên kết;

- T4, T⁄, Ï“- các thành phần tốc độ máy bay trong HTD liên kết,

- 44 e0, 61~ các thành nhẫn tốc độ gác trong HTP liên kết,

- Š, Ô„ Ô - góc lệch cánh lái liệng, cánh lái độ cao và cảnh lái hướng,

1.1.2.1 Phương trình động lực học

Tất cả các bài toán nhận dạng động học đùng cho TBB đều phải dựa trên

các mô hình động học mô tả chuyển dộng của TBB (chuyển déng tinh tiến và chuyển động quay) cùng các tập dữ liệu mang thông tin về biển dầu vảo, trạng

thái, đầu ra Phương trình chuyển động cơ bán của máy bay dang véc tơ được

xác định như sau |32|

TH | axm¥ — Fé)! Fy) F,(Vau,0) ay

trong đó

- £ — các góc Euler biểu diễn tư thế máy bay so với HTD đất;

~ ~ vớc tơ Lác động điều khiển:

- Ƒ- lực tác động tông (Ƒ\, - trọng lực, #; — lực đấy đông cơ; t2

lực khi đồng),

~ 3# — mô men tác động tổng ( Ä#,„ — mồ men do lực đấy động cơ sinh

ra, Mĩ, —mô men do lực khí động sinh ra),

- @ - véc to ác tham số mê hình;

- 7 _- ma trận quán tình;

- m - khối lượng TBB

Nhận dạng các ĐHHSEĐ số lập trung vao việc xác địmh cấu trúc mô

hình đối với lực khí động (Z",) và mô men khi động (4ƒ „); ước lượng các tham

số chưa biết trang các cấu trúc mồ hình đó, dựa trên đữ liệu bay ghi nhận được

Cấu trúc mô hình đối với Z, và „ được goi là các mô hình khí đông, được xác định trong HTĐ liên kết như sau [14]

- C,, ,, €.- cdc thanb phan hé sé hye khi déng trong H'I? liên kết,

- M, m,, M- cae thanh phan hé sd mé men khi dong trong HT liên kết,

-ð, - cung khí động trung bình cánh nâng

1.1.2.2 Mô hình hệ số khi dộng tông quát của thiết bị bay

Một cách tông quát nhất, các HSKD của thiết bị bay có thể được mê tâ

đưới dạng quan hệ hàm số như sau |32|

MOBO Gop pg*a'araprr) 09

trong đó: ¥,- ky hiệu các thành phần hệ số lực và mô men khí động trong ITTĐ lién két (C,, C,, C,, mụ, mm, m,), & - độ lêch các cánh lái (Š, Š,„Ở,}, ø - tắc

tÐ Ï

độ góc TH (Ø„ ø,; #.), ¡ - đặc tính độ đài, ⁄9„ - tần số dao động, >

số Strouhal (đặc trưng cho hiệu ứng đòng chảy đao động không én dinh),

PPÌ _ PĨ_ số Reynolds (Re); r~ “' - độ nhớt động học, - số Froude (ty

số lực quán tính lực hấp dẫn đối với TBB)

Đôi với các chuyển bay thử nghiệm, các Lác động của chuyển động quay

vả dao động cưỡng bức được mô hình hóa dưới dạng hảm của tốc độ góc trong

HTLĐ liên kết, póc tấn công và góc trượt (Œ, /) và các dạo hàm bậc nhất của

chúng Khi MB bay trong dòng chảy được xem như là dùng và tốc độ bay là

thấp, sự phụ thuộc đang ham hé sé lực và mô men như sau

Các biến trong phương trình (1.5), (1.6) được gọi là biến độc lập Các

HSED là hàm của các biến trạng thái UJ, , Vˆ, ø, @, @ (V, @, B,

®,, @,, đ ) và diều khiển Z Sự phụ thuộc nảy là phi tuyến [13]

