دوره 18، شماره 4 - ( مجله کنترل، جلد 18، شماره 4، زمستان 1403 )
جلد 18 شماره 4,1403 صفحات 85-71 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Javaheripour M, Nasrollahi S. Design and Hardware Implementation of Autopilot Based on Discrete Time Sliding Mode Extended State Observer for Roll Channel of Missile in the Presence of External Disturbance. JoC 2025; 18 (4) :71-85
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-989-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-989-fa.html
جواهری پور مهسا، نصرالهی سعید. طراحی و پیاده سازی سخت‌افزاری اتوپایلوت مبتنی بر رویتگر مد لغزشی توسعه‌یافته زمان گسسته برای کانال چرخ موشک در حضور اغتشاش خارجی. مجله کنترل. 1403; 18 (4) :71-85
1- مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،تهران، ایران
چکیده: (3542 مشاهده)
هدف در این مقاله، طراحی اتوپایلوت دوحلقه ای در حضور اغتشاش خارجی برای کنترل کانال چرخ موشک می باشد. در شرایطی که اغتشاش خارجی به سیستم وارد گردد، با توجه به دامنه و فرکانس آن، خروجی سیستم تحت تاثیر قرار گرفته و علاوه بر کاهش دقت ردیابی ورودی، ممکن است منجر به ناپایداری گردد. بنابراین در این مقاله برای بهبود پاسخ خروجی سیستم در حضور اغتشاش خارجی، رویتگر مد لغزشی توسعه یافته زمان گسسته طراحی می گردد. رویت‌گرهای زمان پیوسته علی رغم این که با سرعت بالایی قادر به تخمین متغیرهای حالت و اغتشاش می‌باشند، پیاده‌سازی آن ها در پردازنده‌ها دارای چالش‌هایی از قبیل انتخاب زمان نمونه¬برداری و نیاز به تنظیم مجدد بهره های رویتگر است. بنابراین، بهتر است رویتگر از ابتدا به صورت زمان‌گسسته طراحی گردد تا مسائل پیاده‌سازی آن از مرحله طراحی به صورت تحلیلی در نظر گرفته شده و در شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نیز بررسی گردد. پایداری رویتگر پیشنهادی پس از طراحی به صورت تحلیلی بررسی شده و ارزیابی آن درحلقه کنترل با انجام شبیه سازی صورت می پذیرد. نتایج شبیه‌سازی نشان می دهند که رویتگر طراحی شده با دقت و سرعت بالایی اغتشاش را تخمین زده و با استفاده از نتیجه تخمین در سیگنال کنترلی محاسبه شده توسط اتوپایلوت، زاویه چرخ موشک به خوبی کنترل شده و فرمان ورودی به حلقه اتوپایلوت را دنبال می¬کند. در انتهای مقاله نیز آزمون پردازنده در حلقه برای ارزیابی بهتر عملکرد اتوپایلوت پیشنهادی در شرایط ملموس فیزیکی اجرا شده و نتایج آن ارائه گردیده است.
واژه‌های کلیدی: اتوپایلوت کانال چرخ - رویتگر مد لغزشی توسعه یافته زمان گسسته - اغتشاش خارجی – آزمون پردازنده در حلقه
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1403/6/5 | پذیرش: 1403/11/8 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1403/11/10 | انتشار: 1403/12/30
دریافت: 1403/6/5 | پذیرش: 1403/11/8 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1403/11/10 | انتشار: 1403/12/30
فهرست منابع
1. [1] Sun, Huadong, Jianqiao Yu, and Siyu Zhang. "The control of asymmetric rolling missiles based on improved trajectory linearization control method." Journal of Aerospace Technology and Management 8 (2016): 319-327. [DOI:10.5028/jatm.v8i3.617]
2. [2] Kang, Seonhyeok, et al. "Roll-pitch-yaw integrated robust autopilot design for a high angle-of-attack missile." Journal of guidance, control, and dynamics 32.5 (2009): 1622-1628. [DOI:10.2514/1.39812]
3. [3] Shah, M. Zamurad, Raza Samar, and A. I. Bhatti. "Adaptive sliding mode roll control of a canard-controlled missile." 2010 Chinese Control and Decision Conference. IEEE, 2010. [DOI:10.1109/CCDC.2010.5498705]
4. [4] Liu, Lin, et al. "Research on the rolling channel control of micro tailless air-to-ground missile." Journal of Physics: Conference Series. Vol. 2232. No. 1. IOP Publishing, 2022. [DOI:10.1088/1742-6596/2232/1/012020]
5. [5] Ding, Xiaomiao, et al. "A Novel Disturbance Rejection Control of Roll Channel for Small Air-to-Surface Missiles." Applied Sciences 13.1 (2023): 389. [DOI:10.3390/app13010389]
6. [6] Shao, Xingling, et al. "High-order ESO based output feedback dynamic surface control for quadrotors under position constraints and uncertainties." Aerospace Science and Technology, pp: 288-298, 2019. [DOI:10.1016/j.ast.2019.04.003]
7. ]7[ قلی¬نژاد. امراله، مومنی. حمیدرضا، جوهری¬مجد. وحید، "بهبود قانون هدایت یک موشک زمین به هوا با ترکیب مشتقات زاویه خط دید"، پانزدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، تهران، 1386.
