endless_love115
New Member
Download miễn phí Mô hình toán chuyển động của máy bay
Lời nói đầu
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành hàng không cũng có những bước tiến nhảy vọt, đánh dấu một bước phát triển của nhân loại. Những chiếc máy bay đầu tiên có tầm bay ngắn, tính ổn định và tính điều khiển thấp. Nếu chỉ dựa vào việc hoàn thiện kết cấu của máy bay thì ta không thể đáp ứng được những đặc tính bay mong muốn. Kỹ thuật điều khiển tự động và bán tự động mở ra một bước ngoặc mới cho sự ra đời của các thế hệ máy bay hiện đại. Cho đến cuối những năm 20 và đầu những năm 30 của thế kỷ 20, vấn đề tự động hóa quá trình điều khiển máy bay đã được chú trọng. Hầu hết các máy bay đều được cải tiến, có tầm bay xa và tính ổn định cao nhờ vào việc sử dụng các thiết bị trợ lực, thiết bị tự động. Đối với các máy bay hiện đại hiện nay và cả các máy bay trong tương lai, yêu cầu về độ an toàn cho chuyến bay và tính điều khiển chính xác càng được đòi hỏi cao hơn. Trong phạm vi đồ án môn học điều khiển tự động, kênh chuyển động dọc và đặc trưng động học của hệ thống điều khiển ở chế độ ổn định góc chúc ngóc sẽ được nghiên cứu và khảo sát chi tiết. Nội dung đồ án được trình bày thành 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về mô hình toán máy bay
Chương 2: Mô hình toán chuyển động của máy bay
Chương 3: Bài toán ứng dụng
Em xin chân thành Thank các thầy trong học viện, đặc biệt thầy Đinh Văn Đàn đã cung cấp kiến thức và nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình tìm hiểu về hệ thống điều khiển tự động các phương tiện bay. Sự giúp đỡ của các bạn đã góp phần không ít vào việc hoàn thành đồ án môn học này.
Vì thời gian và kiến thức có hạn, nên các nội dung trình bày trong đồ án không thể tránh được thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ dẫn của các thầy và sự đóng góp ý kiến của tất cả các bạn để có được kiến thức hoàn chỉnh hơn.
Học viên thực hiện
Vu Manh Hung
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN MÁY BAY 5
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 5
1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ HỌC 5
1.2.1 Định luật về động lượng 6
1.2.2 Định luật về moment động lượng 6
1.3 CÁC HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ SỬ DỤNG ĐỂ KHẢO SÁT 7
1.3.1 Hệ toạ độ mặt đất O0x0y0z0 7
1.3.2 Hệ tọa độ liên kết Ox1y1z1 7
1.3.3 Hệ tọa độ trung gian Ox*y*z*: có 7
1.3.4 Hệ toạ độ tốc độ Oxyz 7
1.3.5 Hệ toạ độ tốc độ hành trình Oxcyczc 8
1.4 CÁC THÔNG SỐ GÓC CỦA MÁY BAY 8
1.4.1 Góc chúc ngóc 8
1.4.2 Góc nghiêng 8
1.4.3 Góc lệch hướng 8
1.4.4 Góc nghiêng quỹ đạo 8
1.4.5 Góc vòng quỹ đạo g 9
1.4.6 Góc tấn 9
1.4.7 Góc trượt 9
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN CHUYỂN ĐỘNG MÁY BAY 10
2.1 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY BAY 10
2.2 PHÂN CHIA CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY BAY 10
2.2.1 Chuyển động dọc 11
2.2.2 Chuyển động ngang 11
2.3 MÔ HÌNH TOÁN KÊNH CHUYỂN ĐỘNG DỌC CỦA MÁY BAY 11
2.3.1 Hệ phương trình vi phân chuyển động dọc máy bay 11
2.3.2 Chuyển động dọc chu kỳ ngắn và chu kỳ dài 13
2.3.3 Chuyển động dọc chu kỳ ngắn của máy bay 15
2.4 BỘ TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỀU KHIỂN - CƠ CẤU TRỢ DẪN 18
2.4.1 Bộ tự động điều chỉnh điều khiển 18
2.4.2 Cơ cấu trợ dẫn 19
2.4.3 Các bộ tự động khác 20
2.5 MẠCH VÒNG ỔN ĐỊNH GÓC CHÚC NGÓC 21
2.5.1 Khái quát chung 21
2.5.2 Xây dựng mạch vòng điều khiển ổn định góc chúc ngóc 21
CHƯƠNG 3: BÀI TOÁN ỨNG DỤNG 24
3.1 BÀI TOÁN 24
