Tóm tắt Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng thông tin đo bám mục tiêu trong đài điều khiển tên lửa thế hệ mới

ổng quan chung về hệ thống điều khiển tên lửa phòng không Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điều khiển tên lửa nói chung có dạng như trên hình 1.1: Hình 1.1. Các thành phần chức năng cơ bản trong hệ thống điều khiển tên lửa Trong đó, các hệ đo – bám tọa độ có chức năng đo các tọa độ góc tọa độ cự ly của cả hai đối tượng (mục tiêu, tên lửa). Hệ thu bám sát mục tiêu Mục tiêu Tên lửa Hệ thống phát t/h dò & hỏi Hệ thu bám sát tên lửa Hệ lập lệnh điều khiển Hệ phát lệnh điều khiển Đường truyền vô tuyến Hệ đồng bộ (εmt,βmt,rmt) (εtl,βtl,rtl) (λε,λβ,K3) 3 1.1.2. Vai trò của kênh thu - bám sát mục tiêu trong hệ thống ĐKTL Kênh bám sát mục tiêu là một trong những thành phần chính trong hệ thống điều khiển TLPK. Việc nâng cao chất lượng thu - xử lý tín hiệu mục tiêu trực tiếp nâng cao chất lượng thông tin đầu vào các hệ bám tọa độ và chất lượng thông tin điều khiển trong đài ĐKTL. 1.1.3. Ảnh hưởng của chất lượng thông tin đầu vào đến độ chính xác xác định tọa độ mục tiêu trong các hệ bám trong đài ĐKTL Tín hiệu bị méo dạng và không ổn định sẽ trực tiếp làm tăng sai số xác độ mục tiêu của các hệ bám. 1.1.3.1. Ảnh hưởng của mất ổn định biên độ và méo dạng tín hiệu đầu vào đến chất lượng hệ bám cự ly, tốc độ mục tiêu đài ĐKHL Độ chính xác bám sát mục tiêu chủ yếu phụ thuộc vào chất lượng làm việc của bộ phân biệt (BPB) cự ly và vận tốc. Từ phân tích ảnh hưởng của sự mất ổn định biên độ và méo dạng tín hiệu đầu vào rút ra những nhận xét sau: Nhận xét 1.1. Nếu biên độ tín hiệu Uv thay đổi sẽ dẫn đến hệ số truyền BPB thay đổi (K±∆K). Nếu tín hiệu bị biến dạng thì tâm năng lượng của nó sẽ dịch chuyển (xuất hiện ∆’τ) và sai số giữ chậm ∆τ=∆τ0±∆’τ. Để đo tần số Dopler xác định vận tốc mục tiêu, người ta sử dụng bộ phân biệt tần số (BPB-Vmt) kiểu hai kênh sai lệch tần số tương hỗ. Nhận xét 1.2: Sự méo dạng tín hiệu đầu vào và không ổn định biên độ có thể dẫn tới sự biến dạng đặc trưng phân biệt tần số của BPB-Vmt. 1.1.3.2. Ảnh hưởng của mất ổn định biên độ và méo dạng tín hiệu đầu vào đến chất lượng hệ bám góc mục tiêu đài ĐKHL Từ các biểu thức tính tín hiệu sai số bám góc cho thấy, nếu không có biện pháp ổn định, bảo toàn dạng tín hiệu sẽ gây sai số đo tọa độ góc. 1.2. Tổng quan về các biện pháp ổn định biên độ, chống méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ đo - bám tọa độ mục tiêu đài điều khiển hỏa lực 1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự mất ổn định biên độ và sự méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ bám tọa độ mục tiêu đài ĐKHL Hai yếu tố chính được quan tâm là: - Mất ổn định biên độ tín hiệu đầu ra do biên độ tín hiệu đầu vào biến động lớn 4 - Méo dạng tín hiệu đầu ra do quá tải máy thu Để thể hiện trực quan sự méo dạng tín hiệu do quá tải máy thu, ta xét đặc trưng khuếch đại của máy thu (hình 1.10) Hình 1.10. Đặc trưng KĐ máy thu và hiện tượng méo phi tuyến tín hiệu 1.2.2. Tổng quan về các biện pháp ổn