Impact of Controller Performance on the Process of Guiding an Armour-Piercing Missile onto a Ground-Based Target

• Autorzy: Nocoń Ł. , Stefański K.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0009.5020

Warianty tytułu

PL

Wpływ typu regulatora na proces naprowadzania przeciwpancernego pocisku rakietowego na cel naziemny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents an analysis of guiding an anti-tank missile (ATGM) onto a ground-based target. The concept presented here is the feasibility of bypassing obstacles in the path of an ATGM when the obstacle coordinates are known prior to firing the ATGM weapon. The ATGM contemplated here uses a homing algorithm to calculate the stages of the ATGM flight path with the use of polynomial curves (including third-degree polynomial curves). The start and end coordinates of the polynomial curves are determined by the position of the obstacle(s) along the flight path. A method is presented for calculating the factors of subsequent flight path stages, along with a method of equating the ATGM kinematics and dynamics. A comparison is made between the operating efficiency of various configurations of a traditional proportional integral derivative (PID) controller, and at various gain factor values of the PID controller stages. The applied mathematical model of the ATGM are used in a series of numerical simulations for different take-off and in-flight conditions of the projectile. The simulation results are presented in a graphical form.

PL

W pracy zaprezentowana została analiza naprowadzania na cel naziemny przeciwpancernego pocisku kierowanego (PPK). Idea polega na możliwości omijania przeszkód przez PPK, których współrzędne są znane przed wystrzeleniem. Rakieta ta ma zaimplementowany algorytm naprowadzania, który polega na obliczaniu odcinków lotu PPK według krzywych wielomianowych (w tej pracy wykorzystano krzywe trzeciego stopnia), których współrzędne początku i końca są wymuszone przez położenie przeszkody lub przeszkód. Zaprezentowany został sposób obliczania współczynników dla kolejnych odcinków toru lotu, jak również równania kinematyki i dynamiki pocisku. Przeprowadzone będzie także porównanie skuteczności działania klasycznego regulatora proporcjonalno-całkująco różniczkującego w różnych konfiguracjach i przy różnych wartościach współczynników wzmocnienia jego poszczególnych członów. Zastosowany model matematyczny PPK posłuży do przeprowadzenia szeregu symulacji numerycznych dla różnych warunków startu i lotu przeciwpancernego pocisku kierowanego. Ich wyniki zostaną przedstawione w postaci graficznej.

Słowa kluczowe

EN

mechanical engineering; anti-tank guided missile; target; homing; controller

PL

mechanika; przeciwpancerny pocisk kierowany; cel; naprowadzanie; regulator

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 7, Nr 4 (26)
• Strony: 67--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Nocoń Ł.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, 7 1000-lecia PP Av., 25-314 Kielce, Poland

autor

Stefański K.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, 7 1000-lecia PP Av., 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] Harris John, Nathan Slegers. 2009. “Performance of a fire-and-forget anti-tank missile with a damaged wing”. Mathematical and computer modelling 50 (7) : 292-305.
• [2] Evans David M. 1990. “The direct-fire anti-armour capability of UK land forces”. Intern. Defense Review 07/1990: 739-742.
• [3] 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.
• [4] Krzysztofik Izabela. 2012. “The dynamics of the controlled observation and tracking head located on a moving vehicle”. Solid State Phenomena 180 : 313-322.
• [5] Baranowski Leszek, Bogdan Machowski. 2011. „Analiza efektywności metody proporcjonalnej nawigacji w sterowaniu gazodynamicznym wirujących obiektów latających”. Problemy mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 2 (1) : 37-54.
• [6] Koruba Zbigniew, Jan W. Osiecki. 1999. Budowa, dynamika i nawigacja pocisków rakietowych bliskiego zasięgu. Kielce: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej.
• [7] Stefański Konrad, Zbigniew Koruba. 2012. “Analysis of the guiding of bombs and ground targets using a gyroscope system”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 50 (4) : 967-973.
• [8] Koruba Zbigniew, Janusz Tuśnio. 2011. „Koncepcja i algorytm manewru ochrony obiektu latającego przed kolizją z napowietrzną linią przesyłową wysokiego napięcia”. Problemy mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 2 (4) : 69-80.
• [9] Gapiński Daniel, Zbigniew Koruba, Izabela Krzysztofik. 2012. “The model of dynamics and control of a modified optical scanning seeker in anti-aircraft rocket missile”. Mechanical Systems and Signal Processing 45 (4) : 433-447.
• [10] Ładyżyńska-Kozdraś Edyta, Zbigniew Koruba. 2012. “Model of the final navigation section of a self-guided missile steered by a gyroscope”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 50 (2) : 473-485.
• [11] Koruba Zbigniew, Łukasz Nocoń. 2012. „Wybrane algorytmy automatycznego naprowadzania przeciwpancernego pocisku rakietowego atakującego cel z górnego pułapu”. Pomiary Automatyka Robotyka 2/2012: 398-403.
• [12] Koruba Zbigniew, Łukasz Nocoń. 2013. „Automatyczne sterowanie przeciwpancernym pociskiem rakietowym oparte na funkcjach wielomianowych”. Zeszyty Naukowe Politechniki Opolskiej, Mechanika 101 (348) : 24.1-24.19.
• [13] Koruba Zbigniew, Zbigniew Dziopa, Izabela Krzysztofik. 2010. “Dynamics and control of a gyroscope-stabilized platform in a self-propelled anti-aircraft system”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 48( 1) : 5-26.
• [14] Koruba Zbigniew. 2001. Dynamika i sterowanie giroskopem na pokładzie obiektu latającego. Monografie, Studia, Rozprawy no. 25. Kielce: Politechnika Świętokrzyska.
• [15] Dziopa Zbigniew. 2013. „Ocena wpływu manewrów obronnych celu na sterowanie rakietą”. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 288 (85) : 229-238.

Uwagi

EN

This work has been compiled from the paper presented during the 10th International Armament Conference on “Scientific Aspects of Armament and Safety Technology”, Ryn, Poland, September 15–18, 2014.