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

iii
 
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 iv
 
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 v
 
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 
3.3. Kết luận chương 3 . 86 
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 
4.3.1. Kết quả thực hiện giải thuật di truyền 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 
4.4.1. Kết quả thực hiện giải thuật di truyền 108 
4.4.2. Kết quả khảo sát 113 
4.4.3. Nhận xét 119 
4.5. Kết luận chương 4 . 119 
KẾT LUẬN CHUNG 120 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ . 123 
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 124
 vi
 
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
PID Vi – tích phân tỉ lệ
PN Tiếp cận tỉ lệ
PF Tỉ lệ mờ
PDF Vi phân tỉ lệ mờ
PIF Tích phân tỉ lệ mờ
BN Âm lớn
MN Âm vừa
SN Âm nhỏ
Z Không
SP Dương nhỏ
MP Dương vừa
BP Dương lớn
GA Giải thuật di truyền
VĐK Vòng điều khiển
ĐHH Động hình học


vii
 
2. Bảng ký hiệu
Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
ܱܻܺ Hệ tọa độ gắn với mặt đất
(nằm trong mặt phẳng phương vị)
ܱߣሶߣሷ  Hệ tọa độ quy tắc mờ
ܸ ெ ݉/ݏ Vận tốc tên lửa
ܸ ் ݉/ݏ Vận tốc mục tiêu
ܸ ௖ ݉/ݏ Vận tốc tiếp cận tên lửa – mục tiêu
݊ ஼ ݉/ݏ ଶ Lệnh gia tốc pháp tuyến tên lửa
݊ ஼
ୄ ݉/ݏ ଶ Thành phần vuông góc với đường ngắm tên lửa –
mục tiêu của lệnh gia tốc pháp tuyến tên lửa
݊ሬԦ ஼
∥   ݉/ݏ ଶ Thành phần song song với đường ngắm tên lửa – mục
tiêu của lệnh gia tốc pháp tuyến tên lửa
݊ ஼೘ೌೣ
ୄ   ݉/ݏ ଶ   Giá trị cực đại của ݊ ஼
ୄ
݊ ் ݉/ݏ ଶ Gia tốc pháp tuyến mục tiêu
݊ ்௢
  Quá tải mục tiêu
݊ ௅ ݉/ݏ ଶ Gia tốc pháp tuyến tên lửa
ܴ ்ெ ݉ Khoảng cách giữa tên lửa và mục tiêu
ܴ ெ௫   ݉ Tọa độ tên lửa trên trục X
ܴ ெ௬   ݉ Tọa độ tên lửa trên trục Y
ܴ ்௫   ݉ Tọa độ mục tiêu trên trục X
ܴ ்௬   ݉ Tọa độ mục tiêu trên trục Y
ߣ ݎܽ݀ Góc đường ngắm tên lửa – mục tiêu
ߣሶ ݎܽ݀/ݏ Tốc độ góc đường ngắm tên lửa – mục tiêu
ߣሷ ݎܽ݀/ݏ ଶ Gia tốc góc đường ngắm tên lửa – mục tiêu
ߚ ݎܽ݀ Góc đường bay của mục tiêu
ܮ ݎܽ݀ Góc đón
ߝ ݎܽ݀ Sai số góc đón
ݕ ெ ݉ Tọa độ tên lửa trên trục Y trong trường hợp tuyến
tính
ݕ ் ݉ Tọa độ mục tiêu trên trục Y trong trường hợp tuyến
tính
ݕ ݉ Khoảng cách tương đối tên lửa – mục tiêu trên trục Y
trong trường hợp tuyến tính
ܰ ᇱ Hệ số dẫn
࢙ Toán tử Laplace
ܶ ெ ݏ Hằng số thời gian của khâu quán tính mô tả động học
của tên lửa viii
 
