Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH DẢI ĐỘNG MÁY<br />
THU CÁC ĐÀI RADAR ĐIỀU KHIỂN HỎA LỰC THẾ HỆ MỚI<br />
Vũ Hỏa Tiễn1, Trần Ngọc Quý2, Lê Văn Sâm3*<br />
Tóm tắt: Trong bài báo này đề xuất nghiên cứu một hệ tự động điều khiển thu –<br />
phát khép kín qua hệ thống máy phát, nhằm mục đích tự động hóa hoàn toàn quá<br />
trình ổn định dải động đài radar điều khiển hỏa lực thế hệ mới, khi cự ly mục tiêu<br />
thay đổi trong dải rộng. Bài báo đã phân tích những vấn đề mang tính nguyên lý, đã<br />
khảo sát một số đặc trưng quan trọng của hệ thống máy thu một loại đài radar điều<br />
khiển hỏa lực (ПН-30H6E) thế hệ mới hiện có trong trang bị, trên cơ sở của bộ dữ<br />
liệu thực của các tham số để dẫn ra cơ sở xây dựng luật điều khiển máy phát. Đây<br />
là cơ sở ban đầu để hình thành hệ tự động thu – phát nói trên.<br />
Từ khóa: Radar điều khiển hỏa lực, Bộ điều khiển máy phát, Ổn định dải động máy thu.<br />
<br />
1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Trong các đài radar thế hệ mới nói chung và các đài radar điều khiển hỏa lực<br />
(PПН) nói riêng, công suất tín hiệu thăm dò không gian thường không thay đổi [1],<br />
[2]. Vấn đề này gắn liền với giá trị dải động đầu vào máy thu sẽ rất lớn, do sự thay<br />
đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trong một dải cự ly (R)từ hàng trăm<br />
xuống chỉ còn vài km. Mặt khác, một trong những yêu cầu chính của máy thu các<br />
đài radar là sự ổn định biên độ tín hiệu mục tiêu ở đầu ra so với một giá trị cho<br />
trước [2]. Yêu cầu đó nhằm bảo đảm độ tin cậy cho các thuật toán phát hiện hay<br />
xác định tọa độ mục tiêu.Yêu cầu ổn định biên độ tín hiệu đầu ra máy thu hoàn<br />
toàn đồng nghĩa với yêu cầu ổn định tỷ số tín/tạp (S/N) trong bài toán phát hiện,<br />
nếu như ta coi mức tạp âm của máy thu là không thay đổi.<br />
Để ổn định tỷ số tín/tạp đầu ra máy thu, trong điều kiện dải động đầu vào lớn, trong tất<br />
cả các máy thu vô tuyến người ta thường phải sử dụng kết hợp các biện pháp: hạn chế<br />
công suất tín hiệu đầu vào bằng các bộ suy giảm (SGTH); tự động thay đổi hệ số khuếch<br />
đại máy thu (mạch APY); điều chỉnh khuếch đại bằng tay (PPY);tự động điều chỉnh<br />
khuếch đại theo thời gian (BAPY);…Trong các biện pháp đó, việc thay đổi khuếch đại<br />
bằng tay (PPY) và suy giảm tín hiệu (SGTH) tuyến thu các đài radar hiện nay vẫn là quá<br />
trình chưa hoàn toàn tự động hóa, tức là vẫn có sự can thiệp của con người.<br />
Từ góc độ khác, nếu khảo sát quy luật thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ<br />
mục tiêu trong dải động đầu vào máy thu, ta nhận thấy quy luật thay đổi hệ số suy<br />
giảm và khuếch đại của máy thu lànhữnghàm phi tuyến. Nếu xét trên toàn dải<br />
động, tính tới tính phi tuyến của đặc trưng khuếch đại của máy thu, thì tín hiệu đầu<br />
ra nhìn chung sẽ bị méo, thông tin về các tọa độ mục tiêu sẽ bị sai lệch, điều này<br />
không nên có đối với các radar điều khiển hỏa lực.<br />
Tự động thu hẹp dải động, tuyến tính hóa đặc trưng khuếch đại máy thu đài<br />
