طراحی رویتگر غیرخطی توسعه یافته برای تخمین اطلاعات غیرقابل اندازه‌گیری در مسئله هدایت اجسام پرنده

جواهری پور, مهسا; ولی, احمدرضا; بهنام گل, وحید; اله وردی زاده, فیروز

doi:10.30699/jsst.2022.1352

نوع مقاله : مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

گروه کنترل، مجتمع دانشگاهی برق و الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

https://doi.org/10.30699/jsst.2022.1352

چکیده

یکی از روش‌های پرکاربرد در مسئله هدایت اجسام پرنده، ناوبری تناسبی می‌باشد. این روش برای محاسبه دستور هدایت به نرخ چرخش خط واصل بین رهگیر و هدف نیاز دارد. به دلایل متعدد از جمله کاهش هزینه، برای اندازه‌گیری اطلاعات رهگیری از جمله زاویه خط دید از حسگرهای ساده استفاده می-شود. بنابراین برخی اطلاعات غیر قابل اندازه‌گیری از قبیل سرعت زاویه‌ای خط دید می‌بایست با استفاده از روابط ریاضی تخمین زده شوند. با توجه به نویزی بودن و مشکلات دیگر، استفاده از مشتق گیر در این شرایط مطلوب نیست. از این رو در این مقاله‌‌ از رویتگر غیرخطی توسعه‌یافته برای تخمین سرعت زاویه‌ای خط استفاده می‌شود. به‌دلیل غیرخطی بودن دینامیک حاکم بر مسئله رهگیری اجسام پرنده، رویتگر پیشنهادی از نوع غیرخطی انتخاب شده است. با انجام یک شبیه‌سازی کامپیوتری، صحت عملکرد رویتگر پیشنهادی نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

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

عنوان مقاله [English]

Design of an nonlinear extended state observer to estimate unmeasurable information on the problem of flying objects guidance

نویسندگان [English]

Mahsa Javaheri pour
Ahmad Reza Vali
Vahid Behnam Gol
Firouz Allahverdizadeh

Control Group, ِ Electronica University Complex, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Proportional navigation is one of the most widely used methods in guiding flying objects. This method requires the rotation rate of the line between the interceptor and the target to calculate the guidance command. For a variety of reasons, including cost savings, simple sensors are used to measure tracking information, including line of sight angle. Therefore, some non-measurable information such as the angular velocity of the line of sight must be estimated using mathematical equations. Due to the noise and other problems, the use of derivatives is not desirable in this situation. Therefore, in this paper, an extended nonlinear observer is used to estimate the angular velocity of the line. Due to the nonlinear dynamics of the intercepting of flying objects, a nonlinear type of observer has been selected. By performing a computer simulation, the correct operation of the proposed observer is shown.

کلیدواژه‌ها [English]

flying object intercepting
nonlinear extended state observer
line of sight rate

مراجع

[1] V ,Behnamgol. “Performance Modifying of the Guidance System by Proposing Novel Algorithms in the Sliding Mode Control”, Ph.D Dissertation, Malek-e-Ashtar University Of Technology, 2015 (In Persian).

[2] Behnamgol, V. and Ghahramani, N.A. “Designing a New Proportional Guidance Algorithm Using Sliding Mode Control”, Aerospace Mechanics Journal, Vol. 10, No. 1, pp. 77-86, 1393 (In Persian).

[3] G, Siouris. "Missile Guidance and Control Systems, Springer." New York , 2003.

[4] W, Wang . L, Defu, and Xu Ping. "Strap-down seeker LOS angular rate estimation." Infrared and Laser Engineering, vol. 44. no. 10, p.p. 3066-3069, 2015.

[5] Gholi Nejad, A. Momeni, HamidReza. Johari Majd, V. “Improving the guidance law of a surface-to-air missile by combining line-of-sight derivatives”, Iran Electrical Engineering Conference, vol. 13, no. 15, pp. 141-145, 1386 (In Persian).

[6] A, Tapas. M , Srinivasa Rao, and N. Prabhakar. "Adaptive estimation of line-of-sight rate measurement from a radio frequency seeker." Defence Science Journal, vol. 55, no.3, p. 307, 2005.

[7] H. Zhao, L.Jun, Y. Jin Hui, and X. Yong B,. "Design of stochastic sliding mode variable structure guidance law based on adaptive EKF." Procedia Engineering, vol. 23, p.p. 276-283, 2011.

‏[8] Z. Zheng , Y. Xia , M. Fu, and SH. Wang,. "An observer-based missile guidance law." In 2011 Chinese Control and Decision Conference (CCDC), IEEE, p.p 1282-1287, 2011.

‏‏‏[9] I. Shkolnikov, Y. Shtessel, D. Lianos, and P. Zarchan, "Simulation study of the homing interceptor guidance loop with sliding mode observers versus kalman filter." In AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, p. 4216, 2001.

‏[10] H. J. Marquez, Nonlinear Control Systems, J. Wiley & Sons, Inc. 2003.

‏[11] I. Boiko, and L. Fridman., "Frequency domain input–output analysis of sliding-mode observers." IEEE transactions on automatic control, vol. 51, no.11, p.p. 1798-1803, 2006.

[12] G. Peng, G. Zhang, and X. Lv. "Model-free control using improved smoothing extended state observer and super-twisting nonlinear sliding mode control for PMSM drives." Energies, vol. 14. No. 4, pp. 922, 2021.‏

[13] Sh. Sheng-Li, J.X. Li, and Yi-Ming Fang. "Extended-state-observer-based chattering free sliding mode control for nonlinear systems with mismatched disturbance." IEEE Access, vol. 6, p.p. 22952-22957, 2018.‏

[14] R. Maopeng, J. Li, and L. Xie. "A new extended state observer for uncertain nonlinear systems." Automatica, vol. 131, 2021.‏

[15] Zh. Zhi-Liang, and B. Guo, "A novel extended state observer for output tracking of MIMO systems with mismatched uncertainty." IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 63, no. 1, p.p. 211-218, 2017.

‏[16] H. Yuan, J. Wang, D. Shi, L. Shi, "Toward event-triggered extended state observer." IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 63, 6, p.p. 1842-1849, 2017.‏

‏[17] L.Seokwon, and Y. Kim. "Design of nonlinear observer for strap-down missile guidance law via sliding mode differentiator and extended state observer." 2016 International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMechS). IEEE, pp. 143-147, 2016.

‏[18] Xu, Zhuang, T.Zhang, Y. Bao, H. Zhang, and Ch. Gerada, "A nonlinear extended state observer for rotor position and speed estimation for sensorless IPMSM drives." IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 1, p.p. 733-743, 2019.

علوم و فناوری فضایی

طراحی رویتگر غیرخطی توسعه یافته برای تخمین اطلاعات غیرقابل اندازه‌گیری در مسئله هدایت اجسام پرنده

مراجع

مراجع

دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 53
مهر 1401
صفحه 69-81

طراحی رویتگر غیرخطی توسعه یافته برای تخمین اطلاعات غیرقابل اندازه‌گیری در مسئله هدایت اجسام پرنده

مراجع

مراجع

دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 53مهر 1401صفحه 69-81

دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 53
مهر 1401
صفحه 69-81