3.2 GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN 25
3.2.1 Tính toán các thông số khí quyển ở vị trí máy bay 25
3.2.2 Lập mô hình toán kênh chuyển động dọc theo yêu cầu bài toán 25
3.2.3 Mô phỏng và khảo sát ổn định bằng Matlab 6.5 29
Chương 1:
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Lời nói đầuCùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành hàng không cũng có những bước tiến nhảy vọt, đánh dấu một bước phát triển của nhân loại. Những chiếc máy bay đầu tiên có tầm bay ngắn, tính ổn định và tính điều khiển thấp. Nếu chỉ dựa vào việc hoàn thiện kết cấu của máy bay thì ta không thể đáp ứng được những đặc tính bay mong muốn. Kỹ thuật điều khiển tự động và bán tự động mở ra một bước ngoặc mới cho sự ra đời của các thế hệ máy bay hiện đại. Cho đến cuối những năm 20 và đầu những năm 30 của thế kỷ 20, vấn đề tự động hóa quá trình điều khiển máy bay đã được chú trọng. Hầu hết các máy bay đều được cải tiến, có tầm bay xa và tính ổn định cao nhờ vào việc sử dụng các thiết bị trợ lực, thiết bị tự động. Đối với các máy bay hiện đại hiện nay và cả các máy bay trong tương lai, yêu cầu về độ an toàn cho chuyến bay và tính điều khiển chính xác càng được đòi hỏi cao hơn. Trong phạm vi đồ án môn học điều khiển tự động, kênh chuyển động dọc và đặc trưng động học của hệ thống điều khiển ở chế độ ổn định góc chúc ngóc sẽ được nghiên cứu và khảo sát chi tiết. Nội dung đồ án được trình bày thành 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về mô hình toán máy bay
Chương 2: Mô hình toán chuyển động của máy bay
Chương 3: Bài toán ứng dụng
Em xin chân thành Thank các thầy trong học viện, đặc biệt thầy Đinh Văn Đàn đã cung cấp kiến thức và nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình tìm hiểu về hệ thống điều khiển tự động các phương tiện bay. Sự giúp đỡ của các bạn đã góp phần không ít vào việc hoàn thành đồ án môn học này.
Vì thời gian và kiến thức có hạn, nên các nội dung trình bày trong đồ án không thể tránh được thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ dẫn của các thầy và sự đóng góp ý kiến của tất cả các bạn để có được kiến thức hoàn chỉnh hơn.
Học viên thực hiện
Vu Manh Hung
MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN MÁY BAY
Giới thiệu chung
Phân tích quá trình chuyển động của máy bay để từ đó ổn định và điều khiển được máy bay là một quá trình rất phức tạp. Ngoài sự phức tạp của chính bản thân đối tượng điều khiển thì sự tác động bên ngoài đối tượng cũng tạo nên sự phức tạp của quá trình.
Để thực hiện được quá trình khảo sát nói trên người ta phải sử dụng phương pháp mô hình hoá bằng toán học để mô tả và khảo sát đặc tính của nó. Mô hình thu được thường được gọi là mô hình toán của máy bay. Thực chất mô hình này là những phương trình biểu diễn trạng thái của máy bay. Các phương trình gốc của mô hình thường là các phương trình phức tạp, việc sử dụng trực tiếp các phương trình này có thể vượt quá khả năng của các công cụ khảo sát, vì vậy người ta thường loại bỏ các yếu tố ít ảnh hưởng đến bản chất động học của máy bay và thực hiện việc tuyến tính hoá các phương trình để có được mô hình hợp lý để từ đó xác định được các hàm truyền theo các thông số chuyển động của máy bay và đánh giá được các đặc tính động học của máy bay - đối tượng điều khiển.
Trong quá trình lập mô hình, máy bay được xem là một vật rắn tuyệt đối. Chuyển động của máy bay (đối tượng điều khiển) được phân thành chuyển động tịnh tiến của tâm khối và chuyển động của vật rắn quanh khối tâm của nó.