radar điều khiển hỏa lực bảo đảm sự ổn định tỷ số tín/tạp đầu ra, trong điều kiện cự<br />
ly tới mục tiêu thay đổi trong dải rộng là vấn đề rất đáng quan tâm. Đặc biệt là vấn<br />
đề này nếu được giải quyết trên cơ sở xây dựng một hệ thống tự động điều chỉnh<br />
lại càng có ý nghĩa khoa học và thực tế.<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 57<br />
Cơ học & Điều khiển thiết bị bay<br />
<br />
2. PHÂN TÍCH CƠ SỞ XÂY DỰNG TUYẾN THU – PHÁT<br />
TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH DẢI ĐỘNG THEO TỶ SỐ TÍN/TẠP<br />
Tuyến thu-phát của một đài radar điều khiển hỏa lực hiện đại có sơ đồ cấu trúc<br />
rút gọn như trên hình 1 [4].<br />
Máy Từ máy tính<br />
Đồng bộ ABT Lọc số<br />
phát trung tâm<br />
<br />
Mục tiêu fns1 Hiện APY<br />
hình<br />
<br />
Trộn KĐTT Trộn KĐTT Lọc Trộn<br />
KĐCT KĐTT3<br />
1 1 2 2 R -V 3<br />
<br />
8dB fns2 PPY<br />
Bộ fns3<br />
18dB Xung chọn R<br />
SGTH<br />
24dB<br />
<br />
Hình 1. Mô hình cấu trúc hệ thống thu-phát quan sát mục tiêu đài radar РПН.<br />
Trong đó: KĐCT- Khuếch đại cao tần; Bộ SGTH - Bộ suy giảm tín hiệu; KĐTT -<br />
Khuếch đại trung tần; ABT - Bộ tự động báo động (phát hiện mục tiêu) theo tỷ số<br />
(S/N); fns - Tần số ngoại sai; R - Cự ly tới mục tiêu; V - Vận tốc mục tiêu.<br />
Theo cấu trúc hệ thống thu - phát như trên hình 1, ta thấy rõ ràng hệ thống<br />
không là hệ tự động điều chỉnh. Cụ thể là phần máy phát làm việc theo chế độ và<br />
quy luật riêng bởi máy tính trung tâm và không được khép kín với máy thu. Nếu<br />
đặt vấn đề khép kín hai hệ thống máy phát và máy thu thành hệ tự động điều chỉnh<br />
thì ta cần giải quyết những vấn đề sau:<br />
- Một là phải khảo sát và xây dựng đặc trưng dải động đầu vào máy thu, tức là<br />
quy luật thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu (hoặc thay đổi của tỷ số<br />
S/N) phụ thuộc vào cự ly mục tiêu thay đổi.<br />
- Hai là xây dựng đặc trưng khuếch đại của máy thu trên cơ sở bài toán phát<br />
hiện tín hiệu mục tiêu trên nền tạp, tức là đặt điều kiện tỷ số S/N ở đầu ra máy thu<br />
không thay đổi trong toàn dải cự ly mục tiêu.<br />
- Ba là xây dựng thuật toán điều khiển máy phát tín hiệu dò không gian trên cơ sở<br />
của đặc trưng khuếch đại của máy thu. Thuật toán và bộ điều khiển máy phát đài radar<br />
khi đó đóng vai trò vòng hồi tiếp âm, có tác dụng ổn định dải động đầu vào máy thu,<br />
thông qua đó ổn định khuếch đại toàn tuyến, trong đó có cả tỷ số S/N ở đầu ra.<br />
Cấu trúc mới của hệ thống thu – phát của đài radar điều khiển hỏa lực sẽ là cấu<br />
trúc của một hệ tự động ổn định tỷ số S/N như trên hình 2. Đối tượng điều khiển<br />
của hệ là máy phát xung dò không gian, được khép kín qua không gian tới đầu vào<br />
máy thu bởi khâu phản hồi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu. Đặc điểm của<br />
hệ hở như hình 1 là có hệ số truyền (hệ số khuếch đại) thay đổi phi tuyến, vì vậy hệ<br />
cũng là phi tuyến. Nguyên nhân làm cho đặc trưng khuếch đại của hệ thống phi<br />
tuyến là sự có mặt của bộ SGTH có hệ số thay đổi nhảy bậc và có điều chỉnh<br />