1.1.2.3 Mô hình hệ số khi động tuyển tính kênh độ cao của thiết bị bạp

Các thành phần HSKĐ kênh dé cao TRB thường được xác định gồm các

tham số Œ„, Œ, và m, (C,, C, - hệ số lực nâng và hệ số lực cân được xác định trong IITP tốc độ, m, - hệ số mô men gật được xác định trong TITE liên

kết) Mô hình đối với H8KĐ kênh độ cao dạng tuyến tính dược xây dựng dựa

trên đạng tuyến tỉnh của mô hình lực vả mô men khí động kênh độ cao (lực cần

D lực nâng 7 và mê men gật ÀZ, ) với giá dịnh về tham số bay én định và

chuyển động của dòng không khí bao quanh máy bay lá dỏng chấy dẫn

Thực hiện khai triển chuỗi Taylor thành phần lực nâng 7, theo các tham

số trạng thái Ƒ, @, ø, và tác động cánh lái dộ cao ổ, của máy bay và lấy thành phin bậc nhất

trong do

- 7, - tae ning khi MB bay én dinh: @— 4, 6, —8,, @, đà, — đ, —

- các thành phần đạo hàm riêng của 7 theo cáu tham số

và độ cao ỗn định được xác định bởi: góc tin công 4%, số Mach Ä3⁄; (hoặc LÊN

độ cao 7T,, khối lượng ø„ và mô men quán tinh Jy.

Với giả định chuyển động của máy bay trong kênh độ cao vả kênh hướng

độc lập nhau, thực hiện tuyến tinh héa ham sé biểu diễn lực và mô men khi

động kênh độ cao theo từng đoạn với giả định sự thay đối giá trị các biến trong

từng đoạn là nhỏ

Để thể hiện dầy đủ hơn chuyển động của máy bay trong kênh độ cao

đưới đạng tuyến tính hóa phục vụ cho mục đích dự báo chuyển động, phương,

trình tuyến tính hóa đối với lực nâng và mô men gật được bổ sung thêm hai

thành phần 1„A# và A„A#

Các lực và mô men khí dộng kênh độ cao bị ảnh hưởng nhiều nhất thco các biến trạng thái E, œ, œ, và biển điêu khiển Ở, Sau khi tuyến tính hóa,

các lực và mô men tuyến tính kênh độ cao được xác dinh:

lw, -M,IM,AV MAa M Aad Mua 1M,AðÔ, (6)

“trong phương trình (1.8-b) các hệ số đạo hàm riêng được xác định

Trong nhận dạng các ĐIIISKĐ của máy bay, thường biểu điễn mô hình

đối với các hệ số lực và mô men khí đông thông qua các ĐHHSkĐ

Mô hình HSKD tuyến tính thea kênh độ cao [32]:

Œ,=Œ; 1 Có Ay a 'Gp y, | CÿAd CB s @, | CRA6, (a)

trong đố: Cy, Cros Mg - h8 s6 tye cfm, Ize nâng và mổ men gật khi

a —6— 0; Cf, cr, HỆ - đạo hàm hệ số lực cản, lực nâng và mô men gật

theo tắc độ TBB; Cf, Cy, at, - đạo hàm hệ số lực cắn, lực nâng và mô men gật

thơo góc tấn công: Ở2, “ - dạo hàm hệ số lực cản, lực nâng và md men

gật theo tộc độ góc gật, C7, C nữ - đạo hàm hệ sé luc cn, luc nâng và mô

men gật theo góc lộch cánh lái

Các thành phần đạo hàm HSKD theo các tham số được gợi chung là các

DHHSKD, có thể chia thành các thành phần DHHSKD 6n định và các thành

phần ĐHHSKEĐ diều khiển Các thành phần DHHSKD ổn định liên quan đến

các biển trạng thái pằm có: các thành phan ĐHHSKĐ én dịnh tĩnh liên hệ dến

Œ, &, Ø ), các ĐIIISEĐ ổn định động liên quan đến œ Các thành phần ĐHHSKĐ diễu khiển liên hệ đến các biển diều khiển ø

