طراحي قانون هدايت كنترل مود لغزشي به‌منظور كنترل زمان برخورد با هدف مانوردار

Impact Time Guidance Law against Maneuvering Targets Using Sliding Mode Control

كنترل زمان برخورد موشك با هدف داراي مانور در كاربردهايي همچون حملۀ گروهي، از اهميت بالايي برخوردار است چراكه ميتوان به صورت همزمان چندين موشك را به هدف رساند. در اين مقاله، به‌منظور كنترل زمان برخورد موشك با هدف مانوردار، قانون هدايتي مبتني بر روش مود لغزشي پيشنهاد شده است. بدين منظور، در ابتدا با درنظر گرفتن ديناميك غيرخطي براي سيستم هدايت و انتخاب سطح لغزش مناسب، به طراحي كنترل‌كنندۀ مود لغزشي پرداخته و در ادامه با استفاده از روش لياپانوف، شرط كافي براي پايداري سيستم حاصل ارائه شده است. در اين شرايط، سطح لغزش به‌نحوي انتخاب مي‌شود كه كنترل مود لغزشي، به‌صورت همزمان هم بتواند نرخ خط ديد را صفر كند و هم بتواند خطاي زمان باقيمانده تا هدف را به صفر برساند. با لحاظ كردن معادلات ديناميك غيرخطي هدف داراي مانور در فرايند طراحي، كنترل‌كنندۀ پيشنهادي تضمين خواهد كرد كه موشك در زمان موردنظر به هدف مانوردار برخورد خواهد كرد. در انتها نيز با بهره‌گيري از يك مثال شبيه‌سازي و به منظور بررسي كارايي روش معرفي شده در اين مقاله، سناريوهاي مختلفي براي هدف (ايستا و مانوردار) درنظر گرفته شده و با درنظر گرفتن زمان‌هاي مطلوب برخورد متفاوت، عملكرد آن در كنار ساير روش‌هاي موجود مورد بررسي قرار گرفته است.

Controlling the impact time of missiles to the target has great importance in applications such as the cooperative attack of multiple missiles since multiple missiles can be reached a specified point simultaneously. This paper presents a sliding mode based guidance law, to control the impact time against maneuvering targets. At first, by selecting an appropriate switching surface and using nonlinear engagement dynamics, a new sliding mode control has been designed which, the sufficient conditions of its stability are derived using the Lyapunov stability theorem. The sliding surface has been selected such that the line of sight rate and the error of the time to go converge to zero at the same time. By considering the nonlinear dynamic equations of maneuvering targets, this will guarantee to impact the target at the desired time. Unlike the other similar methods, our proposed method does not need the assumptions of small flight path angle and stationary target. Using an engagement simulation model, the effectiveness of the proposed method is shown for different scenarios (static and maneuvering targets) and different impact times. In the end, the comparison results with two similar methods are also presented.