khuếch đại bằng tay (PPY).<br />
<br />
<br />
<br />
58 V. H. Tiễn, T. N. Quý, L. V. Sâm, “Nghiên cứu khả năng tự động… hỏa lực thế hệ mới.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
<br />
Máy Bộ S/N<br />
Đồng bộ F(R;S/N) ABT Lọc số<br />
phát ĐK Luật<br />
Tín<br />
hiệu ĐK ĐK<br />
R<br />
Mục tiêu fns1 APY<br />
<br />
<br />
Trộn KĐTT Trộn KĐTT Lọc Trộn<br />
KĐCT KĐTT3<br />
1 1 2 2 R -V 3<br />
<br />
8dB fns2 PPY<br />
Bộ fns3<br />
18dB Xung chọn R<br />
SGTH<br />
24dB<br />
<br />
Hình 2. Mô hình cấu trúc hệ tự động điều khiển thu – phát quan sát mục tiêu.<br />
2.1. Khảo sát xác định dải động tín hiệu đầu vào máy thu<br />
Công suất tín hiệu đầu vào máy thu được xác định bởi công thức nguyên lý<br />
radar [1],[3]:<br />
PpG pGt 2 mt '<br />
Ppx 3 4 (1)<br />
4 R(t )<br />
L<br />
Trong đó: Ppx – biên độ tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào máy thu; Pp - công<br />
suất đỉnh xung máy phát;Gp,Gt- hệ số khuếch đại anten phát và thu tương ứng; - bước<br />
sóng; mt - diện tích phản xạ hiệu dụng (PXHD) của mục tiêu; ,’- hiệu suất truyền<br />
năng lượng từ máy phát đến anten và từ anten về máy thu; R(t)- cự lytớimục tiêu, hàm<br />
theo thời gian;L - tổng mất mát, suy giảm trên đường truyềncủa hệ thống.<br />
Theo số liệu tham khảo từ đàiРПН[4], ta có: Pp=75kW; Gp=Gt=43dB; =3cm;<br />
=0.8; ’=0.9; R=(5÷300)Km; L=10dB. Nếu chọn cố định một loại mục tiêu là B-<br />
1 với diện tích PXHD là mt=10m2, thì kết quả khảo sát theo (1) khi cự ly mục tiêu<br />
thay đổi từ 300km đến 5km ta nhận được dải động đầu vào máy thu, đặc trưng cho<br />
thay đổi công suất tín hiệu phản xạ như trên hình 3.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 3. Dải động tín hiệu đầu vào máy thu quan sát đài РПН.<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 59<br />
Cơ học & Điều khiển thiết bị bay<br />
<br />
Theo số liệu khảo sát, khi cự ly mục tiêulà 300km, thì tín hiệu phản xạ có công<br />
suất nhỏ nhất làPpx_min=-149.2dB, xác định độ nhạy thực tế của máy thu. Khi cự ly<br />
mục tiêu là 5km, tín hiệu phản xạ có công suất cực đại làPpx_max=-78.1dB, xác định<br />
mức quá tải của máy thu.<br />
Nhận xét: Dải động của máy thu được xác định bởi hiệu D=(Ppx_max-Ppx_min)=71.1dB<br />
trong điều kiện công suất đỉnh xung dò và diện tích PXHD của mục tiêu không thay đổi<br />
(Pp=const., σ=const.) có giá trị khá lớn.Đặc trưng của dải động là phi tuyến.<br />
2.2. Khảo sát đặc trưng khuếch đại của tuyến thu đài РПН<br />
Đối với mỗi tuyến thu vô tuyến bất kỳ, phương pháp xác định hệ số khuếch đại<br />
tổng có dạng sau:<br />
U out<br />
KΣ = theo yêu cầu duy trì: U out =U 0 =const. (2)<br />
U in<br />
Trong đó:KΣ- hệ số khuếch đại của toàn tuyến thu; Uin, Uout- biên độ tín hiệu<br />
tương ứng với đầu vào và đầu ra máy thu.<br />
Hệ số khuếch đại toàn tuyến xác định bằng biểu thức:<br />
N<br />
K Σ = K i ; i=1,2,3,...,N (3)<br />
i=1<br />
Với i là chỉ số của các tầng xử lý tín hiệu của máy thu, tính từ đầu vào.<br />
Về nguyên tắc, đối với bất kỳ máy thu nào Uout cần phải ổn định ở một mức xác<br />
