Luận án Nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động của khí cụ bay điều khiển một kênh

và ĐCHT. Động cơ phóng sử 
dụng 4 loa phụt bố trí lệch góc  so với trục dọc của KCB. Mỗi loa phụt sinh 
ra một phần phản lực dọc trục và một thành phần phản lực theo phương tiếp 
tuyến với trục dọc. Tổng hợp 4 thành phần lực dọc là lực đẩy của ĐCP, tác 
dụng theo hướng dọc trục KCB. Tổng hợp 4 thành phần lực tiếp tuyến sẽ sinh 
ra mô-men làm quay KCB quanh trục dọc (Hình 2.8). 
Gọi 1
PPF là lực đẩy của một loa phụt ĐCP. Khi đó thành phần lực đẩy 
dọc trục 1
PP
xbF và thành phần tiếp tuyến 1
PP
ybF của mỗi loa phụt được xác định 
theo biểu thức lượng giác: 
1 1
1 1
cos
sin
PP PP
xb
PP PP
yb
F F
F F


 (2.48) 
Tổng lực đẩy sinh ra do ĐCP có dạng như sau: 
46 
1 14 4 cos
PP PP PP
xb xbF F F  (2.49) 
Hình 2.8. Lực đẩy và mô-men động cơ phóng 
Gọi h là khoảng cách từ điểm đặt lực đẩy loa phụt ĐCP. Thành phần lực 
tiếp tuyến của ĐCP tạo mô-men quay quanh trục dọc của KCB, bằng tích của 
lực và tay đòn h. Do các loa phụt được bố trí đối xứng nên ĐCP không sinh ra 
mô-men làm quay KCB trong Oyb và Ozb. 
14 . ; 0; 0
PP PP PP PP
x yb y zM h F M M (2.50) 
Động cơ hành trình của KCB sử dụng 2 loa phụt được bố trí trong mặt 
phẳng Oxbzb. Các loa phụt của ĐCHT lật qua lật lại quanh trục song song với 
trục Oyb trong giới hạn max do tác động điều khiển của máy lái, làm thay đổi 
hướng lực đẩy và sinh ra thành phần lực ngang theo phương pháp tuyến với 
trục dọc. Thành phần lực ngang này đóng vai trò lực và mô-men điều khiển 
KCB. Do các loa phụt ĐCHT lật về 2 phía trong mặt phẳng vuông góc với 
mặt phẳng Oxbyb nên dấu của lực pháp tuyến theo phương Oxbzb phụ thuộc 
vào dấu của góc lật loa phụt. Đồng thời, ĐCHT không sinh ra lực đẩy theo 
phương Oyb (Hình 2.9). 
Giá trị các thành phần lực dọc và lực ngang theo lực đẩy toàn phần của 
ĐCHT được biểu diễn như sau [15]: 
0,875 ; 0
0,48 ( )
PHT PHT PHT
xb yb
PHT PHT
zb
F F F
F F sign 
 (2.51) 
47 
Hình 2.9. Lực đẩy và mô-men động cơ hành trình 
Thành phần lực pháp tuyến PHTybF sinh ra mô-men điều khiển làm quay 
KCB quanh khối tâm: 
. ; 0; 0PHT PHT PHT PHTy zb z xM a F M M (2.52) 
Trong đó, a là khoảng cách từ khối tâm KCB tới điểm đặt lực pháp tuyến 
của cặp loa phụt động cơ hành trình. 
Sau khi khởi động, ĐCHT được khởi động cùng với ĐCP. Sau thời gian 
giữ chậm tgc máy lái hoạt động làm lật loa phụt ĐCHT về 2 phía. Sau khi 
ĐCP dừng hoạt động tại thời điểm tdcp, ĐCHT tiếp tục hoạt động tới thời 
điểm tdcht. 
Mô hình lực và mô-men sinh ra do hệ thống động cơ của KCB có thể 
biểu diễn dưới dạng sau: 
- Khi 0 dcpt t : 
1
1
4 cos
4 .
0
P PP PHT
xb
P PP
x yb
P P P P
yb zb y z
F F F
M h F
F F M M
 
