بهبود عملکرد سیستم هدایت با استفاده از تراسترهای جانبی

نوع مقاله: علمی- ترویجی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشگاه خلیج‌فارس، بوشهر

2 هیات علمی گروه مهندسی برق دانشگاه خلیج فارس

3 گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

در این مقاله بهبود عملکرد یک سیستم هدایت و کاهش خطای آن با استفاده از تراستر جانبی بررسی شده است. این امر با اضافه کردن سیستم موتورهای کنترل جهت (تراسترهای جانبی)، علاوه بر سطوح کنترل جسم، به سیستم هدایت محقق می­شود. این سیستم شامل تعدادی تراستر یکبار مصرف است که در جهت­های مختلف در قسمت ابتدایی بدنه وسیله قرار می‌گیرد. در صورت فعال شدن هر تراستر، نیرویی به بدنة وسیله وارد و منجر به تولید گشتاوری حول مرکز جرم آن می­شود. در نتیجه، از چرخش حاصل برای تغییرجهت جسم استفاده می‌شود. برای افزایش مانورپذیری جسم، تراسترهای جانبی معمولاً در فاز نهایی الگوریتم هدایت برای تامین شتاب جانبی مورد نیاز به سیستم هدایت اضافه می­شود. برای سیستم هدایت، ترکیبی از دو حلقه کنترل بال­های ایرودینامیکی و تراسترها (از تفاضل خطای زاویه­های سمت و چرخش خط دید) استفاده شده است. بنابراین، ابتدا مدل شش درجه آزادی جسم با اطلاعات فیزیکی مندرج در منابع، فرضیات مهندسی و انطباق تصویری به دست آمده است. سپس، با استفاده از نرم­افزار DATCOM ضرایب ایرودینامیکی آن وسیله تعیین و شبیه‌سازی پرواز در نرم­افزار MATLAB انجام شده است. نتایج شبیه‌سازی کارآمد بودن الگوریتم هدایت پیشنهادی را در مقایسه با روش هدایت دیگر نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Herman, J.B.R., "Subsystem for Extended Range Inteceptor (ERINT-1) Missile", AIAA SDIO Ann. Intercept. Tech. Conf., 1992.

[2] Walters, J.B.E., Extended Range Interceptor (ERINT-1) Flight Test Program, in AIAA SDIO Annual Interceptor Technology Conference, 1992.

[3] Bernelli-zazzera, V.N.F. and Mantegazza, P., "Multi- Pulse Width Modulated Control of Linear Systems", Guid. Control Dyn., Vol. 21, 1998.

[4] Yin, Z.W.Y. and Yang, M., Research on the Method for Attitude Fuzzy Control of the Interceptor, National Nature Science Foundation of China, 2005.

[5] Yao, D.C.Y., Yang, B., and He, F., "Fliess Expansion Based Bang Bang Control Design and Its Application to Attitude Control of Missile", The 6th World Congress on Inteligent Control and Automation, Dalian, China, pp. 21–23, 2006.

[6] He, F., Ma, K., and Yao, Y., “Firing Logic Optimization Design of Lateral Jets in Missile Attitude Control Systems,” The IEEE International Conference on Control Applications, San Antonio, TX, USA, pp. 936–941, 2008.

[7] Shi, Z., Ma, W., Zhang, Y., and Han, H., “Lateral Thrust and Aerodynamics Compound Control System of Missile Based on Adaptive Fuzzy Control,” The Fifth Int. Symp. Comput. Intell. Des., Hangzhou, China, No. 2, pp. 231–234, 2012.

[8] Shi, Y.Z.Z., and Ma, W., “A Novel Control System Design Method for Missile with Lateral Jet and Aerodynamic Surfaces,” International Conference on Intelligent Control and Information Processing (ICICIP), Beijing, China, 2013.

[9] Liu, H.Q.Z., Yuan, R., Fan, G., and Yi, J., “Design of Blended Control Strategy for Autonomous Aircrafts with Multiple Actuators,” IEEE Int. Conf. Control Autom., Hangzhou, China, 2013.

[10] Yang, B., Zhao, Y.,  and Yao, Y., “Autopilot Design for Aerial Vehicles with Aerodynamic Surfaces and Lateral Jets Using Explicit Hybrid MPC” , AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Frolida, Orlando, USA, 2015.

[11] Hall, R.A.,  Hough, S., Orphee, C., and Clements, K., “Design and Stability of an On-Orbit Attitude Control System Using Reaction Control Thrusters”, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, San Diego, California, USA, pp. 1–26, 2016.

[12] Ashrafiuon, H., “Guidance and Attitude Control of Unstable Rigid Bodies with Single-Use Thrusters,” IEEE Trans. Control Syst. Technol., Vol. 25, No. 2, pp. 401–413, 2017.

[13] Pei, J., Choueiri, M.N.,  Elandt, R., Peck, M.A.,  and Finch, P., “An Innovative Control Allocation Scheme to Address Reaction Thruster Interactions on a 3U CubeSat,” AIAA Guid. Navig. Control Conf., Kissimmee, Florida, USA, pp. 1–17, 2018.

[14] Siouris, G.M., “Missile Guidance and Control Systems,” Appl. Mech. Rev., Vol. 57, No. 6, p. B32, 2004.

[15] Güner, D.R.L., “Modeling of a Generic Laser Guided Weapon with Velocity Pursuit Guidance and Its Performance Analysis, Using Various Control Strategies,” (M.Sc. Thesis), Middle East Tech. Univ., Turkey, 2004.

[16] Costello, P. and Titus, H.A., “Simulink Simulation of Proportional Navigation and Command to Line of Sight Guidance,” (M.Sc. Thesis), Naval Postgraduate School, Monterey, California,USA,1995.

[17] Khakisedigh, A., Analysis and Design of Multivariable Control Systems, pp. 302-305, Khaje Nasiraddin Toosi University of Tech., Tehran, 2015 (In Persian).