định để đảm bảo cho các thiết bị khác (hệ thống hiện hình, hệ tọa độ,…) hoạt động.<br />
Trong khi đó, như thể hiện ở hình 3, Uin thay đổi trong dải động D tương đối lớn.<br />
Chính vì vậy hệ số khuếch đại toàn tuyến nhất thiết phải thay đổi theo quy luật<br />
ngược với quy luật dải động để ổn định Uout.<br />
Trong thực tế, các đài radar và đài РПН thường sử dụng các mạch: SGTH; BAPY,<br />
APY; PPY để thay đổi KΣ, ổn định Uout. Trong số các mạch đó, chỉ có mạch BAPY và<br />
APY là tự động điều chỉnh khuếch đại. Các mạch còn lại là điều chỉnh bằng tay hay<br />
nhảy bậc. Dưới đây là sơ đồ tuyến thu thực tế của đài РПН [4], thể hiện sự phân bố<br />
các phần tử điều chỉnh khuếch đại, bao gồm cả các bộ suy giảm số (Digital).<br />
<br />
Uin KĐCT KĐTT BSG-II (Digital)<br />
KĐTT sơ BSG-I KĐTT-III<br />
(I, II) (K6.1-K6.5)<br />
(K1) bộ(K2) (K3.1-K3.3) (K5)<br />
(K4.1.K4.2)<br />
<br />
0.5dB; 1dB; 2dB; 4dB; 8dB<br />
<br />
0 1 0 0 0<br />
BSG-III<br />
KĐTT<br />
APY (Digital)<br />
Bit 5 Вit 4 Вit 3 Bit 2 Bit 1 IV (K8) (K7)<br />
Uout<br />
ABT/Hiện hình<br />
Hình 4. Sơ đồ phân bố hệ số khuếch đại của tuyến thu đài РПН.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
60 V. H. Tiễn, T. N. Quý, L. V. Sâm, “Nghiên cứu khả năng tự động… hỏa lực thế hệ mới.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
Nếu coi hệ số của các mạch truyền và biến đổi tín hiệu trong tuyến thu là 1, thì<br />
hệ số khuếch đại tổng KΣ của tuyến thu đài РПН theo (3) và hình 4 được xác định<br />
cụ thể như sau:<br />
8<br />
K Σ = K i ; i=1,2,3,...,8 (4)<br />
i=1<br />
Trong đó cần lưu ý là hệ số suy giảm khuếch đại của các bộ suy giảm (BSG)<br />
trong (4) chỉ lấy một trong những giá trị rời rạc (Ki.j) xác định. Hệ số suy giảm của<br />
BSG-III được điều chỉnh tự động nhờ mạch APY theo nguyên lý số (Digital<br />
Control). Khi đó K7 được xem như thay đổi tuyến tính.<br />
Theo thuyết minh đài РПН [4], hệ số khuếch đại toàn tuyến thay đổi bởi:<br />
- Các tầng khuếch đại với hệ số cố định K1.K2.K4.1.K4.2.K5.K8;<br />
- Các BSG nhảy bậc bằng tay và số: (K3.1÷K3.3); (K6.1÷K6.5);<br />
- APY số tác động làm thay đổiK7[data(APY)].<br />
Hệ số khuếch đại toàn tuyến thu thay đổi trong dải 71dB, phù hợp với dải động.<br />
Hệ thống APY cho phép thay đổi hệ số khuếch đại trong khoảng 11,5dB khi dữ liệu<br />
5bit thay đổi từ 00000 đến 10000.BSG-I, dạng Attenuator, đầu vào máy thu suy<br />
giảm tín hiệu tương ứng với các mức 8dB, 18dB, 24dB khi chuyển mạch [4].<br />
Sử dụng dữ liệu dải động đầu vào đã khảo sát (hình 3), cố định hệ số khuếch đại<br />
toàn tuyến (KΣ=const.) xác định theo (4), tính tới tham số của đài РПН, ta nhận<br />
được đặc trưng thay đổi biên độ tín hiệu (hay S/N) ở đầu ra máy thu (Uout) trên<br />
toàn dải cự ly như trên hình 5.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 5. Quy luật tín hiệu đầu ra máy thu quan sát đài РПН khi chưa được ổn định.<br />
Như đã nêu, máy thu radar РПН cần ổn định biên độ tín hiệu đầu ra<br />
(Uout=const.), tức là ổn định tỷ số S/N ở mức cho trước, khi đó quy luật thay đổi<br />
