طراحی قانون هدایت در صفحه خط دید بر اساس تئوری پایداری زمان محدود

در این پایان نامه رویکرد جدیدی برای طراحی قانون هدایت موشک ارائه شده است، که بر فیزیک مساله تطابق داشته باشد و کارایی خوبی در مواجهه با اهداف با قابلیت مانور بالا داشته باشد. در این پایان نامه به طراحی قانون هدایت موشک به منظور برخورد با اهداف دارای قابلیت های مانور بالا (برای هر دو دسته موشک ها، دسته اول موشک های دارای بالک و دسته دوم موشک هایی که علاوه بر کنترل بالک دارای کنترل زاویه نازل سوخت نیز می باشند) پرداخته شد. در یک سناریوی موفق هدایت موشک که منجر به برخورد موشک به هدف در زمان قابل قبول می شود، رفتار پایدار برای متغیرهای حالت، مطلوب نمی باشد. رویکرد مطرح شده در طراحی قانون هدایت بر مبنای پایدارسازی زمان محدود جزئی از متغیرهای حالت سیستم است که تطابق فیزیکی آن با یک سناریوی هدایت موفق نشان داده شده است. در روند طراحی، بردار شتاب هدف به عنوان ورودی اغتشاشی در نظر گرفته شده و تنها باند بالای آن باید برای طراح معلوم باشد و لذا مانور هدف به هیچ فرم مشخص و از پیش تعیین شده ای محدود نشده است. کارایی قانون هدایت طراحی شده هم به لحاظ تئوری و هم توسط شبیه سازی نشان داده شده است. در فصل اول این پایان نامه، مقدمه ای از سیستم های هدایت و ضرورت طراحی قوانین هدایت جدید و کارآمد بیان شد. در فصل دوم، تعاریف سیستم هدایت بیان شد. در این فصل به تعریف حلقه های هدایت و کنترل پرداختیم. اجزای اصلی موشک، سیستم هدایت و روش های هدایت موشک، هدایت دو نقطه ای و سه نقطه ای مورد مطالعه قرار می گیرد. در فصل سوم مروری بر پژوهش های انجام شده در زمینه هدایت شد. ابتدا روش طراحی هدایت تناسبی مطرح شد. با توجه به اینکه این قوانین تنها برای موشک های بدون مانور و یا دارای مانور کم قابل استفاده است، رویکردهای موجود دیگری برای طراحی قانون هدایت نظیر قوانین کنترل بهینه و غیرخطی بیان می شود و در پایان معایب این روش ها مطرح گردید. در پایان فصل روش پایداری جزئی و روش پایداری زمان محدود بیان شد و با تلفیق این دو روش، رویکرد پیشنهادی در این پایان نامه، که مبتنی بر ایده پایدارسازی جزئی زمان محدود در طراحی قانون هدایت است، مطرح گردید. در فصل چهارم با استفاده از رویکرد مطرح شده، مساله هدایت موشک برای اهداف بدون مانور جهت دو نوع از موشک های دارای کنترل بالک و موشک های دارای کنترل بالک و کنترل نازل سوخت مطرح شد و کارایی روش پیشنهادی هم به صورت تئوری و هم به صورت شبیه سازی نشان داده شد. در فصل پنجم با استفاده از رویکرد پیشنهادی، مساله هدایت موشک برای اهداف دارای قابلیت مانور بالا جهت دو نوع از موشک های دارای کنترل بالک و موشک های دارای کنترل بالک و کنترل نازل سوخت مطرح شد. در روند طراحی قانون هدایت ارائه شده در این پایان نامه، مانور هدف به هیچ فرم مشخص و از پیش تعیین شده ای محدود نشده است؛ بلکه با در نظر گرفتن شتاب هدف به عنوان ورودی اغتشاشی در روند طراحی، کافی است که تنها باند بالای آن معلوم باشد و در طراحی قانون هدایت تنها این باند در نظر گرفته می شود. در انتها، کارایی روش پیشنهادی هم از لحاظ تئوری و هم توسط شبیه سازی نشان داده شد. هم چنین مطالب تکمیلی در زمینه های روش های هدایت تناسبی، قوانین کنترل بهینه، پایداری زمان محدود و جزئی و ایده باز طراحی لیاپانوفی در پیوست آمده است.