طراحی قانون هدایت تناسبی با استفاده از کنترل کننده مد لغزشی مرتبه دوم

وظیفه ی قانون هدایت در موشکها، تعیین دستور شتاب جانبی مناسب برای برخورد با هدف است. یکی از اصول مورد استفاده برای طراحی قانون هدایت، ایده ی ناوبری موازی میباشد. طبق این ایده اگر خط واصل بین موشک و هدف در فضا نچرخد و فاصله بین موشک و هدف در حال کم شدن باشد، برخورد تضمین میگردد. قوانین هدایتی که بر اساس این اصل طراحی میشوند دستور شتابی صادر میکنند که اعمال آن مانع از چرخیدن خط دید بین رهگیر و هدف در فضا میشود. به این دسته از قوانین، قوانین هدایت تناسبی گفته میشود. یکی از روشهای مورد استفاده برای طراحی قانون هدایت تناسبی مقاوم در سالهای اخیر، تیوری کنترل مد لغزشی میباشد. با استفاده از این تیوری میتوان قانون هدایت غیرخطی و مقاومی را برای برخورد با اهداف مانوردار طراحی نمود. در صورت استفاده از این روش کنترلی میتوان مانورهای هدف را به عنوان نامعینی در نظر گرفت و قانون هدایت را طراحی نمود که در اینصورت نیازی به اندازه گیری و یا تخمین دقیق مانورهای هدف نمیباشد. بزرگترین نقص کاربردی این روش کنترلی، پدیده ی چترینگ میباشد که به دلیل وجود تابع علامت در کنترل کننده رخ میدهد. اثرات این پدیده بسیار نامطلوب بوده، چون باعث فعالیت نوسانی شدید در سیگنال کنترل میشود. این معایب کارایی سیستم را کاهش داده و ممکن است به ناپایداری منجر شود. پس لازم است چترینگ هموار و یا حذف گردد. از روشهای پرکاربرد برای حذف نوسانات ناخواسته بدون کاهش دقت، استفاده از تیوری مد لغزشی مرتبه بالا میباشد. با استفاده از این روش، بدون کاهش دقت از رخ دادن نوسان در ورودی کنترل جلوگیری میشود. یکی از الگوریتم های مهم و کاربردی مد لغزشی مرتبه دوم، الگوریتم فراپیچش است. در این مقاله از الگوریتم فراپیچش برای طراحی قانون هدایت استفاده میگردد. پایداری روش پیشنهادی با استفاده از تیوری لیاپانوف اثبات گردیده و سپس از این الگوریتم برای طراحی قانون هدایت دو بعدی استفاده میشود. در نهایت کارایی قانون هدایت طراحی شده در شبیه سازی غیرخطی حلقه هدایت مورد ارزیابی قرار میگیرد.

Keywords:

قانون هدایت , کنترل مد لغزشی , الگوریتم فراپیچش , چترینگ