định biên độ, chống méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ đo - bám tọa độ mục tiêu 1.2.2.1. Tổng quan về các biện pháp ổn định biên độ và chống méo dạng tín hiệu đầu vào các hệ bám tọa độ mục tiêu đài ĐKTL. Hệ thống thu - phát tuyến bám sát mục tiêu đài ĐKTL thường là một hệ thống mà tuyến phát độc lập với tuyến thu về mặt điều khiển (hình 1.11). Để điều chỉnh KΣ, sử dụng tổng hợp các phương pháp [25],[47] bao gồm: suy giảm tín hiệu (SGTH) đầu vào; tự động điều chỉnh KĐ (APY); điều chỉnh KĐ bằng tay (PPY); chuyển mạch công suất phát. Hình 1.11. Hệ thu - phát hở mạch về điều khiển Máy phát cao tần Tầng điều chế xung Cao tần máy thu Máy thu trung tần Xử lý tín hiệu thị tần Các hệ bám sát tọa độ mục tiêu Đồng bộ MT AT AT Ura Ura Uv UV t t KĐ phi tuyến t/h méo phi tuyến Dải KĐ tuyến tính 5 1.2.2.2. Một số nhận xét về các phương pháp ổn định biên độ đầu ra và chống quá tải cho máy thu - Sử dụng nhiều biện pháp cả bằng tay và tự động: APY; PPY; SGTH; thay đổi công suất phát để ổn định và chống méo dạng tín hiệu. - Thời điểm và mức độ điều chỉnh bằng tay mang yếu tố chủ quan , dẫn tới sự giữ chậm không mong muốn, gây ra hiện tượng méo tín hiệu tạm thời. Điều đó trực tiếp làm giảm chất lượng tín hiệu ở đầu vào các hệ đo – bám tọa độ; tồn tại thao tác cho trắc thủ. 1.4. Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án Nghiên cứu tổng hợp thuật toán và cấu trúc hệ thu – phát khép kín tự động điều khiển chống quá tải máy thu cho đài ĐKTL nói chung. Đã xác định bốn bài toán, cụ thể như sau: 1. Khảo sát và xây dựng đặc trưng biến thiên công suất và biên độ tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào tuyến thu, tìm quy luật thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu theo cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu. 2. Xây dựng đặc trưng thay đổi hệ số truyền tuyến thu trong toàn dải thay đổi cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu. 3. Tổng hợp các thuật toán phát hiện, thuật toán điều khiển và cấu trúc phù hợp cho hệ tự động phát – thu khép kín. 4. Mô phỏng khảo sát, đánh giá hiệu quả của hệ thống. Hình 1.16. Cấu trúc của một hệ thu – phát tự động chống quá tải máy thu Máy phát cao tần Tầng điều chế xung Cao tần máy thu Máy thu trung tần Các hệ bám sát tọa độ mục tiêu Bộ phát hiện quá tải Bộ điều khiển logic MT AT AT NG 6 1.4. Kết luận chương 1 Ổn định chất lượng thông tin đầu vào các hệ bám là trực tiếp ổn định chất lượng điều khiển của đài ĐKTL. Tự động ổn định biên độ và chống méo dạng tín hiệu thông qua đề xuất khép kín hai hệ thu và phát thành hệ điều khiển tự động chống quá tải cho máy thu là nhu cầu thực tế nâng cao chất lượng các hệ bám tọa độ mục tiêu. Chương 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CHỐNG QUÁ TẢI MÁY THU TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG TÍN HIỆU 2.1. Lựa chọn đối tượng và mô hình khảo sát 2.1.1. Đối tượng khảo sát, phân tích Đối tượng nghiên cứu trong chương này là hệ thống thu và phát độc lập của một đài radar ĐKTL. Khảo sát thực hiện cho một kênh thu – bám sát. 