ایمان محمدزمان
-
یک الگوریتم مبتنی بر نابرابری ماتریس خطی (LMI) برای طراحی یک کنترل کننده بازخورد حالت قوی با استفاده از محدودیت های درجه دوم یکپارچه (IQC) برای یک سیستم متغیر پارامتر خطی نامشخص (LPVS) توسعه داده شده است. LPVS نامشخص با اتصال یک LPVS اسمی توصیف می شود که صرفا به پارامترهای قابل اندازه گیری و عدم قطعیت ساختار بلوکی وابسته است. رویکرد IQC برای مدل سازی رفتار ورودی/خروجی عدم قطعیت ها اجرا می شود. به طور کلی، روش سنتز قوی و تجزیه و تحلیل پایداری IQC برای LPVS نامشخص منجر به یک مشکل غیر محدب می شود و توسط الگوریتم های تکراری حل می شود. با این حال، در روش پیشنهادی، مسئله به یک مسئله محدب تبدیل می شود. بنابراین، سنتز LPV برای LPVS اسمی و تجزیه و تحلیل IQC برای مدیریت عدم قطعیت ها به طور همزمان انجام می شود. در نتیجه، بدون هیچ گونه محدودیتی در ماتریس های سیستم اسمی، روش پیشنهادی ممکن است به عملکرد بهتر و بار محاسباتی کمتری دست یابد. علاوه بر این، هدف به حداقل رساندن l_2-gain، کنترل H_∞ است، زمانی که پایداری مجانبی حلقه بسته نیز تضمین شده باشد. عملکرد و اثربخشی روش پیشنهادی بر اساس دو مثال نشان داده شده است
کلید واژگان: کنترل کننده برنامه ریزی شده بهره, محدودیت های درجه دوم انتگرال, سیستم چند موضوعی, سیستم های متغیر پارامتر خطی نامشخصA linear matrix inequality (LMI)-based algorithm is developed to design a robust state-feedback controller using integral quadratic constraints (IQCs) for an uncertain linear parameter varying system (LPVS). The uncertain LPVS is described by an interconnection of a nominal LPVS which is solely dependent on the measurable parameters and a block-structured uncertainty. The IQC approach is implemented to model the input/output behavior of the uncertainties. In general, the robust synthesis method and the IQC stability analysis for the uncertain LPVS lead to a non-convex problem and are solved by the iterative algorithms. However, in the proposed method, the problem is converted into a convex problem. Therefore, the LPV synthesis for the nominal LPVS and the IQC analysis for handling uncertainties are performed simultaneously. Consequently, without any constraints on nominal system matrices, the proposed method might achieve a better performance and less computational burden. Furthermore, the object is to minimize the l 2 -gain, H ∞ control, when the closed-loop asymptotical stability is also guaranteed. The performance and effectiveness of the proposed method are demonstrated based on two examples
Keywords: Gain-Scheduled Controller, Integral Quadratic Constraints, Polytopic System, Uncertain Linear Parameter Varying Systems -
در این مقاله، رویکرد جدیدی در زمینه طراحی کنترل کننده پسخورد حالت زمان بندی بهره برای سیستم های خطی متغیر با پارامتر نامعین ارایه شده است. فرض بر این است که ماتریس های فضای حالت این سیستم ها، ترکیب خطی از پارامترهای زمان بندی نامعین هستند. همچنین فرض می شود نامعینی موجود از نوع نامعینی های پارامتری نامتغیر با زمان با بازه های مشخص است. حضور هم زمان مفاهیم زمان بندی بهره و نامعینی های نامتغیر با زمان، چالشی جدی به حساب می آید. زیرا فلسفه زمان بندی بهره، تغییرپذیری با زمان است. اما نامعینی های نامتغیر با زمان، نامعلوم و ثابت می باشند. به منظور مرتفع نمودن این چالش، قانون پسخورد حالت مقاومی پیشنهاد می شود که در برابر عدم قطعیت های نامتغیر با زمان، مقاوم است. در روش پیشنهادی، مقادیری دلخواه از بازه های تعریف شده برای نامعینی ها انتخاب شده است. اما الزاما مقادیر انتخاب شده با مقادیر صحیح، یکسان نمی باشد. در نتیجه، به منظور محاسبه کنترل کننده پیشنهادی، پارامترهای زمان بندی جدیدی ارایه شده است. در نهایت، اثبات رویکرد پیشنهادی بر اساس مفهوم لیاپانوف ارایه شده است. برای نمایش اثرگذاری کنترل کننده نهایی، روش پیشنهادی برای پایدارسازی نرخ غلتش یک رهگیر نوعی شبیه سازی می شود. همچنین، نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی در حضور ماژول INS (Inertial Navigation System) مقایسه شده است.
