قانون هدایت مود لغزشی مرتبه دوم نرم به‌همراه رؤیت‌گر اغتشاش در برابر اهداف دارای مانور بالا با زاویه برخورد معین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه امام حسین (ع)

3 دانشجوی دکتری / دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

مانور هدف یکی از عوامل تاثیرگذار در دقت هدایت می­باشد. به‌علاوه، برخورد با هدف با یک زاویه معین نیز یکی از مواردی است که اخیراً در روش­های رهگیری جدید مورد توجه قرار گرفته است. برای رسیدن به هر دو هدف رهگیری اهداف با مانور بالا و برخورد با هدف با یک زاویه معین، یک کنترل مود لغزشی مرتبه دوم نرم که زاویه برخورد معین با هدف را به‌همراه سرعت و زمان برخورد مناسب تضمین می­کند، ارائه شده است. زاویه برخورد معین با هدف به‎صورت زاویه خط دید متغیر با زمان مطلوب برای یک هدف دارای مانور تعریف شده است. برای حل مسئله نامشخص‌بودن شتاب هدف، از یک رؤیت‌گر حالت توسعه‌یافته استفاده شده است و با به‌کارگیری یک کنترل‌کننده مود لغزشی نرم، مانور هدف جبران شده است. شبیه‌سازی‌های عددی کارآمدی این روش را تضمین می­کنند و نشان می­دهد این روش در مقایسه با روش­های پیشین عملکرد بسیار بهتری در برخورد با اهداف دارای مانور بالا دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Smooth Second Order Sliding Mode Guidance Law with Disturbance Observer against High Maneuvering Targets with Impact Angle Constraint

نویسندگان [English]

  • Saeed Khan kalantary 1
  • Hasan Mohammadkhani 2
  • Kazem Haydari 3
1 Ph.D. Candidate / Department of Electrical and Computer Engineering, Isfahan University of Technology
2 Assistant Professor / Department of Aerospace Engineering, Imam Hosein University
3 Ph.D. Candidate / Department of Electrical Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

A smooth second order sliding mode controller that guarantees a desired impact angle with a proper speed and impact time. This method is capable of intercepting high maneuvering targets. The desired impact angle is defined in terms of a time-varying desired line of sight angle for a maneuvering target. To solve the problem of the unknown target acceleration when intercepting maneuvering targets, an extended state observer (ESO) based guidance law is presented, and the target maneuver is compensated using the smooth sliding mode controller. Numerical simulations demonstrate the effectiveness of the proposed guidance law and show that this method has a better performance against high maneuvering targets in comparison with previous methods.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

کلیدواژه‌ها [English]

  • smooth second order sliding mode controller
  • extended state observer (ESO)
  • desired impact angle
  • intercepting high maneuvering targets
  • unknown target acceleration
[1] W. Wang, S. Xiong, X. Liu, S. Wang, L. Ma, Adaptive nonsingular terminal sliding mode guidance law against maneuvering targets with impact angle constraint, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, Vol. 229, No. 5, pp. 867-890, 2015.

[2] Y. Wang, M. Sun, S. Du, Z. Chen, Comparative investigations of nonlinear and linear observers for a highly manoeuvrable target in sliding mode guidance. Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, Vol. 65, No. 2, pp. 233-245, 2017.

[3] A. Zhurbal, M. Idan, Effect of estimation on the performance of an integrated missile guidance and control system, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 47, No. 4, pp. 2690-2708, 2011.

[4] D. Chwa, Fuzzy adaptive disturbance observer-based robust adaptive control for skid-to-turn missiles, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 51, No. 1, pp. 468-478, 2015.

[5] T. Song, D. Lin, J. Wang, Disturbance observer–based control for missile non-strapdown seeker disturbance rejection, Advances in Mechanical Engineering, Vol. 8, No. 4, pp. 1-15, 2016.

[6] H. Gao, Y. Lv, G. Ma, C. Li, Backstepping sliding mode control for combined spacecraft with nonlinear disturbance observer, 2016 UKACC 11th International Conference on Control (CONTROL), pp. 1-6, 2016.

[7] W. Liu, Y. Wei, G. Duan, M. Hou, Integrated guidance and control with input saturation and disturbance observer, Journal of Control and Decision, Vol. 5, No. 3, pp. 277-299, 2017.

[8] D. Chwa, Robust nonlinear disturbance observer-based adaptive guidance law against uncertainties in missile dynamics and target maneuver, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 54, No. 4, pp. 1739-1749, 2018.

[9] Y. B. Shtessel, I. A. Shkolnikov, A. Levant, Guidance and control of missile interceptor using second-order sliding modes. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 45, No. 1, pp. 110-124, 2009.

[10] Z. Zhu, D. Xu, J. Liu, Y. Xia, Missile guidance law based on extended state observer, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 60, No. 12, pp. 5882-5891, 2013.

[11] L. Sun, W. Wang, R. Yi, W. Zhang, Fast terminal sliding mode control based on extended state observer for swing nozzle of anti-aircraft missile, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, Vol. 229, No. 6, pp. 1103-1113, 2015.

[12] S. Xingling, W. Honglun, Back-stepping active disturbance rejection control design for integrated missile guidance and control system via reduced-order ESO, ISA transactions, Vol. 57, pp. 10-22, 2015.

[13] A. Bacciotti, L. Rosier, Lyapunov functions and stability in control theory, Lecture notes in control and information sciences, Vol. 267, Springer, 2001.

[14] S. Bhatt, D. Bernstein, Finite time stability of continuous autonomous systems. SIAM Journal on Control and Optimization, Vol. 38, No. 3, pp. 751-766, 2000.

[15] S. Yu, X. Yu, B. Shirinzadeh B, Z. Man, Continuous finite time control for robotic manipulators with terminal sliding mode, Automatica, Vol. 41, No. 11, pp. 1957-1964, 2005.

[16] S. R. Kumar, S. Rao, D. Ghose, Sliding mode guidance and control for all-aspect interceptor with terminal angle constraints, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 35, No. 4, pp. 1230-1246, 2012.