ݐ ௙ ݏ Thời điểm gặp
ݐ ௖ௗ   ݏ Thời điểm bắt đầu cơ động
ݐ ଴௖ௗ   ݏ  Thời điểm hết cơ động
݃ Giá trị của gia tốc trọng trường ሺ݃ ൌ 9.81 ݉/ݏ ଶ ሻ
ݑ ீ௅ Nhiễu tản mát tâm phản xạ
ݑ ிே Nhiễu pha-đinh
Φ ୋ୐ ݉ ଶ /ܪݖ Hàm mật độ phổ công suất của nhiễu tản mát tâm
phản xạ
Φ ୊୒ ݎܽ݀ ଶ /ܪݖ Hàm mật độ phổ công suất của nhiễu pha-đinh
݀ ௙ ݉ Độ trượt tại thời điểm gặp
ߪ ீ௅   ݉ Độ lệch quân phương độ trượt gây ra bởi nhiễu tản
mát tâm phản xạ
ߪ ி௅   ݉ Độ lệch quân phương độ trượt gây ra bởi nhiễu pha-
đinh
ݎ݉ݏ ீ௅   ݉ Giá trị căn quân phương của độ trượt khi nhiễu tản
mát tâm phản xạ tác động vào hệ thống
ݎ݉ݏ ி௅   ݉ Giá trị căn quân phương của độ trượt khi nhiễu pha-
đinh tác động vào hệ thống
ܰ    Kích thước quần thể
݌ ௖     Xác suất lai ghép
݌ ௠     Xác suất đột biến
ܾ    Tham số xác định mức độ phụ thuộc vào số lần lặp
trong phép đột biến không đồng nhất
ܽ ଵ , ܽ ଶ , , ܽ ௡  
ܾ ଵ , ܾ ଶ , , ܾ ௡  
  Các chuỗi nhiễm sắc thể bố mẹ
ܿ ଵ , ܿ ଶ , , ܿ ௡     Chuỗi nhiễm sắc thể con
݌ ௞     Xác suất chọn lọc
ܲ    Quần thể cá thể ban đầu
ܲ ᇱ     Quần thể cá thể mới
ܫ ௞     Cá thể thứ k của quần thể ban đầu
ܫ ௞
ᇱ     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 ܿ ௞
ܿ ௞
ᇱ     Nhiễm sắc thể ܿ ௞ sau khi bị đột biến
ܬሺ. ሻ    Hàm thích nghi
ሺ݈ ௜ , ܿ ௜ , ݎ ௜ ሻ    Bộ số xác định hình dạng của hàm liên thuộc
݈ ௜     Các đường lưới của hệ tọa độ quy tắc mờ
ሺݔ ௜ , ݕ ௜ ሻ    Các điểm khởi tạo của hệ tọa độ quy tắc mờ ix
 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
STT Tên hình vẽ, đồ thị Trang
1
Hình 2.1. Quan hệ động hình học tên lửa – mục tiêu trong mặt
phẳng đứng 
27
2
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc vòng điều khiển sử dụng luật dẫn tiếp
cận tỉ lệ 
33
3 Hình 2.3. Sự phụ thuộc của tỉ số ݊ ஼
ୄ /݊ ் vào hệ số dẫn và tỉ số ݐ/ݐ ௙  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
7 Hình 2.7a. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  44
8 Hình 2.7b. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  44
9 Hình 2.8a. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  45
10 Hình 2.8b. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  46
11
Hình 2.9. Sơ đồ cấu trúc vòng tự dẫn sử dụng luật dẫn tiếp cận tỉ
lệ với tác động của nhiễu 
50
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 
54
14
Hình 2.12. Độ lệch quân phương của độ trượt khi có nhiễu pha-
đinh tác động 
56
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 
62
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
19 Hình 3.3. Lai ghép ܤܮܺ െ ߙ  70 x
 
