Analysis of a Hybrid Guided Bomb Control System while Self-guided to a Ground Target

• Autorzy: Grzyb Marta , Koruba Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1454

Warianty tytułu

PL

Analiza hybrydowego systemu sterowania bombą kierowaną przy samonaprowadzaniu na cel naziemny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a mathematical model and an algorithm for controlling a guided bomb to a moving and a stationary ground target. The target path was determined from the kinematic relationships of the reciprocal movement of the bomb and the ground target, based on the proportional approximation method. The analysed control system used sliding control, with the PID algorithm to determine the sliding plane. Three types of sliding planes were considered. In addition, a comparative analysis was carried out for three types of controllers: classic PID, sliding and hybrid. Selected results of the computer simulation are listed.

PL

W artykule przedstawiony jest model matematyczny oraz algorytm sterowania bombą kierowaną na ruchomy oraz nieruchomy cel naziemny. Tor zadany wyznaczono ze związków kinematycznych ruchu wzajemnego bomby i celu naziemnego z wykorzystaniem metody proporcjonalnego zbliżania. Analizowany system sterowania opiera się o sterowanie ślizgowe z algorytmem PID do określenia płaszczyzny ślizgu. Rozpatrzone zostały trzy rodzaje płaszczyzn ślizgu. Dodatkowo dokonano analizy porównawczej dla trzech typów regulatorów: klasycznego PID, ślizgowego oraz hybrydowego. Przytoczone zostały wybrane wyniki symulacji komputerowej.

Słowa kluczowe

EN

guidance; guided bomb; sliding control; proportional navigation; hybrid control systems

PL

naprowadzanie; bomba kierowana; hybrydowy system sterowania; sterowanie ślizgowe; proporcjonalna nawigacja

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 13, Nr 4 (50)
• Strony: 23--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grzyb Marta

• Kielce University of Technology, 7 Tysiąclecia Państwa Polskiego Ave., 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2258-6167

autor

Koruba Zbigniew

• Kielce University of Technology, 7 Tysiąclecia Państwa Polskiego Ave., 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] Mpanza, J. Lindokhule, and Jimoh Olarewaju Pedro. 2021. “Optimised Tuning of a PID-Based Flight Controller for a Medium-Scale Rotorcraft”. Algorithms 14 (6) : 178-1 -24.
• [2] Zhang, Bo, Qixing Lv, and Yuqing Lei. 2015. The Application of PID Controller in Missile Longitudinal Loop System and Its Simulation. In Proceedings of the International Conference on Advanced Design and Manufacturing Engineering (ICADME), pp. 2113-2118. 19-20 September, 2015. Shenzhen, China.
• [3] Sheta, Alaa, Malik Braik, Dheeray Reedy Maddi, Ahmed Mahdy, Sultan Aljahdali, and Hamza Turabieh. 2021. “Optimization of PID Controller to Stabilize Quadcopter Movements Using Meta-Heuristic Search Algorithms”. Applied Sciences 11 (14) : 6492-1-31.
• [4] Jahanshahi, Hadi, Naeimeh Najafizadeh Sari, Viet-Thanh Pham, Fawaz E. Alsaadi, and Tasawar Hayat. 2018. “Optimal adaptive higher order controllers subject to sliding modes for a carrier system”. International Journal of Advanced Robotic Systems May-June 2018: 1-11.
• [5] Chao, Chun-Tang, Nana Sutarna, Juing-Shian Chiou, and Chi-Jo Wang. 2019. “An Optimal Fuzzy PID Controller Design Based on Conventional PID Control and Nonlinear Factors”. Applied Sciences 9 (6) : 1224-1-18.
• [6] Soltanpour, Mohammed Reza, Behrouz Zolfaghari, Mahmoodreza Soltani, and Mohammad Hassan Khooban. 2013. “Fuzzy sliding mode control design for a class of non-linear systems with structured and unstructured uncertainties”. International Journal of Innovative Computing, Information and Control 9 (7) : 2713 - 2726.
• [7] Plestan, F., Y. Shtessel, V. Brégeault, and A. Poznyak. 2010. “New methodologies for adaptive sliding mode control”. International Journal of Control 83 (9) : 1907 - 1919.
• [8] Aydin, Merve Nilay, Ramazan Coban. 2021. “PID sliding surface-based adaptive dynamic second-order fault-tolerant sliding mode control design and experimental application to an electromechanical system”. International Journal of Control 95 (7) : 1767 - 1776.
• [9] Hsu, Chun-Fei, Chien-Jung Chiu, and Jang-Zern Tsai. 2011. “Auto-tuning PID controller design using a sliding-mode approach for DC servomotors”. International Journal of Intelligent Computing and Cybernetics 4 (1) : 93-110.
• [10] Lin, Chien-Hong, and Fu-Yuen Hsiao. 2020. “Proportional-Integral Sliding Mode Control with an Application in the Balance Control of a Two-Wheel Vehicle System”. Applied Sciences 10 (15) : 5087-1-27.
• [11] Zhang, Menghua, Xin Ma, Rui Song, Xuewen Rong, Guohui Tian, Xinchen Tian, and Yibin Li. 2018. “Adaptive Proportional-Derivative Sliding Mode Control Law with Improved Transient Performance for Underactuated Overhead Crane Systems”. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 5 (3) : 683 - 690.
• [12] Zakia, Umme, Mehrdad Moallem, and Carlo Menon. 2019. PID-SMC controller for a 2-DOF planar robot. In Proceedings of the International Conference on Electrical, Computer and Communication Engineering (ECCE), 7-9 February 2019, Bangladesh.
• [13] Wijaszka, Mirosław. 2020. Analiza skuteczności sterowania bomby lotniczej z laserowym układem korekcji lotu. Rozprawa doktorska. Warszawa: Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych.
• [14] Kowaleczko, Grzegorz. 2018. Modelowanie dynamiki lotu obiektów latających. Warszawa: Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych.
• [15] Zhou, Man, Dapeng Mao, Mingyue Zhang, Lihong Guo, and Mingde Gong. 2018. “A Hybrid Control with PID-Improved Sliding Mode for Flat-Top of Missile Electromechanical Actuators Systems”. Sensors 18 (12) : 4449-1-15.
• [16] Krzysztofik, Izabela, and Zbigniew Koruba. 2021. “Application of an optimal control algorithm for a gyroscope system of a homing air-to-air missile”. Aviation 25 (1) : 41 - 49.
• [17] Tokat, Sezai, M. Sami Fadali, and Osman Eray. 2015. A Classification and Overview of Sliding Mode Controller Sliding Surface Design Methods. In: Yu, X., Önder Efe, M. (eds) Recent Advances in Sliding Modes: From Control to Intelligent Mechatronics. Studies in Systems, Decision and Control, vol 24. Springer.
• [18] He, Guang, Li Yu, Huaping Huang, and Xiangke Wang. 2020. “A Nonlinear Robust Sliding Mode Controller with Auxiliary Dynamic System for the Hovering Flight of a Tilt Tri-Rotor UAV”. Applied Sciences 10 (18) : 6551-1-25.
• [19] Bartoszewicz, Andrzej. 2000. “Ślizgowe sterowanie wykorzystujące niestacjonarne powierzchnie przełączeń”, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej Nr 849, Rozprawy Naukowe z. 277. Łódź: Politechnika Łódzka.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).