công suất tín hiệu trên hình 5 cần được thu hẹp và tuyến tính trên toàn dải động<br />
71.1dB đầu vào (hình 3), tương ứng với cự ly mục tiêu thay đổi trong dải (5-<br />
300)km. Nếu như Uout máy thu cần ổn định ở mức 3V (1dB)tương đương với<br />
S/N=1.2, theo biểu thức (2), kết quả khảo sát dải động(hình 3) và các mức chuyển<br />
hệ số suy giảm tín hiệu trong tuyến thu đài РПН [4], ta xây dựng được đặc tuyến<br />
khuếch đại như trên hình 6.<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 61<br />
Cơ học & Điều khiển thiết bị bay<br />
<br />
Từ hình 6 rút ra 3 nhận xét sau:<br />
- Đặc trưng khuếch đại máy thu(hình 6) bao gồm các đoạn thẳng gấp khúc,<br />
tương ứng với các giai đoạn thay đổi hệ số suy giảm (HSSG) và hệ số khuếch đại<br />
(HSKĐ) bằng tay PPY.<br />
- Phần tuyến tính trong các đoạn là đặc trưng tự động điều chỉnh khuếch đại<br />
của hệ thống APY.<br />
- Đặc trưng khuếch đại là phi tuyến, có dạng ngược so với đặc trưng dải động<br />
thể hiện ở hình 3.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 6. Đặc trưng khuếch đại máy thu đài РПН trong dải cự ly mục tiêu.<br />
2.3. Biện luận cơ sở xây dựng luật điều khiển máy phát để thu hẹp dải động máy thu<br />
Căn cứ vào những kết quả đã khảo sát như đặc trưng dải động D (hình 3), đặc trưng<br />
khuếch đại K (hình 6), biểu thức (1) xác định công suất (Ppx) tín hiệu phản xạ từ mục<br />
tiêu và giá trị cho trước của tỷ số S/N (hay biên độ Uout), ta có cơ sở để thu hẹp dải<br />
động máy thu đến mức trong hệ thống khi đó chỉ cần duy trì duy nhất mạch APY.<br />
Cơ sởổn định dải động D trước hết phải dựa trên nguyên lý thay đổicông suất tín hiệu<br />
phản xạ (1) phụ thuộc vào các tham số: công suất đỉnh xung dò Pp đầu ra máy phát; diện<br />
tích PXHD; quy luật thay đổi cự ly R(t) của mục tiêu.Tức là ta cần tìmraquy luật điều<br />
khiển máy phátdựatrên cơ sở sự phụ thuộccông suất tín hiệu phản xạ vào cự ly mục tiêu<br />
vàyêu cầu tỉ số S/N đầu ra máy thu (F(R,S/N)) như trên hình 2 thể hiện.<br />
Quy luật F(R,S/N) có thể tìm được dựa trên cơ sở quy luật thay đổi HSKĐ tuyến<br />
thu đã khảo sát ở hình 6. Như vậy để xây dựng luật điều khiển máy phát xung dò F(R,<br />
S/N) của hệ thống, bằng phương pháp nào đó ta cần xấp xỉ (approximation) đặc trưng<br />
khuếch đại của tuyến thu. Hàm F(R, S/N) sẽ được hình thành trên cơ sở tham chiếu<br />
hàm khuếch đại xấp xỉ với các tham số tức thời R và S/N của tuyến.<br />
Dưới đây bài báo sẽ trình bày hai phương pháp xấp xỉ đặc trưng khuếch đại<br />
GCA (Gain CharacteristicApproximation) theo phép nội suy hàm số và lý thuyết<br />
Fuzzy Logic.<br />
2.3.1. Sử dụng phép nội suy hàm số<br />
<br />
<br />
62 V. H. Tiễn, T. N. Quý, L. V. Sâm, “Nghiên cứu khả năng tự động… hỏa lực thế hệ mới.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
Từ đặc trưng dải động ở hình 3, đặc trưng khuếch đại máy thu ở hình 6 và giá trị<br />
dải làm việc của APY, PPY, SGTH [4], hoàn toàn có thể tìm được tọa độ các điểm<br />
gấp khúc (điểm đánh dấu thời điểm bật suy giảm) trên đặc trưng ở hình 6 như bảng 1.<br />