20
Hình 3.4. Sơ đồ cấu trúc luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ có hàm liên
thuộc tối ưu 
75
21 Hình 3.5a. Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào ߣሶ  77
22 Hình 3.5b. Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào ߣሷ  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 
80
25 Hình 3.8. “Hệ tọa độ quy tắc mờ” dùng để xác định hệ quy tắc mờ  82
26 Hình 3.9. Mã hóa lời giải bài toán tối ưu luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ  84
27 Hình 3.10. Mã hóa lời giải bài toán tối ưu luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ  85
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 
86
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 ߣሶ  90
31 Hình 4.3. Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào ߣሷ  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
35 Hình 4.7. Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào ߣሶ  92
36 Hình 4.8. Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu vào ߣሷ  92
37 Hình 4.9. Các hàm liên thuộc của biến ngôn ngữ đầu ra ݊ ஼
ୄ
  92
38 Hình 4.10. Mặt đặc tính của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu  93
39 Hình 4.11. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  93
40 Hình 4.12. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  94
41 Hình 4.13. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  95 xi
 
42 Hình 4.14. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  95
43 Hình 4.15. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  96
44 Hình 4.16. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  97
45 Hình 4.17. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  98
46 Hình 4.18. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  98
47 Hình 4.19. Giá trị hàm thích nghi qua các thế hệ  100
48 Hình 4.20. Mặt đặc tính của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu  100
49 Hình 4.21. Giá trị hàm thích nghi qua các thế hệ  101
50 Hình 4.22. Mặt đặc tính của luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ tối ưu  101
51 Hình 4.23. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  102
52 Hình 4.24. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  102
53 Hình 4.25. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  103
54 Hình 4.26. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  104
55 Hình 4.27. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  105
56 Hình 4.28. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  105
57 Hình 4.29. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  106
58 Hình 4.30. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  107
59 Hình 4.31. Giá trị hàm thích nghi qua các thế hệ  108
60 Hình 4.32. Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu vào ߣሶ  109
61 Hình 4.33. Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu vào ߣሷ  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 
110
64 Hình 4.36. Giá trị hàm thích nghi qua các thế hệ  111
65 Hình 4.37. Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu vào ߣሶ  111 xii
 
66 Hình 4.38. Hàm liên thuộc tối ưu của các tập mờ đầu vào ߣሷ  111
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 
112
69 Hình 4.41. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  113
70 Hình 4.42. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  113
71 Hình 4.43. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  114
72 Hình 4.44. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  115
73 Hình 4.45. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  116
74 Hình 4.46. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  116
75 Hình 4.47. Quỹ đạo tên lửa – mục tiêu  117
76 Hình 4.48. Gia tốc pháp tuyến tên lửa  118

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xiii
 
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT Tên bảng biểu Trang
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 
63
8
Bảng 3.1. Hệ quy tắc mờ sử dụng cho luật dẫn tiếp cận tỉ lệ mờ
tối ưu 
74
9
Bảng 3.2. Hệ quy tắc mờ minh họa cho phương pháp “hệ tọa độ
quy tắc mờ” 
81
10
Bảng 4.1. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động 5g 
94
11
Bảng 4.2. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động -5g 
96
12
Bảng 4.3. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động 7g 
97
13
Bảng 4.4. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động -7g 
99
14 Bảng 4.5. Hệ quy tắc mờ tối ưu nhận được  101
15 Bảng 4.6. Hệ quy tắc mờ tối ưu nhận được  102
16
Bảng 4.7. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động 5g 
103
17
Bảng 4.8. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động -5g 
104 xiv
 
18
Bảng 4.9. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động 7g 
106
19
Bảng 4.10. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động -7g 
107
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 
114
23
Bảng 4.14. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động -5g 
115
24
Bảng 4.15. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động 7g 
117
25
Bảng 4.16. Kết quả khảo sát tại thời điểm gặp khi mục tiêu cơ
động -7g 
118 1
 
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 2
 
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. 3
 
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 4
 
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 5
 
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 6
 
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.