 (2.53) 
- Khi dcp gct t t : 
0
P PHT
xb
P P P HT P
yb zb x y z
F F
F F M M M
 (2.54) 
- Khi gc dchtt t t : 
48 
0,875
0,48 ( )
.
0
P PHT
xb
P PHT
zb
HT P
y zb
P P P
yb x z
F F
F F sign
M a F
F M M

 (2.55) 
- Khi dchtt t : 
0P P P P P Pxb yb zb x y zF F F M M M (2.56) 
2.3.4. Lực căng dây vi cáp điều khiển 
Lực căng dây vi cáp điều khiển tác động lên KCB chiếm vai trò đáng kể 
làm cản trở chuyển động của KCB. Lực này hình thành do lực ma sát khi tời 
dây Fms và lực tác dụng lên vật có khối lượng thay đổi (lực Mechersky [51]) 
FM. Biểu thức gần đúng của lực căng dây vi cáp tác dụng lên KCB CT14M 
được biểu diễn là hàm phụ thuộc vào vận tốc chuyển động và thời gian bay 
của KCB [15]. Biểu thức tổng quát của lực căng dây điều khiển của lớp KCB 
điều khiển bằng dây được trình bày trong công trình của tác giả Vetrob [42]. 
Luận án tiến hành xây dựng mô hình lực căng dây vi cáp trên cơ sở khảo sát 
thực tế kết cấu và nguyên lý làm việc của cuộn dây KCB CT14M. 
Các giả thiết khi xây dựng mô hình lực căng dây cáp như sau: 
- Coi dây có mật độ đồng nhất trên toàn bộ chiều dài; 
- Bỏ qua độ võng của dây, giả thiết phương tác dụng của lực căng dây 
cáp trùng với trục dọc của KCB; 
- Bỏ qua các yếu tố ảnh hưởng của thời tiết; 
Biểu thức lực Mechersky tổng quát khi phần tử dm nhập vào (hoặc tách 
ra) khỏi vật thể có dạng như sau [51]: 
 .MF c dm dt 
 
 (2.57) 
49 
Trong đó: c u v 
 là vận tốc tương đối của phần tử dm so với vật thể; 
u
 là vận tốc tuyệt đối của phần tử dm tại thời điểm trước khi nhập vào (hoặc 
tách ra); v
 là vận tốc của vật thể. 
Khi phần tử dm nhập vào vật thể thì lực Mechersky cùng chiều với véc-
tơ vận tốc tương đối c
, khi dm tách ra khỏi vật thể thì lực Mechersky ngược 
chiều với véc-tơ vận tốc tương đối c
. 
Xét dây vi cáp gồm 2 phần: phần 1 là phần chuyển động cùng KCB, 
phần 2 là phần đã được tời ra khỏi thân KCB. Với các giả thiết nêu trên, coi 
phần 2 là đứng yên. Ta xây dựng biểu thức xác định lực Mechersky tác dụng 
lên phần dây đã được tời ra khỏi thân KCB sinh ra do phần tử dây dm từ trên 
thân KCB sát nhập vào. 
Khi đó, trong biểu thức (2.57), ta có u V 
  
 và 0v 
 với V
 
 là vận tốc 
chuyển động của KCB. Điều này có nghĩa là lực Mechersky tác dụng lên 
phần dây vi cáp đã được tời ra khỏi KCB có chiều cùng với chiều chuyển 
động của KCB. 
Đồng thời, theo định luật 3 Niu-tơn, phần dây vi cáp đã được tời ra cũng 
tác dụng lên KCB một lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn với lực 
Mechersky (Hình 2.10). 
Hình 2.10. Sơ đồ mô tả việc tách phần tử khối lượng dây dm ra khỏi khí cụ bay 
Khối lượng phần tử dây dm được tời ra được tính theo phần tử chiều dài 
dây dS theo biểu thức: 
50 
ddm dS (2.58) 
Trong đó, d là khối lượng riêng của dây cáp trên một đơn vị chiều dài; 
S là khoảng cách từ vị trí phóng tới vị trí KCB tại thời điểm khảo sát. 
Biểu thức lực Mechersky khi đó trở thành: 
M d
dm dS
F V V
dt dt
   