کلید واژگان: سیستم های خطی متغیر با پارامتر, نامعینی های پارامتری نامتغیر با زمان, زمان بندی بهره, پسخورد حالت, نامساوی های خطی ماتریسیIn this paper, a new approach is presented to design a gain-scheduled state-feedback controller for uncertain linear parameter-varying systems. It is supposed that the state-space matrices of them are the linear combination of the uncertain scheduling parameters. It is assumed that the existed uncertainties are of type of time-invariant parametric uncertainties with specified intervals. Simultaneous presence of the concepts of the gain-scheduling and the time-invariant uncertainties is a serious challenge. Because, the philosophy of the gain-scheduling is variability with time. But, the time-invariant parametric uncertainties are constant and unknown. To obviate this challenge, a robust state-feedback law is proposed that is robust against the time-invariant uncertainties. In this method, the arbitrary values are selected for the uncertainties from the defined intervals. But, the selected values are not necessarily equal to the true ones. Hence, the new scheduling parameters are presented to calculate the proposed controller. Finally, the proof of the proposed scheme is presented based on Lyapunov concept. To show the effectiveness of the final controller, the proposed method is simulated to stabilize the roll rate of a typical missile. Also, the simulation results are compared with the experimental ones in the presence of the INS (Inertial Navigation System) module.
Keywords: Linear parameter-varying systems, Time – invariant parametric uncertainties, Gain – scheduling, State – feedback, Linear matrix inequalities -
به دلیل ماهیت رادوم در انحراف امواج در رهگیرهای هدایت شونده از نوع راداری، خطای برخورد به هدف افزایش می یابد و بعضا موجب ناپایداری سیستم می شود. از طرفی رادوم منجر به یک فیدبک ناخواسته در حلقه هدایت می شود که مشابه حلقه های فیدبک مرسوم که در آن خروجی باید سیگنال کنترلی مطلوب را تعقیب کند، نمی باشد. در این مقاله ابتدا اثر مخرب رادوم در پایداری و عملکرد حلقه هدایت بررسی و تحلیل شده است. سپس با پیشنهاد افزودن یک بلوک انتگرال گیر مجازی، مسئله جبران سازی رادوم به یک مسئله متداول کنترلی تبدیل شده است بطوریکه می توان معیارهای کارآیی را در قالب یک مساله کنترلی تعریف نمود. سپس جهت طراحی جبران ساز، باتوجه به نوع عدم قطعیت رادوم که از نوع پارامتری می باشد، از روش مقاوم سنتز µ استفاده شده است. نتایج شبیه سازی و تحلیل های پایداری نشان دهنده تضمین پایداری و همچنین بهبود محسوس عملکرد سیستم هدایت در حضور خطای رادوم می باشد.
کلید واژگان: ریدوم, پایداری و عملکرد حلقه هدایت, عدم قطعیت پارامتری, کنترل مقاوم, تکنیک سنتز μBecause of refraction of the incoming wave in the radar-guided interceptors, the radome can cause large miss distance and even having a destabilizing effect on the guidance system. On the other hand, the radome imposes an unwanted feedback that is not similar to the conventional feedback loops, in which output must follow a desired control signal. In this paper, the destructive effect of radome in guidance loop stability and performance is analyzed at first. Then, proposing a virtual integrator operator, the problem is transformed to a conventional tracking control problem so that the performance indexes can be defined in control aspect. Regarding the parametric uncertainty of the radome slope, µ-synthesis approach is used to design a robust compensator. Simulation results and stability analysis show that the designed compensator improves the guidance system performance in the presence of the radome, while the stability is guaranteed.
