هدایت تناسبی با بازخورد شتاب خطی و شتاب زاویه ای خط دید

جلالی نائینی, سید حمید; عربیان آرانی, علی

doi:10.30699/jsst.2021.1260

نوع مقاله : مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

https://doi.org/10.30699/jsst.2021.1260

چکیده

در این مقاله، قانون هدایت تناسبی با بازخورد ترکیب وزنی شتاب خطی و شتاب زاویه‌ای خط‌دید پیشنهاد شده است. برای این منظور، تحلیل فاصله خطای جامعی برای هدایت تناسبی با بازخورد شتاب خطی و هدایت تناسبی با بازخورد شتاب زاویه‌ای خط‌دید ناشی از خطای سمت اولیه، مانور هدف و نویز جستجوگر صورت پذیرفته است. سیستم هدایت و کنترل با تابع تبدیل دوجمله‌ای مرتبة پنجم مدل شده است. در حالت خاص و بر مبنای تحلیل فاصلة خطا، هدایت تناسبی با بازخورد شتاب زاویه‌ای با اصلاح بهره برای جستجوگرهای مادون قرمز پیشنهاد شده است. مقایسة استراتژیهای هدایت تناسبی با استفاده از ضریب ناوبری مؤثر معادل که بر اساس حل پروفیل نرخ چرخش خط‌دید تعریف شده، صورت پذیرفته است. به علاوه، قانون هدایت بهینة مرتبه اول به فرم هدایت تناسبی با بلوک تناسبی– مشتقی با بهره‌های متغیر تبدیل شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20084560.1399.13.4.1.7

موضوعات

طراحی زیرمجموعه‌های فضایی: (هدایت،کنترل، سازه و...)

عنوان مقاله [English]

Proportional Navigation with Linear Acceleration and Line-of-Sight Acceleration Feedbacks

نویسندگان [English]

S. Hamid Jalali Naieni
Ali Arabian Arani

Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, IRAN

چکیده [English]

In this paper, a modified proportional navigation (PN) with weighted combination of linear acceleration and line-of-sight (LOS) acceleration feedback is suggested. For this purpose, a comprehensive miss distance analysis is carried out for PN with linear acceletation feedback and PN with LOS acceleration feedback using a fifth-order binomial guidance and control system. The miss distance (MD) due to initial heading error, target acceleration, and seeker noise is separately analysed. As a special case, a modified PN with acceleration feedback using variable gains is suggested based on MD analysis for infra red seekers. The comparison of PN strategies is carried out using an equivalent effective navigation ratio, defined by using LOS rate profile solution. In addition, the first-order optimal guidance law is converted into PN with PD block with variable gains.

کلیدواژه‌ها [English]

Proportional Navigation
LOS Acceleration feedback
Miss Distance Analysis
Effective Navigation Ratio
Optimal Guidance

مراجع

[1] Zarchan, P., Tactical and Strategic Missile Guidance, Sixth ed., Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 239, AIAA, 2012.

[2] Blakelock, J., Automatic Control of Aircraft and Missiles, Second ed., A Wiley-Interscience Publication, Vol. 239, 1991.

[3] Shneydor, N. A., Missile Guidance and Pursuit: Kinematics, Dynamics, and Control, Horwood Series in Engineering Science, 1998.

[4] Ho, Y. C., Bryson, A. E., and Baron, S., “Differential Games and Optimal Pursuit-Evasion Strategies,” IEEE Transations on Automatic Control, AC-10, Oct. 1965, pp. 385-389.

[5] Anderson, G. M., “Comparison of Optimal Control and Differential Game Intercept Missile Guidance Laws,” Journal of Guidance and Control, Vol. 4, No. 2, 1981, pp. 109-115.

[6] Ben-Asher, J. Z., Yaesh, I., Advances in Missile Guidance Theory, Progress in Astronautics and Aeronautics, 180, American Institute of Astronautics Aeronautics, Inc., Washington, DC, 1998.

[7] Nesline, F. W., Zarchan, P., “A New Look at Classical vs Modern Homing Missile Guidance, ” Journal of Guidance and Control, Vol. 4, No. 1, 1981, pp. 78-85.

[8] Gurfil, P., Jodorkovsky, M., Guelman, M., “Neoclassical Guidance for Homing Missiles,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 24, No. 3, 2001.

[9] Balakrishnan, S. N., Tsourdos, A. and White, B. A., Advances in Missile Guidance, Control, and Estimation, Taylor & Francis Group, 2013.

[10] Ma, K., Zhang, X., “A Novel Guidance Law with Line-of-Sight AccelerationFeedback for Missiles against Maneuvering Targets,” Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering, 2014.

[11] Maklouf, O., Saleh Basha, and Eljubrani, A., “Performance Evaluation of Proportional Navigation Homing Guidance Law,” 5th Intenational Conference on Control Engineering & Information Technology, Vol. 33, 2017, pp. 14-18.

[12] Innocenti, M., “Nonlinear Guidance Techniques for Agile Missiles,” Control Engineering Practice, 2001, pp. 1131-1144.

[13] Yanushevsky, R., Modern Missile Guidance, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2008.

[14] Jalali-Naini, S. H., A New Guidance Law for Homing Missiles, MS Thesis, Faculty of Engineering, University of Tehran, Aug. 1996 (in Persian).

[15] Jalali-Naini, S. H., “Miss Distance Analysis of Proportional Navigation Using Normalized Equations with Radome Effect, Saturation, and Body Rate Feedback,” Journal of Aeronautical Engineering, Vol. 14, No 1, 2012, pp. 1-11 (in Persian).

[16] Nakagawa, S., Yamasaki, T., and Takano, H., and Yamaguchi, I., “Guidance Law Based on Line-of-Sight Rate Information Considering Uncertain Modeled Dynamics,” Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, Vol. 3, No. 6, 2018, pp. 195-203.

[17] Mohammadzaman, I., Momeni, H. R., “PI Guidance Law Design with Finite Time Convergence,” Aerospace Mechanics Journal, Vol. 7, No. 1, 2011 (in Persian).

[18] Behnamgol, V., Vali, A., Mohammadi, A., “A New Backstepping Sliding Mode Guidance Law Considering Control Loop Dynamics,” Journal of Space Science and Technology, Vol. 8, No. 4, 2016.

[19] Jalali-Naini, S. H., “Normalized Miss Distance Analysis of Single-Lag Optimal Guidance Law with Radome Effect, Saturation and Fifth-Order Control System,” Scientia Iranica, Transaction B, Vol. 21, No 5, Oct. 2014, pp. 1683-1692.

[20] Cottrell, R. G., “Optimal Intercept Guidance for Short-Range Tactical Missiles,” AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 9, No. 7, 1971, pp. 1414-1415.

علوم و فناوری فضایی

هدایت تناسبی با بازخورد شتاب خطی و شتاب زاویه ای خط دید

مراجع

مراجع

دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 45
دی 1399
صفحه 1-13

هدایت تناسبی با بازخورد شتاب خطی و شتاب زاویه ای خط دید

مراجع

مراجع

دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 45دی 1399صفحه 1-13

دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 45
دی 1399
صفحه 1-13