Bảng 1. Thống kê các điểm bật suy giảm trong tuyến thu theo cự ly mục tiêu.<br />
R [km] 5 17,86 50,36 79,8 154,75 300<br />
HSKĐ [dB] 0 22 40 48 59,5 71<br />
Sử dụng phép nội suy hàm số [5] có thể tìm ra hàm số GCA theo bảng 1. Tuy<br />
nhiên, để đồ thị hàm GCA bám sát đường đặc trưng hình 5 cần bổ sung một số<br />
điểm lân cận các điểm trong bảng 1. Kết quả thu được biểu thức (5).<br />
GCA = f(R) =-1,145.10-20R10+1,96.10-17R9-1,46.10-14R8+6,2.10-12R7-1,65.10-9R6++<br />
2,89.10-7R5-0,33.10-4R4 + 0,25.10-2R3- 0.12R2+3.57R-15.18 (5)<br />
Đặc trưng GCA nhận được sau nội suy trong dải R=(5-300)km, S/N=1.2 là<br />
đường cong nét đứt màu đỏ thể hiện trên hình 7. Rút ra nhận xét là đặc trưng GCA<br />
theo nội suy hàm số trơn hơn đặc trưng khuếch đại (đường liền màu xanh) ban đầu.<br />
Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp GCA này là để đạt độ chính xác cao so<br />
với đường chuẩn, hàm nội suy phải có bậc khá cao, trong trường hợp trên hình 7 là<br />
hàm bậc 10.Đây là một trở ngại liên quan tới yêu cầu thời gian thực khi giải các<br />
thuật toán điều khiển cho trang bị, nó đòi hỏi hệ thống tính toán có cấu hình rất<br />
cao, tốc độ tính toán lớn.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 7. Đặc trưng khuếch đại xấp xỉ (GCA) của máy thu РПН theo nội suy hàm số.<br />
2.3.2. Sử dụng lý thuyết Fuzzy Logic<br />
Để tìm hàm FLA (Fuzzy Logic Approximation ) theo lý thuyết Fuzzy Logic [6], ta<br />
cũng sử dụng dữ liêu bảng 1 để xây dựng thuật toán bộ điều khiển mờ với tín hiệu vào<br />
là cự ly R, đầu ra là khuếch đại xấp xỉ FLA. Các bước cơ bản bao gồm:<br />
- Mờ hóa đầu vào và đầu ra:<br />
Theo bài toán, đầu vào bộ điều khiển mờ là cự ly (R) và đầu ra là FCA. Tập mờ<br />
đầu vào là 6 biến tương ứng với 6 giá trị R trong bảng 1: Rất gần (RG): 5km; gần<br />
vừa (GV): 17,86km; gần (G): 50,36km; trung bình (TB): 79,8km; Xa (X):<br />
154,75km; rất xa (RX): 300km với dạng các hàm liên thuộc như hình 8.<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 63<br />
Cơ h<br />
học<br />
ọc & Điều<br />
ều khiển thiết bị bay<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 8. Hàm liên thu thuộcộc của các biến mờ đầu vvào ào bbộ<br />
ộ điều khiển.<br />
Tương ttựự như<br />
như đđầu<br />
ầu vvào,<br />
ào, đầu<br />
đầu ra đư đượcợc chọn 6 biến mờ tương ứng 6 giá trị K trong<br />
bảng<br />
ảng 1 bao gồm: rất bé (RB): 0dB; bé (B): 22dB; vừa (V): 40dB; cao (C): 48dB;<br />
cao vvừa<br />
ừa (CV): 59.5dB; rất cao (RC): 71dB.<br />
- Lu<br />
Luật<br />
ật điều khiển:<br />
Luật điều khiển bộ điều khiển mờ đđược<br />
Luật ợc xây dựng trtrên<br />
ên nguyên tắc:<br />
tắc: ở cự ly phát<br />
hiện cực đại<br />
hiện đại,, HSKĐ tuy<br />
tuyếnến thu llàà lớn<br />
lớn nhất; cự ly giảm dần llàm<br />
àm cho tín hi ệu đầu vvào<br />
hiệu ào<br />
máy thu tăng lên, HSKĐ ccần ần đư<br />
được ợc điều chỉnh giảm ttương<br />
ương ứng để ổn định tín hiệu<br />
đầu<br />
ầu ra. Tr<br />
Trên<br />
ên cơ ssở<br />
ở đó ta có luật điều khiển nh nhưư sau: n<br />
nếu<br />
ếu cự ly “RG”thì<br />
“RG”thì HSK<br />
HSKĐ Đ tuy<br />
tuyến<br />
ến<br />