 (2.59) 
Khi đó, biểu thức xác định lực căng dây vi cáp điều khiển trong HTĐ 
liên kết có dạng [42]: 
 ( ); 0d d dxb d M ms yb zbF K F F F F (2.60) 
Trong đó: msF - Lực ma sát sinh ra khi tời dây do ảnh hưởng của các lớp 
keo cố định dây; MF là lực Mechersky sinh ra do phần tử dây liên tục tời ra 
khỏi thân KCB làm thay đổi khối lượng KCB; dK là hệ số tính đến hình dạng 
ống dây, phụ thuộc vào độ giãn dài của ống dây (Bảng 2.1). 
Giá trị độ giãn dài ống dây là tỉ số của chiều dài ống dây so với đường 
kính ống dây: 
i i il d (2.61) 
Cuộn dây gồm N lớp dây quấn liên tục chồng khít lên nhau. Tại mỗi lớp 
quấn các vòng dây được quấn liên tiếp nhau. Dây dược tời ra theo thứ tự từ 
lớp ngoài cùng đến lớp trong cùng. Đồng thời, ở mỗi lớp dây, tại mỗi vòng 
dây ta có một giá trị tương ứng của chiều dài ống dây li. Giá trị li của vòng 
dây thứ i biến thiên trong khoảng từ limin tới limax. Đường kính ống dây di giảm 
dần sau mỗi lớp dây được tời ra, biến thiên liên tục từ d1 tới dN (Hình 2.11). 
Thứ tự chuyển tiếp việc tời dây như sau: 
- Ở lớp đầu tiên, dây được tời ra theo chiều từ l1max tới l1min. 
51 
- Giả sử ở lớp dây thứ i dây được tời ra theo chiều từ limin tới limax thì ở 
lớp dây thứ i+1 dây được tời theo chiều từ li+1max tới li+1min và ngược lại. 
Hình 2.11. Mô hình hình học cuộn dây điều khiển 
Coi các vòng dây ở mỗi lớp dây quấn sát nhau. Khi đó số vòng dây của 
mỗi lớp dây được tính gần đúng theo biểu thức sau: 
max mini i
i
d
l l
n

 (2.62) 
trong đó d là đường kính sợi dây. 
Giá trị cận trên và cận dưới của chiều dài lớp dây thứ i được tính: 
1min min
min 1min
max 1max
ax 1max
( )( 1)
1
( )( 1)
1
N
i
N
im
l l i
l l
N
l l i
l l
N
 (2.63) 
Đường kính lớp dây thứ i được tính theo biểu thức: 
1
1 ( 1)
1
N
i
d d
d d i
N
 (2.64) 
Chiều dài dây được quấn trong lớp dây thứ i là: 
max mini i
i i i i
d
l l
L n d d 

 (2.65) 
52 
Giả sử dây đang được tời ra tại vòng dây thứ j của lớp dây thứ i, khi đó 
tổng chiều dài dây đã được tời ra S cũng được tính theo biểu thức: 
11
1
1 1 1 1
in ji i
m i i i
m m k k
S L j d d d 
    (2.66) 
Đồng thời, S cũng chính là khoảng cách từ KCB tới bệ phóng ở thời 
điểm khảo sát. 
Hệ số giãn dài của ống dây lại vòng dây thứ j của lớp thứ i khi đó là: 
min
,
max
,
2 , 0,1,2...
2 1, 0,1,2...
i d
i j
i
i d
i j
i
l j
khi i k k
d
l j
khi i k k
d




