NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỘNG CỦA
KHÍ cô

BAY ĐIỀU KHIỂN MỘT
KÊNH TRÊN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC

PGS.TS Tô Văn Dực
Ths Nguyễn Văn Sơn
Trung tâm KHKT & CNQSTÓM TẮT

Sơ đồ cấu trúc mô tả qúa trình hoạt động
của khí cụ bay có vai trò quan trọng để nghiên
cứu, khảo sát chuyển động của khí cụ bay trong
không gian. Bài báo phân tích các phương trình
trạng thái chuyển động của khí cụ bay dưới tác
động của mô men điều khiển theo một kênh lái và
đưa ra sơ đồ cấu trúc. Cảm biến tốc độ góc xung
quanh tâm khối là một loại cảm biến đặc biệt
trong mạch phản hồi c
ủa sơ đồ cấu trúc này.
Những kết quả nghiên cứu chuyển động của khí
cụ bay điều khiển một kênh có phần tử cảm biến
tốc độ góc trong mạch phản hồi cũng được bài
báo đề cập đến.

INVESTIGATION OF ONE-CHANNEL CONTROLLED FLIGHT
VEHICLE ON THE STRUCTURAL SCHEMA
The structural schema of the flight vehicle has

chuyển động của tâm khối khí cụ bay một kênh
Nếu coi các góc tấn, góc trượt α, β nhỏ
và giả thiết các véc tơ lực đẩy thành phần T
yl
= T
zl

và vì c
y
= , c
δα
δα
yy
cc +
z
= , ta nhận được
hệ phương trình biểu diễn chuyển động của tâm
khối khí cụ bay như sau: [1,3]:
β
β
z
c

m
qs
C
m
T
gV
x

mV
A
yx
α
α
+=
mV
qs
CA
y
δ
δ
=
,
)(
1
1
qsCT
m
B
zx
β
β
+=

Trong đó:
V - Tốc độ bay, T
xl
- lực đẩy của động cơ theo
trục Ox

2
111
1
2
111
2
111
2
2
2
dkzzzz
dkyyyy
xxx
M
Vs
lmM
M
Vs
lmM
VS
lmM
+=
+=
=
ρ
ρ
ρ
(2)

trong đó: m

ttd
sxdk
utu
tutsignl
V
SmM
p
++
+−=
ωδ
ρ
δ
(3)
Ở đây: S - diện tích cánh lái, ρ - mật độ
không khí, δ
max
– góc lệch cánh lái, u
s
(t) – tín hiệu
sai lệch, u
tt
(t) – tín hiệu tuyến tính, u
d
(t) – tín hiệu
từ truyền cảm tốc độ góc.
Hàm số dấu của tổng 3 tín hiệu điều
khiển cánh lái, ta có:
])()([)(
max ttdsdk
ututusignUtU ++=

y
1
2
5
5'
1,4
4',6
3
ϕ
*
ϕ
M
®k

a b

Hình 1
Xét trạng thái khí cụ bay trong hệ toạ độ
liên kết Ox
1
y
1
z
1
. Tại thời điểm t
1
(vị trí 1) cánh lái
ở vị trí cực đại và quay theo khí cụ bay với tốc độ
quay là ω
x1

1
1
0
max
2
++
+−=
∫
ωδ
ρν
δ
(5)
trong đó:
dktb
M

- mô men điều khiển trung bình
trong một chu kỳ quay, T – chu kỳ quay của khí
cụ bay quanh trục dọc.
Giá trị
được biểu diễn bởi véc tơ
dktb
M
M
v
trên (hình 1b) hợp với trục Oz
1
một góc ϕ (ϕ -
góc lệch pha).
Thay biểu thức (5) vào (2) và theo [3] ta

00111
1
1
1
dktb
pzzyx
y
xzzz
dktb
yyzx
z
xyyy
xxx
M
aaaaa
M
aaaa
aa
z
y
x
+
+−−−=++
+
+−−=++
−=+
&
&
&
&