rong kênh độ cao, các thành phần 1ĐHH8K} dược xác định như sau

1.13 ai trò nhận dang các đặc tính khí lộng

Từ việc xem xét quy trình thiết kế TBB cho thấy việc xác định các các

đặc tính khi động của TBB được có mặt trong suốt quá trinh thiết kế, ví dụ như

bố trí khí động, đường kinh và độ dài thân, hình đáng của mũi, hinh dạng, điện

tích, profin của cảnh

'Việc xác định các đặc tính khí động của TBE trong giai đoạn thiết kế thi công và thử nghiệm bay được thực hiện thông qua vẫn đễ nhận dạng các tham

số khí động Để nhận dạng các tham số khí động thì việc quan trọng là cần phải

hình thành được một mô hình động học môề tả mối quan hệ giữa các tham số

khí động (lực khí động, mô men khí động) với các biển trạng thái, biển điều

khiển, các tham số hình học của các phần tử thân - cánh, mũi, khối lượng tải

trọng trong điều kiện thay đổi của điều kiện bay hoặc chế độ bay Các tham

số khi đông này đóng vai trò quyết định cho việc đám bảo các chỉ tiêu chiến kỹ

thuật đặt ra cho nhiệm vụ thiết kế (tốc độ cực đại, khả năng tăng tốc, khả năng

cơ động, cự ly, trần bay ) Mỗi quan hệ này cực kỷ phức tạp, phi tuyến, nhiễu

tham số tính toán chỉ có thể nhận được dưới dạng bảng, đồ thi xác định tử quá

trình thục nghiệm

Việc nhận dang các tham số khí động phải dựa trên các tập đữ liệu thứ nghiệm (nhận được thông qua thử nghiệm mô hình trong ống thổi khi động hoặc thử nghiệm bay), để từ đó đánh giá được các đặc tỉnh khí động đối với

mẫu TBB cần được thiết kể Nếu như các tham số khí động này không đạt dược

như mong muốn sẽ quay trở lại xem xét việc tính toán hình học và cấu trúc khí

động trong giai doạn thiết kế sơ bộ Quá trình này có thể được tiến hành lặp lại nhiều lần nhằm đạt được một sơ đồ khí động với các tham số hình học của các

thần tử thân- cánh, cơ cấu chấp hành điều khiển của TBB thỏa mãn các yêu

cầu chiến kỹ thuật đặt ra

1iưởng nghiên cứu của luận án là nhận dạng các tham số khi động từ dữ liệu bay ghi nhận được qua thực nghiệm bay của TBĐ Kết quá nhận dạng là

cơ sử khoa học và thực tiễn để đánh giá toàn bộ quá trình thiết kế và đưa ra

những kết luận sơ bộ, có thế sử dụng để hiệu chỉnh, hoàn thiện thiết kế đảm bão đấp ứng các yêu cầu chiến kỹ thuật của TBB dự định thiết kế Để nhận dạng

các tham số khí động của TIRD cần phải tiến hành các bai bay thực nghiệm

(hoặc các dữ liệu nhận được từ thiết bị ghi đữ liệu tử các chuyển bay thực tổ)

để thu thập các tập dữ liệu phục vụ nhận dạng, xây dựng mô hình động học chuyển động của TBB, trong đó có sự xuất hiện của các tham số khí động (các

tham số mô hình cần phải nhận dạng) áp dụng cho các phương pháp nhân dạng,

1.2 Nhận dạng các đạo hàm hệ số khí động từ dữ liệu bay

Nhận dạng các đặc tính khí động của TBB (cụ thể là máy bay dạng cánh

bằng) bao gầm các dạng như sau

- Nhận đạng cấu trúc mồ hình hệ số khí động (các thành phần hệ số lực

và mé men khí động): từ tập đữ liệu đầu vào (đối với biến điều khiển), đữ hệu

đầu ra (các HSK)) nhận được, cần phải nhân dạng được cấu trúc mô hình cho

F, va M_, trong phương trình (1.3) vả (1.4), tức là nhận đạng các hệ số khí

động (C,, C„, C „0m, m,, 1m )