2.1.2. Cấu trúc kênh thu - phát bám sát mục tiêu dùng cho khảo sát Sơ đồ cấu trúc tổng quát một kênh thu – phát vô tuyến bám sát mục tiêu của đài ĐKTL điển hình có dạng thể hiện trên hình 2.1, [9], [11]. Đây là kênh thu và phát độc lập, không khép kín về điều khiển, có một số phần tử điều chỉnh khuếch đại và SGTH bằng tay. Hình 2.1. Cấu trúc một kênh thu – phát bám sát mục tiêu đài ĐKTL 2.2. Khảo sát xác định dải biến thiên biên độ tín hiệu đầu vào và đặc trưng khuếch đại tín hiệu của máy thu 2.2.1. Xác định dải biến thiên công suất tín hiệu đầu vào máy thu Công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu xác định bởi công thức:   2 3 4 . . . . . . ' 4 ph p t mt px mt P G G P R L      (2.1) Máy phát cao tần Tầng điều chế xung Hệ đồng bộ AT MT KĐTT-1 Cao tần máy thu Trộn tần 2 KĐTT- 2 Lọc AT Hệ bám 8dB 18dB 26dB Bộ SGTH Trộn tần 3 fns2 APY fns3 CИД PPY PPY KĐTT- 3 MTSTT 7 Với những tham số của đài ĐKTL, tiến hành khảo sát theo (2.1) bằng phần mềm MATLAB-SIMULINK ta nhận được đặc trưng thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào anten thu như trên hình 2.2 và hình 2.3. Dải động đầu vào máy thu, theo định nghĩa, xác định bởi: Pvao_max D =10log MT Pvao_min         (2.2) Suy ra dải thay đổi công suất tín hiệu phản xạ ở đầu vào kênh thu - bám sát mục tiêu có thể được tính: .px_max _max max .px_min _min min P Rmt D =10log =10logpx P Rmt                  (2.3) Áp dụng (2.3) với tham số của một đài ĐKTL cụ thể ta có: 4. 4_max 100.(300000)max 1 110 4 4. 0.02.(5000)_min min                Rmt D =10log 0log dB px Rmt   Nếu so sánh giá trị này (Dpx) với giá trị dải động danh định của máy thu (DMT=50dB), ta thấy dải thay đổi công suất tín hiệu đầu vào kênh thu- bám sát lớn hơn nhiều (hình 2.4). Bởi vậy, máy thu hoàn toàn có thể bị quá tải khi mục tiêu ở cự ly gần, hoặc mục tiêu có diện tích PXHD rất lớn. Hình 2.4. Dải động máy thu và dải biến thiên công suất tín hiệu đầu vào Hình 2.2. Dải thay đổi công suất tín hiệu đầu vào anten thu khi mt=0.02m2 Hình 2.3. Dải thay đổi công suất tín hiệu đầu vào anten thu khi mt=100m2 8 2.2.2. Khảo sát đặc trưng khuếch đại và SGTH để ổn định biên độ tín hiệu và chống quá tải máy thu (hình 2.6) Hình 2.6. Nguyên lý thay đổi công suất tín hiệu phối hợp với dải động và chống quá tải máy thu Từ hình 2.6 rút ra nhận xét 2.3: Trong dải động của máy thu, biên độ tín hiệu có thể biến thiên từ Uvào-min đến Uvào-max, (hình 2.7b). Thay đổi HSKĐ tổng theo ∆Ura được hiểu là thay đổi độ dốc của đặc trưng khuếch đại máy thu (hình 2.7a), nhờ đó mà luôn xấp xỉ được Ura=Ura0- Ura(t)≈0 (Ura=Ura0), hình 2.7c. Hình 2.7. Nguyên lý điều chỉnh hệ số khuếch đại tổng 2.3. Khảo sát hiệu ứng chuyển đổi dải biên độ tín hiệu vào máy thu bằng can thiệp vào hệ thống máy phát và bộ SGTH 2.3.1. Đặt vấn đề Một số khái niệm cơ sở: Điều chỉnh K máy thu (APY, PPY) -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 0 0.3 Dải động máy thu Dải đầu ra Dải đầu vào [dB] Dải đầu ra [dB] 0.17 SGTH; Giảm công suất phát -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 Dải đầu vào [dB] Ura Ura Uv UV t (b) (c) t KĐ phi tuyến t/h méo phi tuyến Dải APY Ura-min Ura-max danh định Uvào-min Uvào-max Ngưỡng APY (a) APY bão hòa 9 Ta có: 2 U P UI Rt   (2.4) Trở kháng Rt=50 [28],[43]:. Từ đó việc biến đổi đơn vị dBW sang dBV được thực hiện theo các biểu thức sau Từ (2.4) ta có: . tU P R (2.5) Lấy 20log hai vế với Rt=50 ta có: 20log 20log 20log 50U P  (2.6) Theo định nghĩa dBV; dBW và từ (2.6) ta có: dBV = dBW +17 (2.7) Căn cứ kết quả khảo sát dải thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào tuyến thu (hình 2.4) và các công thức (2.4)(2.7), có thể xây dựng được dải thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu theo cự ly và diện tích PXHD mục tiêu như trên hình 2.8. Hình 2.8. Dải thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu theo cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu Nếu giả thiết là thay đổi Pp và mức SGTH có thể thực hiện các khảo sát. 2.3.2. Khảo sát hiệu ứng thay đổi đặc trưng biên độ tín hiệu đầu vào khi can thiệp vào máy phát và bộ SGTH 2.3.2.1. Thay đổi công suất máy phát Căn cứ bộ tham số của một đài ĐKTL [11]; máy phát cao tần có thể làm việc ở các chế độ công suất sau: cực đại P0=75kW; trung bình P01=7,5kW; thấp P02=750W. Như vậy, có thể giảm công suất máy phát hai lần: P0P01 và P01P02; 10 a) Khảo sát giảm công suất máy phát lần 1: Giảm P0P01 khi quá tải máy thu, kết quả thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu như trên hình 2.10. b) Khảo sát giảm công suất máy phát lần 2 (P01P02) : kết quả thể hiện trên điểm 3 (Hình 2.11) 2.3.2.2. Sử dụng bộ Attenuator (SGTH) đầu vào máy thu Bộ SGTH sử dụng cho khảo sát có 3 mức suy giảm: 8dB; 18dB; 26dB. Mô phỏng các mức suy giảm: a) Suy giảm lần 1 (SG1- điểm 4 hình 2.12) b) Suy giảm lần 2 (SG2- điểm 5 hình 2.13) c) Suy giảm lần 3 (SG3 - điểm 6 hình 2.14). Nhận xét 2.6: Bằng cách sử dụng hết khả năng điều chỉnh biên độ tín hiệu đầu vào máy thu (2 lần giảm công suất máy phát, ba lần tăng mức SGTH, có thể Hình 2.12. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi SG8dB Hình 2.13. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi SG18dB Hình 2.10. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi giảm Pph lần 1 Hình 2.11. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi giảm Pph lần 2 Hình 2.14. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào máy thu khi SG26dB 11 Hình 2.15. Lưu đồ thuật toán điều khiển công suất máy phát và SGTH duy trì để máy thu không bị quá tải khi mục tiêu có diện tích PXHD bằng 100m2 thay đổi cự ly trong toàn dải (hình 2.14). Vấn đề tiếp theo đặt ra, bằng cách nào để tự động phát hiện được thời điểm máy thu bị quá tải. 2.4. Tổng hợp thuật toán chống quá tải cho máy thu 2.4.1. Tổng hợp thuật toán điều khiển chống quá tải (hình 2.15) Thuật toán được xây dựng và kiểm chứng trên cơ sở của bộ tham số kỹ - chiến thuật một đài ra đa ĐKHL cụ thể với công nghệ lai analog-digital. 