 (2.67) 
Đồ thị phụ thuộc của độ giãn dài ống dây theo chiều dài dây đã được tời 
ra có dạng như Hình 2.12. 
Hình 2.12. Đồ thị phụ thuộc hệ số giãn dài theo chiều dài dây 
Bảng 2.1. Hệ số hình dạng theo độ giãn dài ống dây 
λ 0,5 1 2 3 
dK 1,21,5 22,5 3...4 45 
λ 
53 
Như vậy, lực căng dây cáp là hàm phụ thuộc vào chiều dài dây được tời 
ra, khối lượng riêng của dây theo chiều dài, vận tốc chuyển động của KCB và 
lực ma sát giữa các vòng dây. 
Lực căng dây vi cáp tại vòng dây thứ i đồng thời sinh ra mô-men quay 
KCB quanh trục dọc cùng chiều với chiều tác động của ĐCP: 
1
; 0
2
d d d d
x i xb y zM d F M M (2.68) 
 Phương pháp dẫn và thuật toán điều khiển khí cụ bay 2.4.
Để xác định vị trí của KCB và mục tiêu luận án sử dụng HTĐ cầu 
O[r][ε][χ] được định nghĩa ở Mục 2.1. Quá trình điều khiển KCB từ vị trí 
phóng đến mục tiêu là quá trình người điều khiển dẫn KCB theo phương pháp 
dẫn 3 điểm bằng cách luôn tạo ra lệnh điều khiển đưa KCB vào đường thẳng 
OM nối giữa người điều khiển O và mục tiêu M (Hình 2.13). Lệnh điều khiển 
kênh tầm và kênh hướng sinh ra tỷ lệ với góc sai lệch giữa các đường OM và 
OĐ trong mặt phẳng đứng và ngang. 
Sai lệch góc tầm và góc hướng giữa MT và KCB tương ứng là: 
KCB MT   (2.69) 
KCB MT   (2.70) 
Trong đó, KCB và MT là góc tầm KCB và MT; KCB và MT là góc 
hướng của KCB và MT so với HTĐ cầu mặt đất. 
Hình 2.13. Sơ đồ dẫn khí cụ bay kênh tầm theo phương pháp 3 điểm 
εMT 
εKCB 
54 
Mục tiêu cơ động chuyển động với vận tốc MTV
 
 có tọa độ biểu diễn trong 
HTĐ mặt đất dưới dạng sau: 
cos cos
sin
cos sin
MT MT MT MT
MT MT MT
MT MT MT MT
x V
y V
z V
  
  
   



 (2.71) 
Các tham số của KCB và MT trong HTĐ cầu xác định theo các biểu thức: 
2 2 2
2 2 2
KCB KCB KCB KCB
MT MT MT MT
r x y z
r x y y
 (2.72) 
arcsin( ); arcsin( )KCB KCB KCB MT MT MTy r y r  (2.73) 
arctg( ); arctg( )KCB KCB KCB MT MT MTz x z x  (2.74) 
Từ các sai lệch các góc tầm  và góc hướng  của KCB so với mục 
tiêu, các tín hiệu điều khiển kênh tầm và kênh hướng được xây dựng theo 
biểu thức của thuật toán điều khiển PD [43]: 
y bU k k U     (2.75) 
 zU k k     (2.76) 
Trong đó, bU là tín hiệu bù trọng lượng; , , ,k k k k     là các hệ số của 
thuật toán điều khiển. 
 Điện áp điều khiển tổng hợp với KCB quay quanh trục dọc với vận tốc 
góc x có dạng [4]: 
0.sin( ) .sin(2 2 )dk x tt xU U t U t  (2.77) 
Trong đó, Utt là biên độ tín hiệu tuyến tính hóa của đài điều khiển; 
arctg( / )z yU U là góc pha ban đầu. 
55 
2 2
0 y zU U U (2.78) 
Tín hiệu đầu vào KCB là xung vuông chỉ phụ thuộc vào dấu của điện áp 
điều khiển, tức là: 
maxsign( )dkU  (2.79) 
Như vậy, để tạo tín hiệu điều khiển KCB cần có sai lệch theo hai kênh 
tầm hướng và thông tin về vị trí góc Cren của KCB xt  . 
 Xây dựng quỹ đạo dẫn 2.5.
Đối với KCB sử dụng phương pháp dẫn 3 điểm quỹ đạo mong muốn của 
KCB nằm trên đường nối Người điều khiển – Mục tiêu, tức là phải thỏa mãn 
điều kiện sau đây: 
KCB MT
KCB MT
 