- Nhận dạng tham số mô hình khí động (các đạo hàm hệ số lực và mô men khí động): Giả định rằng, cấu trủc mô hình đối với hệ số khí động là đã

được xác định (quan hệ giữa hệ số khí động trong kênh độ cao phương trình

(1.16) đổi với các biển chuyển động và điều khiển (7 ,z, ø, , 2, ), cần phải nhân

“Trường hợp đơn giản nhất là các HSKĐ phụ thuộc tuyến tính và hắt biển

theo thời gian vào các tham số chuyển động và điều khiến, khi đó mô hình nhận

đạng là mô hình tuyến tính dừng, mô hình hệ số khí động kênh độ cao được xác

dinh theo phương trình (1.10) Trong trường hợp HSKĐ phụ thuộc phú tuyến vào các tham số chuyển động và điều khiển sẽ là nhận dạng phi tuyên và nếu

sự phụ thuộc là thay đối theo thời gian thì mô hình nhận dạng sẽ lả không dừng

Sơ dễ cầu trúc nhận đạng tham số của mô hỉnh khi động MP có thể dược

biểu diễn trên hình 1.3

Các tham số đặc Thử nghiệm bay, thu

trưng của MB thập dữ liệu

1 Kiểm tra tương thích

Các bậ đữ liệu

Quá trinh nhận đạng từ dữ liệu thử nghiệm MB bao gồm các giai đoạn:

Xây dựng mô hình động học của MB; Thực hiện thử nghiệm hay, thu nhận dữ

liệu; Phân tích khả năng tương thích đữ liệu, Nhận dạng trạng thái, tham số của

xnô hình; Xác nhận sự thỏa mãn của mô hính nhận dạng

Xem xét chức năng các khối cơ bản trong sơ đồ khối hình 1.3

1.2.1 Mô hình động học chuyển động cũa máp bay

Việc xây dựng mô hình đông học chuyển động của máy bay là bước đầu

tiên trong quá trình nhận dạng Trong bài toán nhận dạng các tham số của mô

hình đối với các hệ số khí động dạng của mồ hình phải được xác định từ trước

Dang mô hình có thể là mô hình hộp đen, mô hình dạng đa thức, mô hình dạng

hảm truyền (không gian trạng thái), mô hình mạng nơron Yêu cầu mô hình

động học chuyển động máy bay phải đáp ửng dược

- Biểu diễn gần đúng nhất động học chuyển động thực tế của máy bay thông qua các tham số cẦn nhận đạng,

- đó độ phức tạp vừa phải dễ có thẻ triển khai các thuật toán nhận dang

Đổi với chuyển động của máy bay là chuyển động trong không gian và việc

nhận dang các tham số khi động đồng thời trong cả 3 mặt phẳng chuyển déng

là rất khỏ khăn, do đó, mô hình chuyển động của máy bay thường được xây

dựng theo từng mặt phăng (kênh) điều khiển được cho là độc lập với nhau (kênh

độ cao và kênh hướng) [1] [4], [14], [32]

_ối với bài toán nhân dang các hệ số khí động mỗi kênh điều khiển, cũng

cần phải xây dựng mô hình biểu điễn quan hệ giữa các hệ số khí động đối với các tham số trạng thái và tham số điều khiển đối với kênh điều khiển đó ‘lay

thuộc vào mức độ yêu câu của bài toán nhận đạng các hệ số khí động, mô hình

đổi với các hộ số khí động có thể được xây dựng là mô hình tuyến tính hoặc phi tuyến mô hình dừng hoặc không dừng

Trong luận án, sẽ sử đụng hai dạng mồ hình động học đối với kênh độ

cao của máy bay

- Mô hình tuyển tỉnh không dùng dạng đa thức;

- Mô hình dùng mạng nơron nhân tạo

Đôi với mô hình hệ số khí động kênh độ cao của máy bay, trong luận án

sẽ sử dụng mô hình dạng tuyến tính dùng,

1.2.2 Thứ nghiệm bay, thu nhận đữ liệu

Mục đích của luận án là thực hiện việc nhận dạng các đạo hàm hệ số khí

động trong kênh độ cao của máy bay sử dụng các tập đữ liệu nhận được từ các

chuyển bay thực tế của máy bay Su-l (thông qua hệ thống tự phi các tham số

trong từng chuyến bay) Để xây đựng mô hình động học, nhận dang và xác

nhận mô hình với cáo tham số nhận đạng được, được các hệ số khí động theo

kênh độ cao của MB, luận án sẽ sử dụng 12 tập dữ liệu tử các chuyến bay thực

tế có độ cơ động khác nhau xác định trong phụ lục B

Các tham số chuyển động trong kênh độ cao lấy từ hệ thống tự ghi các

tham số bay bao gầm: Góc tần công ø | ag Góc gật 0 "|, Tắc độ góc gật

#y[ °/s |, Tốc độ máy bay V [mi s]; Góc lệch cảnh lái độ cao đ, [ °Ì, Gia tốc

chuyển động theo trục đứng a [m / sh Gia tắc chuyển động theo trục đọc

a, [mis* |- Các tập đữ liệu có chủ kỳ lẫy mẫu tín hiệu 7— 0,02[z] Các dữ

liệu thu nhận được này trước khi sứ dụng trong các thuật tuản nhận dạng được

xử lý theo thuật toán trung binh trượt

Trên hình 1.4 biểu điễn giả trị hai tập dữ liệu bay từ các chuyến bay thực

tẾ sẽ được sử dụng trong luận án để nhận dạng tham số và xác nhận mô hình

1.2.3 Ute heong tham sé khi động về xác định trạng thái

Ước lượng tham số khí động và xác định trang thái chuyển động là nội dung cơ bản cúa quá trình nhận dạng ĐHHSKĐ của máy bay, Việo ước lượng các tham số khí đông (thông qua các hệ số khí đồng nhân dạng được) và xác

định trạng thái chuyển động của máy bay (theo mô hình động học) là mục đích

trọng tâm của luận án Thực hiện mục đích này thông qua việc áp dụng các

thuật toán nhận dạng Các thuật toán thường được áp dụng là:

- Thuật Loán hỗi quy tuyến tính (LR) thco Liêu chuẩn trung bình bình

phương nhỏ nhất với các phương pháp tính toản biến dụng cụ, phương pháp không gian con [39],

~ Thuật Ioán dựa trên tiêu chuẩn tựa thực cực đại (MI.) với ba phương

pháp nhận dạng cơ bản, phụ thuộc vảo mô hình động học của đổi tượng cần

nhận dang [20], [47]

+ Phương pháp sử dụng bộ lọc Kalman (tuyén tinh hoặc phi tuyển) đánh

gid cdc tham số trạng thái của mô hình động học TBB Phương pháp nảy cũng

còn được gọi là phương pháp lọc đầu ra, đặc biệt có hiệu quả đối với mô hình

đồng học dạng tuyển tỉnh của TH khi ma trận hiệp phương sai đối với nhiễu

quá trình vả nhiễu quan sát được cho là biết trước Đối với mô hình động học

phi tuyến của TBB với ma trận hiệp phương sai đối với nhiễu quá trình và nhiễu

quan sát là không biết, phương pháp nảy là không có hiệu quả [32], [54],

1 Phương phap sai số phương trình, sử đụng khi ma trận quan sát trong

phương trình quan sát giống như ma trận trạng thái trong phương trinh trạng

thai TBB, ngoại trừ việc bỗ sung các thành phần sai số phép đo

~ Các thuật toán tìm cực trị dựa trên lý thuyết điều khiển hiện đại (thuật

toán (‡en, thuật toán dựa trên AMN, dựa trên Fuzzy Logic ) [17], [18], [42]