2.4.2. Đặc trưng điều khiển chống quá tải cho máy thu Mô phỏng thuật toán đã tổng hợp (mục 2.4.1) với lưu đồ hình 2.15 bằng phần mềm MATLAB-SIMULINK, theo bộ tham số của đài [9],[11] và mục tiêu như ví dụ đã khảo sát ở mục 2.3.2.1. Kết quả cho thấy có thể điều khiển được biên độ tín hiệu đầu vào máy thu phù hợp với dải động thực tế của nó và tự động chống được quá tải (hình 2.16). Thuật toán này mới chỉ áp dụng được cho một đối tượng mục tiêu cụ thể như ví dụ nêu. Hình 2.16. Đặc trưng thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào kênh thu – phát bám sát có điều khiển chống quá tải 12 2.5. Kết luận chương 2 Chương 2 tiến hành khảo sát các đặc trưng cần thiết làm cơ sở cho việc tổng hợp bộ phát hiện và bộ điều khiển được đề xuất; trong đó, tổng hợp được thuật toán điều khiển tham số kênh thu – phát bám sát tự động chống quá tải máy thu với một mục tiêu cụ thể. Trường hợp áp dụng cho mục tiêu có tham số bất kỳ, xuất hiện ở cự ly bất kỳ sẽ được nghiên cứu trong chương 3. Chương 3 TỔNG HỢP THUẬT TOÁN, CẤU TRÚC BỘ PHÁT HIỆN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHỐNG QUÁ TẢI MÁY THU 3.1. Tổng hợp thuật toán và cấu trúc bộ phát hiện quá tải máy thu 3.1.1. Cơ sở tổng hợp thuật toán phát hiện quá tải máy thu 3.1.1.1. Méo phi tuyến tín hiệu và thay đổi đặc trưng phổ a) Hiện tượng méo phi tuyến tín hiệu khi máy thu quá tải Quá tải máy thu làm cho hình dạng của tín hiệu đầu ra sẽ bị méo dạng phi tuyến [13],[42] (hình 3.1). Hình 3.1. Giải thích hiện tượng méo phi tuyến của tín hiệu trong máy thu b) Chân dung phổ tín hiệu trước và sau khi bị méo phi tuyến 3.1.1.2. Khảo sát đặc trưng phổ tín hiệu đầu ra máy thu trước và sau khi quá tải Kết quả khảo sát: 1. Đặc trưng phổ tín hiệu trước khi máy thu quá tải (hình 3.3) 13 2. Đặc trưng phổ tín hiệu sau khi máy thu quá tải (hình 3.4) 3.1.1.3. Đánh giá kết quả khảo sát và nhận định Đánh giá: Khi máy thu chưa quá tải, biên độ các vạch phổ ở xa tần số trung tâm rất thấp và ổn định. Biên độ các búp phụ tăng lên tương ứng với mức độ quá tải. Nhận định: Có thể sử dụng đặc điểm thay đổi biên độ các vạch phổ thành phần ở tần số cao để phát hiện thời điểm quá tải máy thu, nếu như xây dựng được đặc trưng phụ thuộc biên độ của một vạch phổ thứ “m” nào đó vào công suất (Ppx) tín hiệu phản xạ ở đầu vào máy thu, tức là: mt px S (mf)=G[10log(p )] (3.16) 3.1.2. Độ tin cậy của phương pháp phát hiện quá tải bằng cách theo dõi biên độ của một vạch phổ xác định Đã được đánh giá theo những yếu tố ảnh hưởng tới chân dung phổ tín hiệu mà trong luận án đã phân tích. 3.1.3. Tổng hợp thuật toán phát hiện quá tải máy thu: bao gồm chức năng chống quá tải và hoàn chống quá tải máy thu. Điều kiện hình thành tín hiệu quá tải “j”: - Biên độ vạch phổ “m” tăng đột biến so với mức ngưỡng NG cho trước; - Điện áp đầu ra máy thu Ura>Ungương_max=Ura_0. Điều kiện hình thành tín hiệu hoàn chống quá tải “Q”: - Điện áp APY giảm, UAPY<Ungưỡng_min. Hình 3.3. Chân dung phổ tín hiệu đầu ra máy thu khi chưa quá tải Hình 3.4. Chân dung phổ tín hiệu đầu ra máy thu khi quá tải 14 Lưu đồ thuật toán phát hiện quá tải máy thu (hình 3.6) 3.1.4. Tổng hợp cấu trúc bộ phát hiện sớm quá tải máy thu 3.1.4.1. Cấu trúc cần thiết của bộ phát hiện sớm quá tải (hình 3.8) Hình 3.8. Cấu trúc bộ tự động phát hiện quá tải máy thu 3.1.4.2. Nguyên lý làm việc bộ phát hiện quá tải máy thu Tín hiệu vào bộ phát hiện quá tải máy thu là: chùm xung phản xạ từ mục tiêu Smt(t,nTx); tín hiệu đầu ra máy thu sau khi được tách sóng đường bao; tín hiệu điện áp APY. Bộ phát hiện hoạt động theo thuật toán xác định trước và cho ra tín hiệu “j” và “Q” khi thỏa mãn điều kiện. Mỗi khi j=1, một biện pháp chống quá tải được sử dụng. Mỗi khi Q=1- một biện pháp chống quá tải được loại bỏ (nếu đã sử dụng). “j” và “Q” tuân theo 4 quy luật cự ly: - QL1: P01P02SG1SG2SG3, khi Rmt≤Rmt_max; - QL2: P02SG1SG2SG3, khi Rmt≤0.5Rmt_max; - QL3: (P02+SG1)SG2SG3, khi Rmt≤0.25Rmt_max; - QL4: (P02+SG2)SG3, khi Rmt≤0.1Rmt_max; 3.2. Tổng hợp thuật toán và cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu 3.2.1. Cơ sở hình thành thuật toán điều khiển công suất máy phát - Theo nguyên tắc phân kênh bám sát mục tiêu – tên lửa của đài ĐKTL; - Theo nguyên lý điều khiển chế độ làm việc từ MTSTT và MTSCD. 3.2.2. Thuật toán bộ điều khiển chống quá tải máy thu Thuật toán được thể hiện trong hình 3.10 của luận án. 15 Hình 3.10. Thuật toán bộ điều khiển chống quá tải máy thu 3.2.3. Tổng hợp cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu Bộ điều khiển có thể xây dựng dưới dạng mạch số logic hay là một modul phần mềm phân tích logic cài đặt trong MTSCD. Nó thực hiện giải các thuật toán đã tổng hợp trên hình 3.10. 16 3.2.3.1. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu: Các thành phần của bộ điều khiển thể hiện trên hình 3.11. Hình 3.11. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu 3.2.3.2. Sơ đồ cấu trúc bộ tạo luật điều khiển chống quá tải máy thu Có nhiều cách để hiện thực hóa cấu trúc của bộ tạo mã điều khiển, trong đó các phương án truyền thống thường là: Xây dựng một sơ đồ lô gic hoàn toàn bằng phần cứng; Sử dụng chíp vi xử lý điều khiển bằng lập trình (điều khiển bằng phần mềm). a) Tổng hợp luật điều khiển cho bộ điều khiển theo phương án phần cứng (PA1) Cấu trúc của bộ tạo luật điều khiển chống quá tải máy thu khi tổ chức phần cứng có dạng như hình 3.12 . Hình 3.12. Sơ đồ cấu trúc bộ tạo luật điều khiển chống quá tải máy thu Đầu ra các bộ tạo mã là các mã nhị phân 3 bit nhằm phân biệt các lần quá tải (J), hoàn quá tải (Q) và luật sử dụng biện pháp chống quá tải (L). Sơ đồ tạo luật điều khiển sẽ tạo ra luật điều khiển ở các đầu ra, đáp ứng cho các yêu cầu đặt ra sau: mục tiêu xuất hiện ở cự ly bất kỳ trong dải cự ly bám sát của đài; diện tích PXHD bất kỳ; hướng bay bất kỳ... 17 b) Phương án sử dụng phần mềm điều khiển (PA2) Lập trình tuân theo các bước: Bước 1 – Kiểm tra thông tin về cự ly và hướng chuyển động của mục tiêu, tức là quy luật thay đổi biên độ tín hiệu theo cự ly (2.1) để lựa chọn quy luật J hoặc Q. Bước 2 – Thực hiện quy luật chống quá tải (J) hay hoàn quá tải (Q) đã chọn ở bước 1 đối với hai trường hợp mục tiêu: bay vào đài – tạo mã “J”; bay ra khỏi đài – tạo mã “Q”. Mã “Q” được tạo ra phải căn cứ vào quy luật cự ly mục tiêu và số biện pháp chống quá tải đã sử dụng để hoàn chống quá tải cho chính xác. Bước 3 – Quy 0 mã phát hiện “J” hoặc “Q” và kết thúc điều khiển. 