−=
,
1
11
1
)(
1
y
yx
z
x
J
JJ
a
−
−=
,
1
11
1
)(
1
z
xy
y
x
J
JJ
a
−

J
sql
ma
yy
−=
,
ν
ωω
1
2
11
11
z
zz
J
sql
ma
zz
−=
,

1
1
1
z
z
z
J
lsq
ma

Ω−+−=
11
ωβωα
& (7)
yyx
Ω−+=
11
ωαωβ
&

1xX
ω
=Ω
.
Thay phương trình (1b, 1c) vào (7) ta có:

ν
δαωβωα
δα
y
lzx
g
AA −−−+−=
11
&

ν


a P +1

1

β

1

T P+1

y1

1

B +P

β

β

a P +a
1

sign(u +u +u )
v T D
T P+1
-
K
x1
sin
0
t
δ
0
x1
ω
sin
ω

t

x1

cos
ω
t
x1 x1



t

g /v
y
ω
z1
1
α
ω

y1

ω

z1

U sin(
ω
t
+
ϕ)
0 x1
U sin2
ω
t
x1
0t
δ
p

- Trường hợp khi góc lệch pha (ϕ =
0) thì góc tấn α khác không, góc trượt β bằng
không (hình 3a, 3b), khí cụ bay chỉ chuyển
động trong mặt phẳng nằm ngang.
- Trường hợp khi góc lệch pha (ϕ =
90
0
) thì góc tấn α bằng không, góc trượt β
khác không (hình 3c, 3d), khí cụ bay chỉ
chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang.
- Trường hợp khi góc lệch pha bất kỳ
(giả sử ϕ = 35
0
) thì góc tấn α và góc trượt β
đều khác không (hình 3e, 3f), khí cụ bay cơ
động trong cả hai mặt phẳng đứng và ngang.
điều khiển khí cụ bay trong không gian, song
chúng ta thấy đối với khí cụ bay một kênh
góc tÊn vµ gãc tr−ît lu«n dao ®éng víi tÇn sè
b»ng
tần số quay của khí cụ bay quanh trục
dọc. Điều này dẫn đến các khí cụ bay điều
khiển một kênh sẽ phải chịu các lực tác động
cơ học lớn hơn rất nhiều so với các khí cụ
bay điều khiển theo 2 kênh, nhưng triệt tiêu
được ảnh hưởng của góc kren γ trong điều
khiển, do đó có khả năng cơ động sẽ tố
t hơn.
Chính vì vậy điều khiển theo một kênh chỉ
được ứng dụng đối với các khí cụ bay cỡ nhỏ.
Kết quả khảo sát còn đề cập đến tín hiệu
cảm ứng tốc độ góc quay của khí cụ bay quanh
các trục Oy
1
, Oz
1
(u
d
). Chúng ta thấy biên độ tín
hiệu này phụ thuộc vào các góc α và β, tần số
bằng tần số quay của khí cụ bay quanh trục dọc
Ox
1
. Đây là tín hiệu phản hồi được đưa về khối
lập lệnh điều khiển nhằm làm giảm dao động lắc
của khí cụ bay quanh tâm khối. Trên hình (3g, 3h)

ф. Н.Е. Ж у к о в с к о г о 1973
2..П у г а ч ё в В. С. С и с т е м ы у п р а в
л е н и я и д и н а м и к а п о
л е т а р а к е т
ы. В В И А и м. п р о ф. Н Е Ж у к о в с к о г
о 1965.
g
3.Tô Văn Dực. Nghiên cứu quá trình chuyển
động của tên lửa điều khiển một rãnh. Tạp chí
KHKT Học viện kỹ thuật quân sự. 1991.
h
Hình 3
4.Tô V
ăn Dực, Nguyễn Văn Sơn. Phân tích
quá trình lập lệnh điều khiển của thiết bị bay điều
khiển một kênh. Hội nghị KH lần thứ 13 Học viện
kỹ thuật quân sự.1, Điện-Tự động điều khiển. Hà
Nội 10/2001