thu “RB”; nnếuếu cự ly “GV”thì<br />
“GV”thì HSKĐ<br />
HSKĐ tuy tuyến<br />
ến thu “B”; nếu cự ly “G”th<br />
“G”thìì HSK<br />
HSKĐ Đ tuy<br />
tuyến<br />
ến thu<br />
“V”; nnếu<br />
ếu cự ly “TB”th<br />
“TB”thìì HSKĐ<br />
HSKĐ tuyến<br />
tuyến thu “C”; nếu cự ly “X”th<br />
“X”thìì HSKĐ<br />
HSKĐ tuyến<br />
tuyến thu “CV”;<br />
nếu<br />
ếu cự ly “RX”th<br />
“RX”thìì HSK<br />
HSKĐ Đ tuyến<br />
tuyến thu “RC”.<br />
- Gi<br />
Giải<br />
ải mờ bằng ph<br />
phương<br />
ương pháp đđộ ộ cao ta có quan hệ truyền đạt của bộ điều khiển mờ:<br />
RG K RB GV K B G KV TB K C X K CV RX K RC<br />
FLA f ( R ) (6)<br />
RG GV G TB X RX<br />
Trong đó: là hàm có giá tr trịị phụ thuộc vvào<br />
ào hàm liên thu<br />
thuộc<br />
ộc đầu vào<br />
vào (hình 8) và<br />
cựự ly R;<br />
R; RG +<br />
+ GV + G + TB + X + RX = 1;<br />
Đặc trưng<br />
Đặc trưng khu<br />
khuếch<br />
ếch đại xấp xỉ FLA (Fuzzy Logic Approximation) nhận đđược ợc qua<br />
khảo sát thể hiện tr<br />
khảo trên hình 9. K Kếtết quả khảo sát cho thấy đặc tr trưng<br />
ưng FLA bám sát đđặc ặc<br />
trưng khuếch<br />
khuếch đại thực của tuyến thu.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 9. Đặc<br />
Đặc trưng<br />
trưng khu<br />
khuếch<br />
ếch đại xấp xỉ theo FLA.<br />
<br />
<br />
64 V. H. Ti<br />
Tiễn,<br />
ễn, T. N. Quý, L. V. Sâm<br />
Sâm,, “Nghiên<br />
“Nghiên ccứu<br />
ứu khả<br />
khả năng tự động… hỏa mới.””<br />
hỏa lực thế hệ mới<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
Từ hai phương pháp xấp xỉ đặc trưng khuếch đại tuyến thu có thể thấy phương<br />
pháp FLA phù hợp hơn cho ứng dụng thực tế vì có thuật toán đơn giản hơn, trong<br />
khi vẫn bảo đảm được sai số xấp xỉ.<br />
3. KẾT LUẬN<br />
Với mục đích nghiên cứu thu hẹp và ổn định dải động của máy thu các đài radar<br />
nói chung và đài radar РПН điều khiển hỏa lực thế hệ mới nói riêng, có thể rút ra<br />
những kết luận sau:<br />
a) Đặc điểm chung đối với các loại đài radar là có dải động đầu vào máy thu lớn,<br />
phụ thuộc vào tham số hệ thống thu-phát, dải cự ly hoạt động và diện tích PXHD của<br />
mục tiêu. Để ổn định Sout hay, hay tỷ số Sout/N ở đầu ra máy thu, người ta phải sử dụng<br />
nhiều phương pháp điều chỉnh hệ số khuếch đại của tuyến thu như BAPY, APY, trong<br />
đó có cả các phương pháp bằng tay PPY và bộ SGTH như hình 1.<br />
b) Toàn bộ hệ thống thu-phát của đài radar có thể xây dựng được trên cơ sở một<br />
vòng tự động điều khiển kín như giới thiệu trên hình 2. Ưu điểm vượt trội của mô<br />
hình mới là loại bỏ được tất cả các bộ điều chỉnh khuếch đại hay bộ suy giảm bằng<br />
tay nhờ sự tự động điều chỉnh tham số và công suất xung dò Pp không gian, có tác<br />
dụng ổn định công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu Ppx ở đầu vào máy thu trong<br />
dải hẹp. Kết quả là hệ tự động đồng thời giảm độ lớn dải động - D, dải thay đổi<br />
HSKĐ - K và tăng mức độ ổn định tỷ số S/N đầu ra máy thu.<br />
c) Một hệ thống thu – phát tự động như mong muốn có thực tế hóa được hay<br />
không, phụ thuộc vào một số vấn đề then chốt sau:<br />
