Artillery-Missile System Control Under Disturbances Conditions Using a Modified Computed Torque Control Method

• Autorzy: Szmidt Piotr

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.0798

Warianty tytułu

PL

Sterowanie zestawem artyleryjsko-rakietowym w warunkach występowania zakłóceń za pomocą zmodyfikowanej metody opartej o dynamikę odwrotną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper addresses the issue of remote control of a artillery-missile system when the system is affected by dynamic and kinematic disturbances. The dynamic disturbances analysed in the paper includes disturbances from shots fired while kinematic disturbances are excitation related to the motion of the base on which the system is installed. The object of the study is a system model based on the ZU-23-2MR artillery-missile system produced and operated in Poland, designed to combat lightly armoured air, naval and ground targets. Once the system model and the assumed disturbance types are discussed, further in the paper the system control in azimuth and elevation angular position is analysed. Computed torque control with additional corrective components is presented. A certain inertia in system drive models is also adopted. Additionally, uncertainty of model identification is assumed, i.e. object control parameters are different from the parameters of the model which serves as basis for calculating the control parameters. Differences in weights, mass moments of inertia and friction torques arising in the system's drive elements are taken into account. The last part of the paper includes an analysis of the speed of target interception and precision of tracking a manoeuvring aerial target with the interference affecting the system. It was assumed that the system is located on a ship, therefore kinematic disturbances are related to the ship's movement on the sea waves, as well as dynamic disturbances are related to firing the weapon. All simulations were performed in the Scilab environment for a non-linear model of the system. Essential results are shown in a graphical form.

PL

W pracy zajęto się zagadnieniem sterowania zdalnie sterowanym zestawem artyleryjsko-rakietowym w warunkach oddziaływania na zestaw zakłóceń dynamicznych i kinematycznych. Do analizowanych w artykule zakłóceń dynamicznych należy zaliczyć zakłócenia pochodzące od strzałów, zaś zakłócenia kinematyczne stanowią zakłócenia związane z ruchem podstawy, na której posadowiony jest zestaw. Obiekt badań stanowi model zestawu oparty o stosowany i produkowany w Polsce zestaw artyleryjsko-rakietowy typu ZU-23-2MR, który przeznaczony jest do zwalczania lekko opancerzonych celów powietrznych, nawodnych i lądowych. Po omówieniu modelu zestawu jak i modelu przyjętych zakłóceń, w dalszej części pracy poddano analizie układ sterowania położenia kątowego w azymucie i elewacji wyżej wymienionego zestawu. Przedstawiono sterowanie oparte o metodę dynamiki odwrotnej z dodatkowymi członami korygującymi. Przyjęto także pewną inercję w modelach napędu układów. Dodatkowo, założono niepewność identyfikacji modelu, tj. parametry obiektu sterowania są różnie od parametrów modelu, który stanowi podstawę do obliczenia wartości sterujących. Uwzględniono przy tym różnicę w masach, masowych momentach bezwładności oraz momentach tarcia powstających w układach napędowych zestawu. Ostatnia część pracy obejmuje analizę szybkości przechwycenia i dokładności śledzenia manewrującego celu powietrznego przy działających na zestaw zakłóceniach. Założono, że zestaw znajduje się na okręcie, pojawiają się zatem zakłócenia kinematyczne związane z ruchem okrętu na fali morskiej, a także zakłócenia dynamiczne wynikające z oddawania strzałów. Wszystkie symulacje zostały przeprowadzone w środowisku Scilab i dla nieliniowego modelu zestawu. Najistotniejsze wyniki przedstawiono w postaci graficznej.

Słowa kluczowe

EN

automatics; robotics; control; artillery-missile system; inverse dynamics; disturbances

PL

automatyka; robotyka; sterowanie; zestaw artyleryjsko-rakietowy; dynamika odwrotna; zakłócenia

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 10, Nr 1 (35)
• Strony: 75--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Szmidt Piotr

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] Gacek Józef, Jacek Gwardecki, Jan W. Kobierski, Zbigniew Leciejewski, Sławomir Łuszczak, Stanisław Milewski, Tadeusz Świętek, Ryszard Woźniak, Zbigniew Wójcik. 2016. Structure and innovative technologies in the new Polish 35 mm naval weapon system. In Materiały konferencyjne XI Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej “Naukowe aspekty techniki uzbrojenia i bezpieczeństwa”, str. 246-247. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie
• [2] http://www.defence24.pl/292995,fbm-armata-35-mm-tryton-dlakormorana (2018)
• [3] https://www.defence24.pl/dialog-na-morska-armate-23-mm (2018)
• [4] Zakłady Mechaniczne Tarnów, http://www.zmt.tarnow.pl/wordpress/item/23mm-przeciwlotniczymorski-zestaw-artyleryjsko-rakietowy-zu-23-2mr/ (2018)
• [5] Szmidt Piotr. 2017. “A compensation for positioning of the remote control artillery-missile set in external disturbance conditions”. Vibration, Control and Stability of Dynamical Systems 23 : 513-524.
• [6] Gapiński Daniel. 2016. Zmodyfikowana optyczna głowica skanującośledząca jako układ do poszukiwania, identyfikacji i śledzenia celów powietrznych. Rozprawa doktorska. Kielce: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach
• [7] SBL/K Motor Catalogue, http://docplayer.net/5976825-Sbl-k-motorcatalogue-2002.html (2018)
• [8] Pereira Aaron, Matthisa Althoff. 2015. Safety control of robots under Computed Torque control using reachable sets. In Proceedings - IEEE International Conference on Robotics and Automation 331-338.
• [9] Koruba Zbigniew, Daniel Gapiński, Piotr Szmidt. 2017. The analysis of optimal PID controllers parameters selection for missile-artillery system. In Proceedings of the 23rd International Conference on Engineering Mechanics 970-973. 15 - 18 May 2017, Svratka, Czech Republic.
• [10] Wełnicki Wiesław. 1989. Mechanika ruchu okrętu. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).