3.2.3.3. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển Bộ điều khiển có khả năng điều khiển chống quá tải cho tất cả các trường hợp xảy ra quá tải và hoàn quá tải (theo 4 quy luật cự ly, 5 biện pháp chống quá tải). 3.3. Tổng hợp hệ thống thu – phát tự động chống quá tải máy thu kênh bám sát mục tiêu đài điều khiển hỏa lực 3.3.1. Các phần tử cơ bản của hệ thống điều khiển tự động Từ lý thuyết tự động điều khiển, đưa ra sơ đồ cấu trúc tổng quát (hình 3.13) của hệ thống điều khiển tự động làm căn cứ để xây dựng sơ đồ tương đương của hệ thu phát tự động chống quá tải máy thu. 3.3.2. Cấu trúc chức năng của hệ thu – phát tự động chống quá tải máy thu (hình 3.14) Hình 3.14. Sơ đồ cấu trúc chức năng hệ tự động chống quá tải máy thu 18 3.3.4. Cấu trúc động học hệ thu – phát tự động chống quá tải máy thu Sơ đồ động học hệ thống, thể hiện trên hình 3.15. Hình 3.15. Sơ đồ cấu trúc động học hệ thu - phát khép kín tự động chống quá tải máy thu Đặc điểm rất quan trọng của hệ thu - phát mới chính là nằm ở khả năng tự động phát hiện chống quá tải bảo vệ máy thu, ổn định chất lượng thông tin đầu vào các hệ đo – bám tọa độ mục tiêu. 3.3.5. Nhận định hoạt động của hệ thu - phát tự động chống quá tải - Hệ thống làm việc ở chế độ rời rạc – gián đoạn. - Làm việc theo mã thông tin đầu ra bộ phát hiện - Bộ điều khiển làm việc như một khâu chuyển mạch mức logic; - Thời điểm làm việc (tạo từ “chế độ” và từ “điều khiển”) trước thời điểm hoạt động của kênh thu – phát dành riêng cho mục tiêu đang bám sát. 3.4. Kết luận chương 3 Chương 3 đã giải quyết hai bài toán cơ bản 3 và 4 đặt ra ở cuối chương 1. Hệ thu - phát khép kín tự động chống quá tải đã tổng hợp được thực sự cho phép nâng cao mức độ tự động hóa của bản thân đài ĐKHL, ổn định độ chính xác cần thiết cho các hệ tự động đo – bám tọa độ mục tiêu. Chương 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG THU- PHÁT KHÉP KÍN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHỐNG QUÁ TẢI MÁY THU 4.1. Mô tả mục đích và các điều kiện mô phỏng 4.1.1. Mục đích mô phỏng Đánh giá hiệu quả tự động khống chế biên độ tín hiệu đầu vào máy thu trong dải động thực tế của nó, khi không biết trước diện tích PXHD, cự ly xuất hiện, vận tốc bay, hướng bay của mục tiêu và trong điều kiện các tham số của mục tiêu thay đổi trong dải rộng. 19 4.1.2. Điều kiện và dữ liệu mô phỏng 4.1.2.1. Tham số đài ĐKHL Sử dụng bộ tham số của một đài radar ĐKHL có trong trang bị [11]. 4.1.2.2. Mô hình và tham số chuyển động của mục tiêu Được mô hình hóa bằng các công cụ Matlab-Simulink. 