 
 (2.80) 
Tuy nhiên, trên thực tế không thể dẫn KCB theo quỹ đạo như trên đối 
với một mục tiêu ở gần mặt đất. Do vậy, việc dẫn KCB theo lý thuyết 3 điểm 
chỉ được thực hiện ở giai đoạn cuối của quỹ đạo. 
Hình 2.14. Quỹ đạo dẫn 
Quỹ đạo dẫn KCB được xây dựng có dạng như Hình 2.14, gồm các đoạn 
I II III 
A 
B C 
MT 
x 
D 
y 
QĐ dẫn lý thuyết 
56 
sau: Đoạn I - Đoạn tăng tốc không điều khiển, kết thúc tại thời điểm ĐCP 
ngừng hoạt động; Đoạn II - Giai đoạn KCB hạ độ cao bay hành trình; Đoạn 
III - Giai đoạn tiếp cận mục tiêu. Quỹ đạo dẫn được xây dựng trong mặt 
phẳng thẳng đứng. Ở mặt phẳng ngang, quỹ đạo dẫn có thể lấy là đường thẳng 
nối giữa người điều khiển và mục tiêu. Quỹ đạo dẫn được chọn xấp xỉ là đa 
thức bậc 4 có dạng: 
y(x) = a4x
4 + a3x
3 + a2x
2 + a1x
1 + ao (2.81) 
Trong đó :  4 3 2 1 0, , , ,
T
a a a a a a là hệ số cần được xác định dựa vào các 
điều kiện biên sau: 
- Điểm A là điểm kết thúc giai đoạn ĐCP; 
- Điểm B được chọn là điểm ứng với cự ly KCB hạ độ cao; 
- Điểm C là điểm ứng với cự ly tiêu diệt mục tiêu gần nhất; 
- Điểm D là điểm cuối giai đoạn bay hành trình; 
Do tại điểm D quỹ đạo có dạng nằm ngang nên đạo hàm bậc nhất và bậc 
hai của độ cao tại D bằng 0. 
Như vậy, các hệ số a có thể được xác định khi giải hệ phương trình đại 
số tuyến tính sau đây với các đa thức 2( , )P a x và 3( , )P a x là các đạo hàm bậc 
nhất và bậc hai của đa thức 1( , )P a x : 
1
1
1
2
3
( , )
( , )
( , )
( , ) 0
( , ) 0
A A
B B
C C
D D
D D
P a x y
P a x y
P a x y
P a x y
P a x y


 (2.82) 
Ở dạng khai triển hệ (2.82) có dạng như hệ 5 phương trình sau: 
57 
4 3 2
4 3 2 1 0
4 3 2
4 3 2 1 0
4 3 2
4 3 2 1 0
3 2
4 3 2 1
2
4 3 2
0 4 3 2
0 12 6 2
A A A A A
B B B B B
C C C C C
D D D
D D
y a x a x a x a x a
y a x a x a x a x a
y a x a x a x a x a
a x a x a x a
a x a x a
 (2.83) 
Đặt:  0 0
T
A B CYY y y y (2.84) 
4 3 2
4 3 2
4 3 2
3 2
2
1
1
1
4 3 2 1 0
12 6 2 1 0
A A A A
B B B B
C C C C
D D D
D D
x x x x
x x x x
XX x x x x
x x x
x x
 (2.85) 
Hệ phương trình trên có thể viết dưới dạng: .YY XX a 
Từ đây suy ra: 1a XX YY 
Giải hệ phương trình (2.83) với bộ tham số tọa độ các điểm: 
40( ); 5,6( ); 250( ); 9( );
500( ); 2,3( ); 700( );
A A B B
C C D
x m y m x m y m
x m y m x m
 (2.86) 
kết hợp đổi biến xh = x/100 ta nhận được phương trình quỹ đạo dẫn sau: 
4 3 20,0346 0,723 5,0258 11,4785 1,7474h h h hy x x x x (2.87) 
Phương trình (2.87) đảm bảo quỹ đạo KCB ở giai đoạn phóng và đầu 
giai đoạn bay hành trình đạt đủ độ cao và thời gian chuẩn bị cần thiết để 
người có thể điều khiển. Để làm được điều đó trong biểu thức (2.69) bổ sung 
thêm thành phần quỹ đạo dẫn có dạng: 
KCB MT KCBy r    (2.88) 
 Đồ thị của quỹ đạo dẫn khi đó có dạng như Hình 2.15. 
58 
Hình 2.15. Dạng quỹ đạo dẫn của khí cụ bay 
 Xây dựng chương trình mô phỏng động lực học bay 2.6.
Chương trình mô phỏng động lực học bay của KCB điều khiển một kênh 
được xây dựng để phục vụ giải bài toán tối ưu biên dạng khí động KCB ở 
Chương 4. Yêu cầu của chương trình mô phỏng là: 
- Cho phép thay đổi các tham số khí động đầu vào của KCB tương ứng 
với các phương án thiết kế khác nhau; 
- Có khả năng tự động tính toán và điều khiển quỹ đạo KCB tương ứng 
với kịch bản tấn công mục tiêu; 
Sơ đồ chức năng vòng điều khiển kín KCB như Hình 2.16 bao gồm các 
khâu: khâu mục tiêu, khối tạo lệnh điều khiển, khâu thuật toán điều khiển, 
khâu máy lái và khâu KCB. 
Hình 2.16. Sơ đồ chức năng vòng điều khiển khí cụ bay 
U
y
U
z
εMT 
χMT 
Mục tiêu 
KCB 
Tạo lệnh ĐK Máy lái Thuật toán ĐK 
εKCB, χKCB 
Udk 
γ 
Fđk 
HSKĐ 
δ 
59 
- Khâu mục tiêu: Vị trí mục tiêu được xác định trong HTĐ mặt đất. 
Khâu mục tiêu mô tả hướng chuyển động và vị trí mục tiêu tại thời điểm khảo 
sát so với HTĐ mặt đất. Ở thời điểm ban đầu 0 :t 
0 0 0
0 0 0
; ;
; ;
MT MT MT MT MT MT
MT MT MT MT MT MT
V V
x x y y z z
     