+ Xây dựng luật điều khiển máy phát - F(R, S/N) trên cơ sở hàm thay đổi khếch<br />
đại - K và thông tin cự ly mục tiêu R, tỷ số S/N;<br />
+ Cấu trúc tín hiệu phát dò không gian (độ rộng xung, chu kỳ lặp, độ rộng<br />
chùm, quy luật điều chế,…);<br />
+ Khả năng điều khiển được công suất máy phát như đối tượng điều khiển.<br />
Bài báo đã phân tích những vấn đề mang tính nguyên lý, đã khảo sát một số đặc<br />
trưng quan trọng trên cơ sở của bộ dữ liệu thực của các tham số để cuối cùng dẫn<br />
ra cơ sở xây dựng luật điều khiển máy phát xung dò là hàm F(R, S/N) dựa trên việc<br />
xấp xỉ hàm thay đổi HSKĐ tuyến thu khi cự ly mục tiêu thay đổi.<br />
Những vấn đề liên quan tới lựa chọn cấu trúc xung dò vô tuyến, khả năng của<br />
máy phát cao tần sẽ được giới thiệu ở những bài tiếp theo.<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1]. Hamish Meikle, “Modern radar systems”, Artech House, 2008.<br />
[2]. Merrill Skonik, “Radar handbook”, Mc Graw Hill, 2008.<br />
[3]. “Nguyên lý radar”, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1996.<br />
[4]. Техническое Описание и Инструкция по Эксплуатации Приемно-<br />
Передающего Тракта РПН 30Н6Е (том 1,2,3,4).<br />
[5]. Đặng Quốc Lương, “Phương pháp tính trong kỹ thuật”, Nhà xuất bản xây<br />
dựng Hà nội, 2001.<br />
[6]. Nguyễn Như Hiền & Lại Khắc Lãi, “Hệ mờ và nơ ron trong kỹ thuật điều<br />
khiển”, NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội, 2007.<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 65<br />
Cơ học & Điều khiển thiết bị bay<br />
<br />
ABSTRACT<br />
STUDY THE ABILITY OF AUTOMATICALLY STABILIZE<br />
THE RECEIVER DYNAMIC RANGE OF THE NEW-GENERATION<br />
FIRE-CONTROL RADAR SYSTEMS<br />
An automatic receive - transmit control system, closed via a transmiter<br />
system is proposed in this paper. Its purpose is to automatically stabilize the<br />
receiver dynamic range of the new - generation fire control radar (ПН)<br />
systemsin terms of target distance changing in a wide range. In the article,<br />
the principle issues were analyzed, some important features of the receiver<br />
system were examined based on using the real parameters of the new –<br />
generation ПН(30H6E). Those tasks are the basic for the construction of<br />
the transmitter control law which are the first steps to construct the<br />
automatic receive - transmit control system above.<br />
Keywords: The fire control radar systems, Controller to control the transmitter, Stablizing the receiver dynamic range.<br />
<br />
Nhận bài ngày 15 tháng 6 năm 2016<br />
Hoàn thiện ngày 20 tháng 8 năm 2016<br />
Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 9 năm 2016<br />
<br />
Địa chỉ: 1 Khoa Kỹ thuật điều khiển - Học viện KTQS;<br />
2<br />
Viện Tên lửa - Viện Khoa học và công nghệ quân sự;<br />
3<br />
Học viện Phòng không – Không quân;<br />
*<br />
Email: lethaosam@gmail.com, tranngocquy74@gmail.com.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
66 V. H. Tiễn, T. N. Quý, L. V. Sâm, “Nghiên cứu khả năng tự động… hỏa lực thế hệ mới.”<br />