هدایت سه بعدی موشک زمین به هوای میان برد بر اساس مدل غیرخطی
Abstract
در این رساله، هدایت بهینه و مقاوم موشک در فازهای میانی و پایانی پرواز بر علیه اهداف ثابت و متحرک در فضای سه بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. در فاز میانی پرواز، دو معیار عملکرد متداول که برای هدایت موشک در نظر گرفته می شود عبارتند از حداقل زمان پرواز و حداکثر سرعت نهایی موشک که به ترتیب معمولا برای اهداف نزدیک و دور استفاده می شود. ابتدا با استفاده از روش حل عددی گرادیان، مسأله هدایت بهینه در فاز میانی برای هر دو تابع هزینه مذکور شبیه سازی می شود. زمان نهایی بدست آمده از مسأله حداقل زمان و سرعت نهایی بدست آمده از مسأله حداکثر سرعت نهایی موشک، به ترتیب زمان نهایی بهینه و سرعت نهایی بهینه در نظر گرفته می شود. در ادامه، یک تابع هزینه ترکیبی متشکل از زمان پرواز و سرعت نهایی موشک با یک ضریب وزنی متغیر ارائه می شود. با به کارگیری حل عددی برای معیار عملکرد ترکیبی، این ضریب وزنی به گونه ای بدست می آید که اختلاف درصدی زمان نهایی بدست آمده از معیار عملکرد ترکیبی و زمان نهایی بهینه، با اختلاف درصدی سرعت نهایی بدست آمده از معیار عملکرد ترکیبی و سرعت نهایی بهینه، برابر باشد. به عبارت ساده تر، هر دو کمیت زمان نهایی و سرعت نهایی بدست آمده از معیار عملکرد پیشنهادی، با نسبت یکسان به مقادیر بهینه بسیار نزدیک می باشند. در ادامه با انجام شبیه سازی های متعدد برای شرایط نهایی مختلف، رابطه ای ریاضی برای این تابع وزنی بر حسب فاصله نسبی اولیه موشک و هدف و همچنین ارتفاع هدف استخراج می شود. در ادامه، برای فاز پایانی پرواز با در نظر گرفتن معادلات نسبی حرکت موشک و هدف و برای اهداف دارای مانور، با ارائه یک سطح سوئیچینگ جدید و با ترکیب قانون هدایت ناوبری تناسبی و تئوری کنترل مد لغزشی یک قانون هدایت ناوبری تناسبی مقاوم طراحی می شود. همچنین، با ترکیب روش کنترل بهینه sdre و تئوری کنترل مد لغزشی، یک قانون هدایت بهینه مقاوم برای فاز پایانی پرواز طراحی می شود. به منظور بررسی کارایی قوانین هدایت طراحی شده، برای سناریوهای مختلف شبیه سازی های متعددی انجام می شود و عملکرد آنها با قانون هدایت ناوبری تناسبی افزوده مقایسه می گردد. در مقایسه با قانون ناوبری تناسبی افزوده، مهمترین ویژگی قوانین هدایت مقاوم طراحی شده، مقاوم بودن در برابر اغتشاشات شتاب هدف و همچنین عدم نیاز به منحنی دقیق شتاب هدف می باشد.