مدل سازی،شبیه سازی و تحلیل خطای عملکرد جستجوگر یک پرنده

در موشک هایی که از قانون هدایت تناسبی استفاده می کنند، اندازه گیری نرخ چرخش خط دید امری ضروری می باشد. برای این منظور از وسیله ای به نام جستجوگر در نوک موشک استفاده می شود. جستجوگر وظیفه دارد در طول زمان پرواز، هدف را ردیابی کرده و پارامتر نرخ چرخش خط دید را اندازه گیری نماید. جستجوگر موشک مورد مطالعه شامل آنتن، قاب دو درجه آزادی، سنسور ژیروسکوپ، کنترل کننده و عملگر هیدرولیکی می باشد. شرط لازم برای ردیابی، باقی ماندن هدف در شعاع دید آنتن می باشد. به همین منظور آنتن را بر روی قاب دو درجه آزادی نصب می کنند تا آنتن بتواند با وجود حرکات نسبی هدف و موشک، محور خود را در راستای هدف قرار دهد. برای حرکت دادن آنتن از عملگرهای هیدرولیکی استفاده شده است. این عملگرها آنتن را در دو جهت سمت و فراز جابجا می کنند. برای کنترل موقعیت آنتن از حلقه های کنترلی استفاده شده است. حلقه کنترل آنتن (حلقه جستجوگر) شامل دو حلقه پایداری و ردیابی می باشد. کنترل کننده استفاده شده، از روش کنترل بهره بالا استفاده می کند. کنترل کننده وظیفه دارد با توجه به اطلاعات دریافتی از سنسور راداری (آنتن) و سنسور ژیروسکوپ، فرمان های لازم را به عملگرهای هیدرولیکی داده تا با چرخش مناسب قاب ها، محور آنتن را در راستای خط دید قرار دهند. حرکات بدنه موشک، برای جستجوگر اغتشاش به حساب می آید. این حرکات سبب تولید گشتاورهایی ناخواسته شده که قاب ها را تحت تأثیر قرار داده و راستای محور آنتن را تغییر می دهند. بنابراین کنترل کننده با استفاده از اطلاعاتِ ژیروسکوپ های نصب شده بر روی قاب ها، فرمان های لازم را به عملگرهای هیدرولیکی داده تا با تولید گشتاورهایی مناسب، اثر گشتاورهای ناشی از حرکات بدنه موشک خنثی گردد. برای بررسی عملکرد جستجوگر، نیاز به مدلِ دقیقی از آن داریم. برای مدل سازی، یک دسته دستگاه های مختصات با توجه به فیزیک مسئله تعریف شده اند. در مدل سازی توجه اصلی به قاب دو درجه آزادی می باشد. در نوشتن معادلات قاب دو درجه آزادی سعی شده است که معادلات بر حسب متغیرهای سرعت زاویه ای آنتن و انتگرال سرعت زاویه ای تنظیم شوند. این موضوع سبب می شود تحلیل کنترل کننده جستجوگر ساده تر شود. با توجه به این که حلقه پایداری، حلقه ای داخلی برای حلقه ردیابی محسوب می شود، و توجه به این موضوع که پهنای باند حلقه داخلی باید به اندازه کافی بیشتر از حلقه خارجی باشد، معیارهایی برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده استخراج شده است. همچنین با بررسی خطاهای سنسور راداری و تأثیر آن ها بر روی خروجی های جستجوگر، معیارهای دیگری برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده به دست آمده است.