4.1.3. Mô hình hệ thống và phần tử sử dụng trong khảo sát Sử dụng công cụ có sẵn của phần mềm Matlab-Simulink 4.2. Các phương án khảo sát, mô phỏng 4.2.1. Phương án khảo sát đặc trưng phát hiện quá tải theo tính chất mục tiêu Khảo sát tính bất biến của đặc trưng phát hiện quá tải máy thu mt ch mt mtΔS (mf,kF )=Φ(σ ,V ) theo thay đổi σmt và Vmt, với m=13 ứng với xung dò x=0.75s. Hình 4.1. Mô hình khảo sát hệ tự động thu - phát chống quá tải máy thu 4.2.2. Khảo sát dải biến thiên điện áp đầu vào máy thu theo cự ly, diện tích PXHD, thời điểm xuất hiện và hướng chuyển động mục tiêu a) Phương án 1 – kiểm tra tạo “j”. Mục tiêu có diện tích PXHD khác nhau, chuyển động vào đài từ Rmax=300km đến Rmin=5km (toàn dải cự ly). Dữ liệu đầu vào chương trình mô phỏng lấy từ bảng 4.2. b) Phương án 2 – kiểm tra tạo “Q”. Mục có diện tích PXHD khác nhau, chuyển động ra khỏi đài từ Rmin=5km đến Rmax=300km, (toàn dải cự ly). Dữ liệu đầu vào chương trình mô phỏng lấy từ bảng 4.3. c) Phương án 3 – kiểm tra QL2÷QL4 khi mục tiêu bay vào Mục tiêu có diện tích PXHD khác nhau, xuất hiện bất kỳ trong khoảng cự ly phát hiện của đài, bay vào tới cự ly Rmin=5km. d) Phương án 4 – kiểm tra QL2÷QL4 khi mục tiêu bay ra 20 Mục tiêu có diện tích PXHD khác nhau, xuất hiện bất kỳ trong khoảng cự ly phát hiện của đài, bay ra tới cự ly Rmax=300km. 4.3. Kết quả khảo sát và đánh giá 4.3.1. Kết quả khảo sát và đánh giá đặc trưng phát hiện quá tải Nhận xét 4.1: Thay đổi biên độ vạch phổ (m=13) được chọn để quan sát phụ thuộc khá rõ rệt vào diện tích PXHD (hình 4.2) và tốc độ mục tiêu (hình 4.3). Đánh giá thứ nhất: Đặc trưng phát hiện quá tải máy thu tổng hợp được theo phương pháp phân tích phổ (hình 4.4) có chất lượng và hiệu quả khá rõ rệt. 4.3.2. Kết quả khảo sát đặc trưng khống chế biên độ tín hiệu 4.3.2.1. Kết quả khảo sát Phương án 1 – Kiểm tra quy luật tạo mã “j” Mã “j=1” - Quy luật chống quá tải: P0→P01→P02→SG1→SG2→SG3. b) Hình 4.2. Thay đổi biên độ vạch phổ S13(13f,kFch) theo diện tích PXHD Hình 4.5. Hiệu ứng chống quá tải máy thu trong các trường hợp thay đổi diện tích PXHD của mục tiêu: a) (σmt=90m2); b) (σmt=10m2); c) (σmt=1m2); d) (σmt=0.02m2) Hình 4.3. Thay đổi biên độ vạch phổ S13(13f,kFch) theo vận tốc mục tiêu c) a) d) 21 Nhận xét 4.2: Đối với cả 4 trường hợp diện tích PXHD của mục tiêu khác nhau, hệ thống phản ứng đúng quy luật điều khiển (hình 4.5a÷d). Quy luật hình thành mã phát hiện quá tải “j” đúng với tất cả 4 trường hợp mục tiêu, cho phép lựa chọn đúng quy luật chống quá tải là QL1. 4.3.2.2. Kết quả khảo sát Phương án 2 – Kiểm tra quy luật tạo mã “Q” Mã “Q=1” – Quy luật hoàn quá tải: SG3→SG2→SG1→P02→P01→P0. Nhận xét 4.3: Đối với cả 4 trường hợp diện tích PXHD của mục tiêu khác nhau, hệ thống đã phản ứng đúng quy luật (hình 4.6a÷d). Quy luật hình thành mã hoàn quá tải “Q” đúng với tất cả 4 trường hợp mục tiêu, cho phép lựa chọn đúng quy luật hoàn quá tải. 4.3.2.3. Kết quả khảo sát Phương án 3 - Kiểm tra QL1÷QL4 khi mục tiêu có cự ly ban đầu (R0) và diện tích PXHD bất kỳ bay vào Hình 4.6. Hiệu ứng hoàn quá tải máy thu trong các trường hợp diện tích PXHD của mục tiêu: a) σmt=100m2; b) σmt=10m2; c) σmt=1m2; d) σmt=0.02m2. Hình 4.7. Hiệu ứng chống quá tải khi mục tiêu có cự ly ban đầu và diện tích PXHD bất kỳ bay vào đài a) R0=120km, σmt=100m2; b) R0=70km, σmt=10m2; c) R0=24km, σmt=1m2 a) b) c) d) a) c) b) 22 Nhận xét 4.4: Máy thu bị quá tải ngay tại thời điểm các mục tiêu xuất hi