فناوری در مهندسی هوافضا

فناوری در مهندسی هوافضا

کنترل تطبیقی سامانه‌های دفاعی موشکی در فضای سه‌بعدی با استفاده از کنترل لغزشی پیوسته مرتبه بالا برای مقابله با تهدیدات متحرک

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
چکیده
در این مقاله، یک استراتژی نوآورانه برای هدایت و کنترل وسیله پروازی درگیر در رهگیری هدف با استفاده از کنترل‌کننده لغزشی پیوسته مرتبه بالا تطبیقی (HOSMC) برای یک سیستم سه‌بعدی معرفی می‌شود. این رویکرد با یکپارچگی زیرسیستم‌های هدایت و کنترل، دقت و عملکرد سیستم را بهینه کرده و هزینه‌های طراحی را کاهش می‌دهد. در این مقاله، سه نوع کنترل‌کننده لغزشی مرتبه بالا معرفی می‌شود: شبه‌پیوسته، پیوسته و پیوسته تطبیقی پیشرفته، که هرکدام برای حل چالش‌های خاص در رهگیری هدف طراحی شده‌اند. نوآوری اصلی و کلیدی در کنترل‌کننده پیوسته تطبیقی پیشرفته است که دو پارامتر بحرانی را به‌طور دینامیک و در زمان واقعی تنظیم می‌کند. این ویژگی به سیستم اجازه می‌دهد تا با شرایط متغیر محیطی و رفتارهای هدف پویا تطبیق یابد. شبیه‌سازی‌های انجام‌شده نشان می‌دهند که کنترل‌کننده پیشنهادی نسبت به کنترل‌کننده‌های PID عملکرد بهتری دارد و موجب افزایش برد موشک و کاهش زمان برخورد می‌شود. همچنین، این رویکرد با بهینه‌سازی مسیر، بهره‌وری انرژی و کاهش مصرف سوخت، موفقیت مأموریت را ارتقا می‌دهد. نتایج شبیه‌سازی به‌طور مؤثری توانایی کنترل‌کننده پیشنهادی را در برابر اغتشاشات خارجی و شرایط متغیر نشان می‌دهد. این مقاله اهمیت این روش را در سیستم‌های هوایی نظامی و غیرنظامی که در آن‌ها دقت، قابلیت تطبیق و قابلیت اطمینان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، برجسته می‌کند. این روش می‌تواند به‌طور گسترده در مأموریت‌های مختلف دفاع هوایی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Adaptive control of missile defense systems in three-dimensional space using higher-order continuous sliding mode control to counter moving threats.

نویسندگان English

mohammad mahdi soori 1
seyed hosein Sadati 2
1 Mechanical Engineerig Department K. N, Toosi University of Technology. Tehran
2 Mechanical Engineering Department, K. N. Toosi University of Technology, Tehran
چکیده English

In this paper, an innovative strategy for guidance and control of a flying vehicle involved in target interception is proposed, utilizing an Adaptive Higher-Order Continuous Sliding Mode Controller (HOSMC) for a three-dimensional system. This approach optimizes the system’s accuracy and performance through the integration of the guidance and control subsystems, while also reducing design costs. The paper introduces three types of higher-order sliding mode controllers: quasi-continuous,(QSMC) continuous(HOSMC) , and advanced adaptive continuous (ACHOSMC), each designed to address specific challenges in target interception. The key innovation of the proposed method lies in the advanced adaptive continuous controller, which dynamically adjusts two critical parameters in real-time. This ability allows the system to adapt to changing environmental conditions and dynamic target behaviors. Simulations demonstrate that the proposed controller outperforms traditional PID controllers, leading to increased missile range and reduced interception time. Additionally, the method enhances mission success by optimizing the missile trajectory, improving energy efficiency, and reducing fuel consumption. The simulation results effectively showcase the proposed controller’s robustness against external disturbances and varying conditions. This paper highlights the significance of this method in both military and civilian air systems, where precision, adaptability, and reliability are vital. The proposed controller has great potential for wide application in various air defense missions, particularly those involving dynamic, high-speed targets, where precision and rapid response are critical.

کلیدواژه‌ها English

Adaptive control
Continuous sliding mode
Moving threats
Three-dimensional space

  • تاریخ دریافت 27 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 01 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 02 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 14 مهر 1404