8. [8] Zhao, Zhi-Liang, and Bao-Zhu Guo. "A novel extended state observer for output tracking of MIMO systems with mismatched uncertainty." IEEE Transactions on Automatic Control, pp: 211-218, 2017. [DOI:10.1109/TAC.2017.2720419]
9. [9] Hui, Zhao, et al. "Design of stochastic sliding mode variable structure guidance law based on adaptive EKF." Procedia Engineering 23, pp: 276-283, 2011. [DOI:10.1016/j.proeng.2011.11.2502]
10. [10] Zhu, Zheng, et al. "An observer-based missile guidance law." 2011 Chinese Control and Decision Conference (CCDC). IEEE, 2011. [DOI:10.1109/CCDC.2011.5968387]
11. [11] Talole, S. E., et al. "Robust roll autopilot design for tactical missiles." Journal of guidance, control, and dynamics 34.1 (2011): 107-117. [DOI:10.2514/1.50555]
12. [12] Yang, Jun, Wen-Hua Chen, and Shihua Li. "Autopilot design of bank-to-turn missiles using state-space disturbance observers." (2010): 1218-1223. [DOI:10.1049/ic.2010.0454]
13. [13] Xieyu, Xu, et al. "Design of Missile Roll Autopilot based on Linear Extended State Observer." 2022 34th Chinese Control and Decision Conference (CCDC). IEEE, 2022. [DOI:10.1109/CCDC55256.2022.10033507]
14. [14] Li, Shihua, and Jun Yang. "Robust autopilot design for bank-to-turn missiles using disturbance observers." IEEE transactions on Aerospace and Electronic systems 49.1 (2013): 558-579. [DOI:10.1109/TAES.2013.6404120]
15. [15] Sirisha, ChV, Ranajit Das, and S. E. Talole. "Performance investigation of extended-state-observer-based roll autopilot design." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering 229.12 (2015): 2205-2220. [DOI:10.1177/0954410015571430]
16. [16] Basha, S. Mahaboob, and Akhilesh Swarup. "Disturbance observer based fuzzy PID and robust PID autopilot design for bank-to-turn missile." 2017 8th International Conference on Computing, Communication and Networking Technologies (ICCCNT). IEEE, 2017. [DOI:10.1109/ICCCNT.2017.8204122]
17. [17] Lee, Seokwon, and Youdan 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, 2016. [DOI:10.1109/ICAMechS.2016.7813436]
18. ]18[ بهنام گل. وحید، ولی. احمدرضا، محمدی. علی، "تخمین مانور هدف با استفاده از رویتگر مد لغزشی توسعه¬یافته به¬منظور پیاده-سازی ناوبری تناسبی افزوده"، فصل¬نامه علمی-پژوهشی مکانیک هوافضا، جلد 13، شماره 4، صفحه 10-1، زمستان 1396.
19. [19] Lee, Haijun, Xianlin Huang, and Hang Yin. "Enhanced sliding mode control for missile autopilot based on nonlinear disturbance observer." 2009 International Joint Conference on Computational Sciences and Optimization. Vol. 2. IEEE, 2009. [DOI:10.1109/CSO.2009.29]
20. [20] Sun, Jingliang, and Chunsheng Liu. "Disturbance observer-based robust missile autopilot design with full-state constraints via adaptive dynamic programming." Journal of the Franklin Institute 355.5 (2018): 2344-2368. [DOI:10.1016/j.jfranklin.2018.01.005]
21. [21] Wang, Zhenhua, Cheng-Chew Lim, and Yi Shen. "Interval observer design for uncertain discrete-time linear systems." Systems & Control Letters, Vol. 116, pp: 41-46, 2018. [DOI:10.1016/j.sysconle.2018.04.003]
22. [22] Kim, Kyung-Soo, and Keun-Ho Rew. "Reduced order disturbance observer for discrete-time linear systems." Automatica, Vol. 49, No. 4, pp: 968-975, 2013. [DOI:10.1016/j.automatica.2013.01.014]
23. [23] Arcak, Murat, and Dragan Nešić. "A framework for nonlinear sampled-data observer design via approximate discrete-time models and emulation." Automatica, Vol. 40, No. 11, pp. 1931-1938, 2004. [DOI:10.1016/j.automatica.2004.06.004]
24. [24] Wetzlinger, Maximilian, Markus Reichhartinger, and Martin Horn. "Higher order sliding mode inspired nonlinear discrete-time observer." Systems & Control Letters, Vol. 155, 2021. [DOI:10.1016/j.sysconle.2021.104992]
25. [25] Harikumar, Kandath, et al. "Discrete-time sliding mode observer for the state estimation of a manoeuvring target." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, Vol. 233, No.7, pp: 847-854, 2019. [DOI:10.1177/0959651819826488]
26. [26] Huang, Yuan, et al. "Performance assessment of discrete-time extended state observers: Theoretical and experimental results." IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, pp: 2256-2268, 2017. [DOI:10.1109/TCSI.2017.2780161]
27. [27] Yang, Jun, Chao Wu, and Shihua Li. "Distributed composite autopilot design for bank-to-turn missiles with optimized tracking based on disturbance observers." Transactions of the Institute of Measurement and Control 39.8 (2017): 1123-1138. [DOI:10.1177/0142331216630362]
28. [28] Feng, Tan, and Duan Guangren. "Global stabilizing controller design for linear time-varying systems and its application on BTT missiles." Journal of systems Engineering and Electronics 19.6 (2008): 1178-1184. [DOI:10.1016/S1004-4132(08)60216-9]
29. [29] Li, Shihua, and Jun Yang. "Robust autopilot design for bank-to-turn missiles using disturbance observers." IEEE transactions on Aerospace and Electronic systems 49.1 (2013): 558-579. [DOI:10.1109/TAES.2013.6404120]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