 (2.89) 
Tại thời điểm t, khâu mục tiêu cho vị trí các góc εMT, χMT theo tọa độ 
mục tiêu , ,MT MT MTx y z theo các biểu thức tương ứng (2.72) đến (2.74). 
- Khối tạo lệnh điều khiển: Khối tạo lệnh điều khiển tiếp nhận thông tin 
về vị trí các góc tầm và góc hướng của KCB và mục tiêu trong HTĐ cầu mặt 
đất; tính toán sai lệch các góc và sử dụng luật điều khiển PD để tính toán điện 
áp điều khiển tương ứng các kênh tầm Uy và kênh hướng Uz: 
y bU k k U     (2.90) 
zU k k     (2.91) 
- Khối thuật toán điều khiển: Khối thuật toán điều khiển hình thành 
điện áp điều khiển tổng hợp Uđk dựa trên tín hiệu điều khiển kênh tầm Uy, tín 
hiệu điều khiển kênh hướng Uz và vị trí góc Cren của KCB xt  theo biểu 
thức sau: 
0.sin( ) .sin(2 2 )dk x tt xU U t U t  (2.92) 
- Khâu máy lái: Tín hiệu điều khiển được cấp tới máy lái. Máy lái hoạt 
động ở chế độ rơ-le, chấp hành lệnh điều khiển và điều khiển loa phụt ĐCHT 
lật một góc δ tương ứng về hai phía theo dấu của tín hiệu điều khiển: 
 maxsign(U )dk  (2.93) 
Việc đổi hướng luồng phụt của loa phụt ĐCHT làm sinh ra thành phần 
lực và mô-men điều khiển tương ứng tác dụng lên KCB như đã trình bày 
60 
trong Mục 2.3.3. 
- Khâu KCB: Khâu KCB là vật rắn chuyển động 6 bậc tự do trong 
không gian, chịu tác động của các dạng lực và mô-men khác nhau được mô tả 
trong Mục 2.3. Hệ 12 phương trình vi phân mô tả chuyển động của KCB so 
với HTĐ mặt đất được mô tả trong Mục 2.2 với biến trạng thái là véc-tơ 12 
phần tử: 
[ , , , , , , , , , , , ]x y z e e ex V x y z        (2.94) 
Tại thời điểm ban đầu t = 0: 
0 0 0 0 0 0 0[ , ,0,0,0,0,0, ,0, , , ]e e ex V x y z  (2.95) 
Điều kiện dừng là khi KCB có tầm bay bay tới vị trí mục tiêu hoặc khi 
KCB chạm đất: 
0
KCB MT
KCB
x x
y
 (2.96) 
Trên Hình 2.17 là sơ đồ chương trình mô phỏng quỹ đạo KCB trong môi 
trường Matlab Simulink [30]. 
Hình 2.17. Chương trình mô phỏng quỹ đạo khí cụ bay trong Matlab Simulink 
61 
 Kết luận chương 2 2.7.
Trên cơ sở lý thuyết chung về xây dựng mô hình động lực học của KCB 
và nguyên lý hoạt động của lớp KCB điều khiển một kênh sử dụng dây vi cáp, 
Chương 2 đã xây dựng hệ phương trình vi phân tổng quát mô tả chuyển động 
6 bậc tự do của KCB trong HTĐ liên kết. Trong số các thành phần ngoại lực 
tác dụng lên KCB có tính đến lực căng dây vi cáp điều khiển. Kết hợp với 
thuật toán phương pháp dẫn và thuật toán điều khiển KCB cũng như phương 