Mỗi đạng thuật toán nhận đạng này đều có những ưu điểm và hạn chế riêng Việc lựa chọn một thuật toán hoặc một phương pháp tính toán cụ thể nảo

xuất phát từ mô hình cần phải nhân dang, đô chính xác, đô tỉa cây của đữ liệu

phục vụ nhận dạng cũng như độ phức tạp trong việc triển khai tính toán Tai

thuật toán I,R vả MII, được áp dụng chủ yếu trong các bài toán nhận dạng mô hình động học và IISKĐ của TBD Sự khác biệt cơ bản của hai thuật toán này

dựa trên tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nhận dạng thông qua giá trị tham số

nhận được từ đầu ra mô hình nhân dang và giá trị tham số nhận được đổi với

bệ thống thực [47]

Các thuật toàn tìm cực trị dựa trên lý thuyết điều khiển hiện dại thường

được áp dụng trong các bài toán nhận dạng tham số các đổi từợng có mồ hinh động học dụng phi Luyến, có tỉnh bắt định vả yêu cầu độ chính xác nhận dang không quá cao Độ chính xác và độ tin cậy của thuật toán nhận dạng nay phụ thuộc rất lớn vào cấu trủc mô hình được để xuất và việc đánh giá chất lượng

thường dược tiến hành qua các thử nghiệm thực tế Thuật toán này thưởng dược

áp dụng cho các thiết bị bay dạng đơn giản về cầu trúc, ví đụ như UAV

Từ các đặc điểm trên đây, trong luận án sẽ sử đụng thuật toán nhận đạng

MIL, với phương pháp sai số dầu ra lâm thuật toán nhận dạng các hệ số khi động, đối với đối tượng nghiên cứu của luận án lả một lớp máy bay dang cánh bằng.

Các kỹ thuật tối ưu hóa có thể áp dung cho vấn để tối ưu hóa hàm phụ thuộc phi tuyến, từ đó nhận dược véc tơ tham số Ø cần được đánh giá thường

được áp dụng [20]:

- Nhóm thuật toán tìm kiểm trực tiếp (thuật toán bậc không): chỉ sử dụng

các thông tin về giá trị phiểm hàm J(Ø) để xác định tham số @ Ví dụ của phương pháp này là thuật toán từm kiếm “diém vàng” hoặc thuật toán chia đôi

Ưu điểm thuật toán là đơn giản nhưng có hạn chế chỉ áp dụng cho vẫn đề tối

tru hỏa hàm phi tuyến với một biến sổ,

~ Nhóm thuật toán giãm độ dốc lớn nhất (thuật toán bậc nhất): sử dụng đạo hằm bậc nhất của phiếm hàm để cập nhật giá trị tham số @ theo chiều âm của đạo hàm bậc nhất với một hệ số cập nhật dương nào đó Phương pháp này

có ưa điểm là luôn luôn tiến về diễm cực tiểu của phiếm ham / (8), tuy nhiên

độ hội tụ rất chăm do phương pháp nảy chỉ sử dụng hiểu biết hạn chế về độ đốc cục bộ của phiếm hàm,

- Nhém thuật toán bậc hai: dựa trên xp xỉ cục bộ phiém ham theo khai

triển Taylor đến bậc 2, có các thuật toán chính

+ Thuật toán Newton (Newton-Raphson): xác định tham số @ dé cực tiểu hóa phiém hàm /(Ø) thông qua các phép lặp và không phải xác định giá trị hệ số cấp nhật Phương pháp nảy có độ hội tụ tốt đến cực tiểu toản cục của

