An Application of a Special Method for Designating the Control Forces for the Homing of an Anti-Aircraft Missile on an Aerial Target by Use of a Method of Proportional Navigation

• Autorzy: Stefański K.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.7339

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie specjalnego sposobu wyznaczania sił sterujących do realizacji samonaprowadzania na cel powietrzny przeciwlotniczego pocisku rakietowego z wykorzystaniem metody proporcjonalnej nawigacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An analysis of application feasibility of a special method for surface-to-air missile (SAM) control during homing on an airborne target was carried out in this paper. A prior implementation of the method was motion control for a gyroscope axis with three degrees of freedom [1, 2] at the stages of spatial seeking and tracking of a detected target. The positive results obtained during that research led to a conclusion that the proposed control method would be appropriate for the determination of the control forces for missile guidance. This method consists in the application of the phase trajectories of control errors. Switching over of the control forces at suitable phase plane points reduced the control errors to zero and facilitated a proper flight path of the SAM. This paper presents a switching algorithm, equations of the kinematics and dynamics of SAM flight, and a number of examples of numerical simulations of the problem contemplated herein. The simulation results were represented in a graphic format.

PL

W pracy przeprowadzono analizę możliwości zastosowania specjalnej metody sterowania przeciwlotniczym pociskiem rakietowym podczas naprowadzania na ruchomy cel powietrzny. Wcześniej w oparciu o tę metodę zrealizowane zostało sterowanie ruchem osi giroskopu o trzech stopniach swobody [1, 2] w czasie przeszukiwania przestrzeni i śledzenia wykrytego celu. Otrzymane wtedy pozytywne wyniki dały podstawę do wyciągnięcia wniosku, że zaproponowane sterowanie będzie możliwe do wyznaczania sił sterujących przy naprowadzaniu pocisku rakietowego. Metoda ta polega na wykorzystaniu trajektorii fazowych uchybów sterowania. Przełączanie sił sterujących w odpowiednich punktach płaszczyzny fazowej powoduje sprowadzanie tych uchybów do zera i realizację odpowiedniego toru lotu pocisku rakietowego. Zaprezentowano algorytm przełączania, równania kinematyki i dynamiki lotu pocisku oraz wiele przykładów symulacji numerycznych. Otrzymane wyniki zostały przedstawione w postaci graficznej.

Słowa kluczowe

EN

mechanics; control; phase trajectories; homing; target

PL

mechanika; sterowanie; trajektorie fazowe; samonaprowadzanie; cel

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 9, Nr 4 (34)
• Strony: 149--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Stefański K.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, 7 Tysiąclecia Państwa Polskiego Av., 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] Hsu C. Jay, Andrew U. Meyer. 1968. Modern control principles and application. McGraw-Hill, New York.
• [2] Osiecki W. Jan, Konrad Stefański. 2008. “On a method of target detection and tracking used in air defence”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 46 (4): 909-916.
• [3] Baranowski Leszek, Bogdan Machowski. 2011. “The analysis of efficiency of proportional navigation method in gas-dynamic control of spinning objects in flight” (in Polish). Problemy mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa - Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 1(3): 37-54.
• [4] Koruba Zbigniew, Edyta Ładyżyńska-Kozdraś. 2010. “The dynamic model of a combat target homing system of an unmanned aerial vehicle”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 48(3): 551-566.
• [5] Krzysztofik Izabela. 2012. „The dynamics of the controlled observation and tracking head located on a moving vehicle”. Solid State Phenomena 180: 313-322.
• [6] Gapiński Daniel, Zbigniew Koruba, Izabela Krzysztofik. 2014. “The model of dynamics and control of modified optical scanning seeker in anti-aircraft rocket missile”. Mechanical Systems and Signal Processing 45(4): 433-447.
• [7] Gapiński Daniel, Konrad Stefański. 2014. “Control of designer target seeker used in self-guided anti-aircraft missiles, by employing motors with a constant torque”. Aviation 18(1): 20-29.
• [8] Koruba Zbigniew, Łukasz Nocoń. 2015. “Automatic control of an anti-tank guided missile based on polinomial functions”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 53(1): 139-150.
• [9] Grzyb Marta, Konrad Stefański. 2016. The use of special algorithm to control the flight of anti-aircraft missile. W Proceedings of the 22nd International Conference Engineering Mechanics, Svratka, Czech Republic: 174-177. Academy of Science of the Czech Republic, Prague.
• [10] Koruba Zbigniew, Jan W. Osiecki. 1999. Constructions, dynamics and navigation of the short range rocket missile (in Polish). 1st part, Academy Course Book, 348. Kielce: Kielce University of Technology.
• [11] Koruba Zbigniew, Janusz Tuśnio. 2011. “Concept and algorithm of flying object protection manoeuvre against collision with overhead high voltage transmission line” (in Polish). Problemy mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 4(6): 69-80.
• [12] Yanushevsky Rafael. 2011. Guidance of unmanned aerial vehicles. New York: Taylor & Francis Group.
• [13] Stefański Konrad, Marta Grzyb. 2013. “Comparison of effectiveness of antiaircraft missile homing controlled by rotary executive system” (in Polish). Problemy mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 4(14): 27-40.
• [14] Dziopa Zbigniew. 2013. „“The evaluation of the defensive maneuvers influence on the missile control” (in Polish). Scientific Letters of Rzeszow University of Technology no. 288, Mechanics no. 85, XXX (3/13) : 229-238.