pháp xây dựng quỹ đạo dẫn KCB tới MT đã xây dựng chương trình mô phỏng 
động lực học bay của KCB bằng ngôn ngữ Matlab Simulink cho phép tự động 
tính toán mô phỏng quỹ đạo KCB với các bộ tham số khí động đầu vào khác 
nhau phục vụ giải bài toán tối ưu biên dạng khí động KCB. Đồng thời chương 
trình mô phỏng quỹ đạo KCB ở Chương 2 có thể được dùng để khảo sát khả 
năng cải tiến lớp KCB điều khiển một kênh sử dụng dây vi cáp theo một số xu 
hướng như tăng vận tốc hoặc tăng tải có ích... Tính đúng đắn và phù hợp của 
chương trình mô phỏng quỹ đạo được kiểm chứng ở Chương 4. Một số kết 
quả nghiên cứu chính của Chương 2 được ứng dụng trong các công trình công 
bố [CT4] và [CT6]. 
62 
Chương 3 
XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU BIÊN DẠNG KHÍ ĐỘNG CỦA 
KHÍ CỤ BAY ĐIỀU KHIỂN MỘT KÊNH 
Bài toán tối ưu đa mục tiêu biên dạng khí động KCB điều khiển một 
kênh sử dụng dây vi cáp được xây dựng trên cơ sở hàm mục tiêu và ràng buộc 
của lớp đối tượng được nghiên cứu. Phương pháp giải bài toán tối ưu biên 
dạng khí động KCB được xây dựng dựa trên thuật toán phương pháp PSI sử 
dụng chuỗi LPτ. 
 Thiết lập bài toán tối ưu biên dạng khí động của khí cụ bay điều 3.1.
khiển một kênh sử dụng dây vi cáp 
3.1.1. Xác định các tham số thiết kế cần tối ưu 
Đối với KCB điều khiển một kênh sử dụng dây vi cáp nói riêng và các 
loại KCB khác nói chung, biên dạng phối trí khí động có thể được biểu diễn 
thông qua tọa độ các điểm giới hạn bề mặt chảy bao Ai của thân cánh KCB. 
Đối với KCB điều khiển một kênh sử dụng dây vi cáp, do có kết cấu đối xứng 
trục nên biên dạng khí động được biểu diễn thông qua các điểm 1 13A ÷A trong 
HTĐ Đề-các vuông góc Oxy (Hình 3.1). 
Hình 3.1. Biểu diễn biên dạng khí động khí cụ bay 
Hệ tọa độ khảo sát Oxy được quy ước như sau: Gốc tọa độ O được chọn 
63 
nằm trên trục đối xứng tại mũi KCB; Trục Ox trùng với trục đối xứng hướng 
từ mũi tới đuôi; Trục Oy vuông góc với trục Ox và hướng lên trên. 
Bài toán tối ưu biên dạng phối trí khí động KCB là xác định tọa độ các 
điểm giới hạn bề mặt chảy bao Ai của KCB sao cho các hàm mục tiêu đạt cực 
trị (cực đại hoặc cực tiểu) đồng thời phải thỏa mãn tất cả các điều kiện ràng 
buộc của bài toán. Do đó, bài toán tối ưu biên dạng khí động cho toàn bộ thân 
cánh KCB là bài toán tối ưu cho nhiều tham số. 
Căn cứ vào mục đích thiết kế có thể xây dựng bài toán tối ưu biên dạng 
khí động KCB với số lượng tham số thiết kế được giới h