phiém hàm (6) nếu như giá trị ban đầu của Ø được chọn tương đối chính xác,

tuy nhiên có thể hội tụ đến cực tiểu toàn cục hoặc điểm yên ngựa của phiếm

hàm /(Ø) nếu như giá trị Ø ban đầu được chon không đủ chính xác

1 Thuật toán tựa Newton (quasi-Newton): giống như thuật toán Newton,

tuy nhiên thay vì xác định đạo hàm bậc 2 (ma trận IIessian), ở đây sử dụng tham số tìm kiêm theo đường để xấp xỉ ma trận nảy Sự phức tạp tính toàn của

thuật toán này giảm đi đáng kế so với thuật toán Newlon do không phải tính

nghịch dảo ma trận Hessian

+ Thuật toán Gauss -Newton: tìm kiếm bước lặp xấp xỉ của thuật toán

Kewton thông qua lượng dư giữa hai lần lặp, ưu điểm của thuật toán này là quá

trình tỉnh toán không quá phức tạp Hạn chế của thuật toán cũng giống như

Thuật toán Newton

+ Thuật toán I.cvcnhcrg — Marquadt: dung hỏa giữa su dim bão hội tu của thuật toán giảm độ dốc lớn nhất và tỉnh hội tụ nhanh của thuật toán Causs -Newton IIệu quả của thuật toán phụ thuộc tất lớn vào giá trị một hệ số

(đương) cho mỗi lần tính toán lặp

rong luận án sẽ xây dựng các thuật toán nhận dang các đao ham hé sé

khí động ở chương 3, bao gồm các thuật toán nhận dạng hồi quy tuyến tính

(I.R), thuật toán dựa trên tiêu chuẩn tựa thực cực đại (MI.) với phương pháp

sai số đầu ra (OEM) M6 hinh động học chuyển động của máy bay trong kênh

độ cao trong luận án sứ dụng lả cáo mô hình tuyên tỉnh hóa, mô hình đựa trên

mạng nơron (RBE và SNR)

1.2.4 Xác nhận mô hình

Xáo nhận mô hình đã dược nhận dạng lả bước cuối trong quy trình nhận

dang Dé kiếm tra khả năng tổng quát hóa cân một tập dữ liệu kiểm tra riêng

mà không sứ dựng trong nhận đẹng Phương pháp

nhận dựa trên nguyên

tắc nảy được gọi lả xác nhận chéo Mô hình được chấp nhận thông qua việc

đánh giá, so sánh dựa trên các tập dữ liệu nhận được từ đầu ra mô hình và các

tập dữ liêu nhận dược từ thực tế theo một tiêu chuẩn đã đặt ra trước dỏ Đối với các bài toán nhận dạng tham số mô hình, việc khẳng định mô hình thường dựa

trên giá trị trung bình bình phương của sai số giữa hai tập dữ liệu này [40] [45].

1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Đôi với các nước tiền tiến trên thế giới, từ cuỗi thể ký 19, quả trinh thiết

kế, chế tạo TBB đã bắt đầu được hình thành và phát triển Cùng với sự phát

triển của khoa học và công nghệ đặc biệt là sau chiến tranh thế giới lần thứ 2,

các TPB dã dược phát triển rất da dạng vẻ chứng loại và được ứng dung cho

nhiều mục đích khác nhau, đặc biệt trong lĩnh vực quân sự Cho đến nay, các

công trình, tải liệu về nghiên cứu, thiết kế, chế tạo TBB được công bố khá nhiễu Đấi với các vẫn đề về nghiên cứu, tính toán xác định, nhận dạng các hệ

số (đạo hàm) hệ số khí động thiết bị bay đã được công bế trong nhiều nguén tai

liệu với các mức độ chỉ tiết và tỉnh công khai khác nhau 12o tính chất phức tạp

của vấn đề nhận dạng hệ số khí động thiết bị bay, luận án sẽ thực hiện đánh giá

tổng quan gác nghiên cứu, công trình đã công bế về vấn đề nhận đạng các

DHHSK# trong qué trinh thiét ké, bao gdm c4c nhiệm vụ chính: mô hình động, học; các phương pháp nhận đạng ĐIIISKĐ, số liệu thực nghiệm

