فناوری در مهندسی هوافضا

فناوری در مهندسی هوافضا

پیاده‌سازی نرم‌افزار در حلقه قانون هدایت پیش‌بین مد لغزشی مرتبه دوم برای اهداف مانوردار

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 مجتمع برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،تهران، ایران
2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع برق و کامپیوتر
چکیده
در این مقاله، یک قانون هدایتپیش‌بین مد لغزشی مرتبه دوم برای رهگیری اهداف مانوردار ارائه شده است. قانون هدایت پیشنهادی از تئوری کنترل پیش‌بین مدل تعمیم‌یافته و نیز مد لغزشی مرتبه دوم بهره می‌گیرد که به‌منظور بهبود عملکردرهگیری در برابر اهداف با مانورهای نامعلوم توسعه داده شده است. در این روش،با در نظر گرفتن مانورهای هدف به‌عنوان نامعینی، نیازی به اندازه‌گیری یا تخمین دقیق این مانورها وجود ندارد، که موجب ساده شدن قانون هدایت می شود. برای تعیین دستور شتاب رهگیر،سطح لغزش بر اساس نرخ چرخش خط دید تعریف شده است. علاوه بر این، برای کاهش اثرات پدیده چترینگ، از سطح لغزش مرتبه دوم استفاده شده است. روش پیشنهادی از مزایای کنترل پیش‌بین، شامل پیش‌بینی رفتار آینده سیستم و بهینه‌سازی هم‌زمان عملکرد، بهره می‌برد. کارایی قانون هدایت پیشنهادی با انجام شبیه‌سازی‌های عددی و اعمال آن به یک رهگیر زمین‌به‌هوا جهت رهگیری اهداف بدون مانور و دارای مانور پله، سینوسی و تصادفی بررسی شده است. نتایج قانون هدایت توسعه داده شده با عملکرد قانون هدایت پیش‌بین مد لغزشی مرتبه اول مقایسه شده و نشان داده شده است که روش پیشنهادی عملکرد بهتری در مقابله با اهداف مانوردار دارد. همچنین، برای بررسی عملکرد قانون هدایت پیشنهاد شده یک آنالیز حساسیت نسبت به تغییرات افق پیش‌بینی انجام شده است. به‌منظور بررسی قابلیت پیاده سازی این قانون هدایت، آزمون نرم‌افزار در حلقه انجام شده و نتایج به‌دست‌آمده در شرایط زمان حقیقی ارائه گردیده است. نتایج این آزمون تأیید می‌کند که قانون هدایت پیشنهادی علاوه برعملکرد بهتر در شبیه‌سازی‌های عددی، قابلیت پیاده‌سازی عملی نیز دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Processor-in-the-Loop Implementation of a Second-Order Sliding Mode Predictive Guidance Law for Maneuvering Targets

نویسندگان English

Ahmad Firouz 1
saeed Nasrolahi 2
1 Faculty of Electrical &Computer Engineering , Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Electrical and computer complex - Malek Ashtar University of Technology
چکیده English

In this paper,a second-order sliding mode predictive guidance law is proposed for tracking maneuvering targets.The proposed guidance law utilizes the generalized model predictive control theory and the second-order sliding mode, which is developed to improve the tracking performance against targets with unknown maneuvers. In this method, by considering the target maneuvers as uncertain, there is no need to measure or estimate these maneuvers precisely which simplifies the guidance law. To determine the acceleration command of the interceptor, the slip surface is defined based on the line-of-sight rate. In addition, the second-order sliding surface is used to reduce the effects of the chattering phenomenon. The proposed method takes advantage of the advantages of predictive control, including predicting the future behavior of the system and simultaneously optimizing the performance. The effectiveness of the proposed guidance law has been investigated by performing numerical simulations and applying it to a ground-to-air interceptor for tracking targets without maneuvering and with step, sinusoidal and random maneuvers. The results of the developed guidance law have been compared with the performance of the first-order sliding mode predictive guidance law and it has been shown that the proposed method has a better performance in dealing with maneuvering targets.In order to investigate the feasibility of implementing this guidance law,processor-in-the-loop implementation has been done and the results obtained in real-time conditions have been presented. The results of this test confirm that the proposed guidance law, in addition to its better performance in numerical simulations, also has the capability of practical implementation.

کلیدواژه‌ها English

Nonlinear predictive guidance
second-order sliding mode control
maneuvering target
processor-in-the-loop Implementation

  • تاریخ دریافت 07 اسفند 1403
  • تاریخ بازنگری 28 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 03 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 05 شهریور 1404