Hybrid Control System for a Vertically Guided Bomb During Self-guidance in Turbulent Conditions

• Autorzy: Koruba, Zbigniew , Grzyb, Marta

Warianty tytułu

PL

Hybrydowy system sterowania bombą kierowaną w płaszczyźnie pionowej podczas samonaprowadzania w warunkach działania turbulencji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a mathematical model and an algorithm for hybrid control of a bomb aimed at a moving ground target. The guided bomb flight control system subject to the study combines a conventional PD controller and a quasi-sliding mode (QSM) controller. The target trajectory was determined based on the kinematic relations of the mutual motion of the bomb and the ground target using the proportional approach method. The main aim of the article is to analyse the impact of atmospheric turbulence on the flight of a guided bomb, and then to determine its impact on homing parameters, such as homing time and accuracy of hitting a ground target. The numerical studies covered three types of controllers: conventional PID, quasi-sliding and hybrid. The effectiveness of the proposed control system was analysed without and during random atmospheric turbulence. The article examines the hybrid system’s properties for controlling guided bombs. Numerical studies were performed using the Matlab/Simulink software suite. The article presents selected results of this computer simulation.

PL

W artykule przedstawiony został model matematyczny oraz algorytm hybrydowego sterowania bombą kierowaną na ruchomy cel naziemny. Analizowany system sterowania lotem bomby kierowanej stanowi połączenie regulatora klasycznego PD oraz regulatora quasi–ślizgowego. Tor zadany wyznaczono ze związków kinematycznych ruchu wzajemnego bomby i celu naziemnego z wykorzystaniem metody proporcjonalnego zbliżania. Głównym celem artykułu jest analiza wpływu zakłóceń atmosferycznych na lot bomby kierowanej, a następnie określenie ich wpływu na parametry samonaprowadzania takie jak: czas naprowadzania oraz dokładność trafienia w cel naziemny. Badania numeryczne obejmowały trzy typy regulatorów: klasycznego PID, quasi–ślizgowego oraz hybrydowego. Dokonano analizy skuteczności działania zaproponowanego systemu sterowania bez i podczas działania losowych zakłóceń atmosferycznych (turbulencji).

Słowa kluczowe

PL

naprowadzanie; bomba kierowana; hybrydowy system sterowania; sterowanie ślizgowe; turbulencja atmosferyczna

EN

guidance / homing; guided bomb; hybrid control system; sliding mode control; atmospheric turbulence

• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 15, Nr 2 (56)
• Strony: 9--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Koruba, Zbigniew

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

autor

Grzyb, Marta

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

Bibliografia

• 1. Kowaleczko, Grzegorz, Mariusz Pietraszek, Krzysztof Grajewski, Tomasz Klemba. 2019. „Wymagania dotyczące ćwiczebnych bomb kierowanych”. Problemy Techniki Uzbrojenia 152 (4): 7–32.
• 2. Grenda, Bogdan, Radosław Bielawski. 2017. Rozwój lotniczych środków rażenia. Warszawa: Wydawnictwo Akademii Sztuki Wojennej.
• 3. Attallah, S. Aly, Gamal A. El-Sheikh, Ahmed T. Hafez, Alaa S. Mohammady. 2016. „Attitude Control of Gliding Bomb using Classical PID and Modified PI-D Controllers”. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST) 3 (4): 4451–4456.
• 4. Głębocki, Robert. 2012. „Guidance impulse algorithms for air bomb control”. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences 60 (4): 825–833.
• 5. Anh, Nguyen Thi, Nhyuen Tien Dat. 2019. „Implementation and Analysis of Control Strategies in Guided Munitions”. Proceedings of the 2019 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), 468–472.
• 6. Grzyb, Marta, Zbigniew Koruba. 2022. „Analysis of a Hybrid Guided Bomb Control System while Self-guided to a Ground Target”. Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, Lotnictwo, Inżynieria Bezpieczeństwa / Probl. Mechatronics. Armament Aviat. Saf. Eng. 13 (4): 23–38.
• 7. Jarzębowska, Elżbieta. 2021. Dynamika i sterowanie układami mechanicznymi. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 8. Kowaleczko, Grzegorz. 2018. Modelowanie dynamiki lotu obiektów latających. Warszawa: Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych.
• 9. Wijaszka, Mirosław. 2020. Analiza skuteczności sterowania bomby lotniczej z laserowym układem korekcji lotu. Rozprawa doktorska, Warszawa: Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych.
• 10. Kowaleczko, Grzegorz, Mariusz Pietraszek, Krzysztof Grajewski. 2018. „Modelowanie i symulacja numeryczna dynamiki zrzutu bomby korygowanej”. Modelowanie Inżynierskie 66: 31–40.
• 11. Zhou, Man, Dapeng Mao, Mingyue Zhang, Lihong Guo, Mingde Gong M. 2018. „A Hybrid Control with PID-Improved Sliding Mode for Flat-Top of Missile Electromechanical Actuator Systems”. Sensors 18: 4449–1–15.
• 12. Kada, Belkacem. 2020. „Design of Flight Control Systems for a Hypersonic Aircraft Using Sliding-PID Control”. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences 66 (1): 225–235.
• 13. Hoblit, M. Frederic. 1988. Gust Loads on Aircraft: Concepts and Applications. AIAA Education Series. American Institute of Aeronautics and Astronautics.
• 14. He, Yang, Zheng Sheng, Lesong Zhou, Mingyuan He, Shudao Zhou. 2020. „Statistical Analysis of Turbulence Characteristics over the Tropical Western Pacific Based on Radiosonde Data”. Atmosphere 11 (4): 386–1–20.
• 15. Pan, Xiao, Yi Jiang, Xinlin Wei, Mingjun Li. 2019. „Study on Initial Disturbance of Airborne Missile’s Horizontal Backward Derailment under Continuous Gust”. International Journal of Aerospace Engineering 5620124–1–10.
• 16. Moorhouse, J. David, Robert J. Woodcock. 1982. Background Information and User Guide for MIL-F-8787C, Military Specification - Flying Qualities of Piloted Airplanes. Flight Dynamics Laboratory, Report Number: AFWAL TR 81-3109.
• 17. Military Specification Flying Qualities of Piloted Airplanes. 1980. Technical Report U.S. Military Specification MIL-F-8785C.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6094