Mö hình động học chuyển động TBB

Mô hỉnh động học chuyển động của LBB thường được xây dựng dưới đạng mô hình trạng thái chuyển động (thông qua các lực và mô men tác động

lên TBB) va mé hình HSKĐ biểu diễn quan hệ giữa các tham số khí động với

các đặc trưng cấu trúc khí động và điều kiện bay của TBB

Với hầu như tắt cš các nguồn tải liệu, khi xét chuyển động của TBB đang cánh bằng đều xem TBB như là một vật rắn, chưyền dộng thco 6 bậc tự do,

chuyển động của nó xác định theo các định luật vật lý của Newton Trong [14],

[55], [65] dua ra mô hình chuyển động trong không gian theo cả 3 mặt phẳng

và có sự liên quan các tham số khí động giữa các mặt phẳng nay Do tinh chit

phức tạp của bài toán nhận dạng hệ số khí động khi tính tới ảnh hưởng lẫn nhau

trong 3 mặt phẳng chuyển dông, trong các tài liệu này đều đưa ra các giả thiết

chấp nhận được để chuyển về mô hình động học đối với các mặt phẳng chuyển

động độc lập nhau, tuy nhiên vẫn biểu diễn đưới đạng oác mô hình phi tuyển

Trong |32], |47| dã bỗ sung thêm các giá dịnh, chủ yếu về các diều kiện và chế

độ bay của TBB để tiền hành tuyến tính hỏa và đưa ra mô hình động học chuyển động TBB dạng tuyến tính đổi với các hệ số khí động cần phải nhận đạng trong các mặt phẳng dộc lập nhau

Các tải liệu [14], [64] đã đi sâu vào nghiên cứu động học bay, bắt đầu từ

cơ sở khi dộng học, phân tích quá trình hình thành các lực và mô men khí động, của BH, đưa ra các mô hình phụ thuộc của các hệ số khí động vảo các tham

số cấu hình thiết bị bay và các chế độ bay Trong các tài liệu này đã tiến hành

xây dựng các mô hình xác dịnh các lực, mô men khí dộng theo bề trí khí dộng

và các tham số cầu hình các thành phan (than, cánh nâng và cánh điều khiến)

của thiết bị bay và các chế độ bay và điêu kiện bay

'Trong vài thập kỉ gần đây, ANN đã được nhiễu người quan tim và đã áp đụng thành công trong giải quyết các vấn đề về nhận dang hé thống động học

thiết bị bay |35|, |38|, |43|, |57| ANN đã được áp dụng trong các vấn để về

xắp xỉ phi tuyến mô hinh động học của MB phục vụ cho các bài toán nhận dạng

các DHHSED Do các tính chất xấp xi tốt mô hình động học phi tuyến phúc

lap của máy bay mả mạng sử dụng là mạng noron nhiều lớp lan truyền thẳng (MLP)[38] để xắp xỉ hóa mô hình trạng thái phi tuyển đối với máy bay và đảnh

giá ĐHHSKĐ sử dụng phương pháp đạo hàm riêng đối với mô hình tuyến tính hóa dỗi với các ĐHHSEĐ trong kênh độ cao; dữ liệu bay phi nhận từ các

chuyến bay thử nghiệm đối với máy bay vận tải loại nhỏ có tính linh hoạt cao

Các kết quá nhận dạng dược so sánh với phương pháp sai sé dau ra ORM va đưa ra kết quả kém hơn do những sai số trong quá trình tính toán dao ham ‘Tai

liệu [27] sử dụng mạng noron hàm cơ sở xuyên tâm (RBT) đóng vai trò xắp xi

đạo hảm bậc nhất trong việc tỉnh toan ma trận độ nhạy khi lan truyền ngược trong quá trình luyện mạng Mê hình toán các hệ số khí động là mô hình tuyến