Việc xây dựng mô hình được bắt đầu từ các định luật cơ học cơ bản, mỗi định luật gắn với một chuyển động của máy bay.
Các định luật cơ học
Máy bay được xem là một vật rắn, điều này đồng nghĩa với việc xem máy bay là một hệ cứng trong đó vật chất được phân bố một cách liên tục.
Người ta đã chứng minh được rằng chuyển động tâm khối của một hệ chất điểm giống như chuyển động của một chất điểm đặt ở tâm khối của hệ, có trọng lượng bằng trọng lượng của cả hệ và chịu tổng các lực tác động của ngoại lực lên hệ.
Vì vậy, trong quá trình khảo sát chuyển động tịnh tiến của tâm khối máy bay chính là khảo sát chuyển động của một chất điểm có khối lượng là m, vận tốc chuyển động là W. Để khảo sát chuyển động này người ta dựa vào định luật về động lượng.
Để khảo sát chuyển động quay quanh tâm khối của máy bay người ta sử dụng định luật về moment động lượng
Định luật về động lượng
Động lượng
Động lượng là tích của khối lượng và vận tốc
Định luật động lượng
Đạo hàm vector động lượng của một vật thể bằng tổng tất cả các ngoại lực tác động lên vật đó .
Trong đó: Fi là ngoại lực thứ i tác động lên vật thể.
Định luật về moment động lượng
Moment động lượng
Moment động lượng được xác định bằng biểu thức:
Trong đó: Ri là bán kính từ tâm quay đến chất điểm thứ i của vật thể
Định luật về moment động lượng
Đạo hàm theo thời gian bằng tổng các vector moment ngoại lực tác động lên vật thể.
Các hệ trục toạ độ sử dụng trong quá trình khảo sát
Việc chọn hệ toạ độ có vai trò quan trọng trong quá trình khảo sát chuyển động của máy bay. Các hệ toạ độ được chọn sao cho thuận lợi cho việc khảo sát, dưới đây là các hệ toạ độ thường dùng.
Hệ toạ độ mặt đất O0x0y0z0
Gốc O0 là điểm cất cánh hoặc hạ cánh.
Trục O0y0 vuông góc mặt đất.
Trục O0x0 vuông góc O0y0, hướng từ Tây sang Đông
Trục O0z0 vuông góc với mặt phẳng x0O0y0 và tạo thành hệ toạ độ thuận
Hệ tọa độ liên kết Ox1y1z1
Gốc O đặt tại trọng tâm (tâm khối) máy bay.
Trục Ox1 trùng với trục dọc của máy bay.
Trục Oy1 vuông góc với Ox1 và thuộc mặt phẳng đối xứng của máy bay, có chiều hướng từ dưới máy bay lên trên máy bay.
Trục Oz1 vuông góc với mặt phẳng đối xứng của máy bay và hướng theo chiều cánh phải.
Hệ toạ độ Ox1y1z1 gắn liền với máy bay vì thế mà có tên là hệ toạ độ liên kết.
Để so sánh, xác định quan hệ giữa hệ tọa độ mặt đất và hệ tọa độ liên kết, người ta sử dụng hệ tọa độ trung gian
Hệ tọa độ trung gian Ox*y*z*: có
Gốc đặt tại tâm máy bay
Các trục song song với các trục của hệ tọa độ mặt đất.
Như vậy, muốn chuyển từ hệ tọa độ trung gian sang hệ tọa độ liên kết thì ta thực hiện theo 3 góc quay: góc chúc ngóc, góc hướng, góc nghiêng tương ứng với 3 trục của máy bay.
Hệ toạ độ tốc độ Oxyz
Gốc O trùng với tâm khối máy bay.
Ox trùng với vector tốc độ đối không (vận tốc chuyển động tương đối giữa máy bay và dòng khí xung quanh máy bay. Nếu không có gió, tốc độ đối không bằng tốc độ hành trình- tốc độ máy bay so với mặt đất).
Oy vuông góc với Ox và thuộc mặt phẳng đối xứng của máy bay.
Oz vuông góc với mặt phẳng xOy và hợp với các tia Ox và Oy tạo thành hệ toạ độ thuận.
...