Keywords: Radome, stability, performance of guidance loop, parametric uncertainty, robust control, synthesis technique -
در این مقاله خودخلبان مقاوم با استفاده از جدول بندی بهره فازی طراحی شده است. ابتدا با استفاده از ابزار v-gap metric ناحیه پروازی رهگیر به چند زیرناحیه تقسیم شده و برای هر زیرناحیه نقطه کار مناسبی انتخاب می شود. سپس مدل غیر خطی رهگیر در این نقاط کار خطی شده و کنترل کننده مقاوم استاتیکی شکل دهی حلقه H∞ برای هر نقطه طراحی می شود. در ادامه از روش درونیابی فازی برای درونیابی بین کنترل کننده های طراحی شده استفاده می شود. به منظور دستیابی به کارآیی بهینه در طول فرآیند سوئیچینگ فازی با استفاده از یک تابع هزینه مقدار بهینه توابع عضویت فازی انتخاب می شود. نتایج شبیه سازی شش درجه آزادی نشان دهنده عملکرد مطلوب این سیستم می باشد.کلید واژگان: خودخلبان مقاوم, جدول بندی بهره فازی, شکل دهی حلقه H∞, v, gap metricIn this paper a robust autopilot is designed using fuzzy gain scheduling. At first the flight envelop is divided to sub regions using v-gap metric and a suitable operating point is selected in each region and robust static H∞ loop shaping controller is designed for the linearized model. Finally, fuzzy gain scheduling is used to interpolate the local controllers. Simulation results show the generality and effectiveness of the proposed control strategy in terms of the performance and robustness of the system.Keywords: Robust autopilot, Fuzzy gain scheduling, H? loop shaping, v, gap metric
-
در این مقاله، طراحی هدایت و کنترل یکپارچه با ترکیب روش های کنترل مد لغزشی و گام به عقب صورت گرفته است. این روش برخلاف روش های سنتی موجود با تلفیق معادلات سینماتیکی و دینامیکی و استخراج یک فضای حالت یکه به صورت مدل سازی یکپارچه، با مسئله طراحی هدایت-کنترل به صورت یک تک حلقه برخورد می کند. روش فوق در مقابل نامعینی های ناشی از مدل دینامیکی رهگیر و شتاب هدف مقاوم است. نتایج شبیه سازی در سه بعد با در نظر گرفتن دینامیک شش درجه آزادی نشان می دهد که طراحی هدایت و کنترل یکپارچه با هم افزایی زیر سیستم های هدایت و کنترل منجر به برخورد مناسب با هدف مانوردار می شود.کلید واژگان: هدایت و کنترل یکپارچه, رهگیری دونقطه ای آشیانهاب, کنترل مد لغزشی و گام به عقبIn this paper, a novel integrated guidance and control (IGC) approach is designed using the combination of backstepping and sliding mode control methods. In contrast to the traditional methods combining the kinematic and dynamic equations and deriving a state space model as an integrated unit model, the proposed method designs the guidance and control problem in a single loop. This algorithm is robust with respect to the uncertainties in the target acceleration and missile dynamic model. Simulation results using six-degrees-of-freedom simulation aerodynamic model (6DOF) and three-dimension (3-D) engagement show that the proposed IGC design, with guidance and control dynamic synergism, eventuates interception with the maneuvering target.Keywords: Integrated guidance, autopilot, Ttwo point homing interception, Sliding mode control, Backstepping control
-
ریدوم منجر به انحراف امواج راداری در رهگیرهای هدایت شونده راداری شده و در نتیجه باعث ناپایداری حلقه هدایت به خصوص در ارتفاع های بالامی شود. بنابراین به یک جبران ساز که حلقه هدایت را پایدار کرده و در حضور خطای ریدوم منجر به کمترین خطای برخورد به هدف شود، نیاز است. از دیدگاه کنترل، ریدوم منجر به ایجاد یک پس خور ناخواسته شده که مشابه حلقه های پس خور مرسوم که در آن خروجی باید سیگنال کنترلی مطلوب را تعقیب کند، نمی باشد. در این مقاله ابتدا پاسخ حلقه بسته مطلوب هدایت مشخص شده و با رویکردی جدید پاسخ فرکانسی مسیر پیش رو به گونه ای شکل دهی می شود که نیازمندی های پایداری و عملکردی ارضا شود. شکل دهی پاسخ فرکانسی با استفاده از ابزار نامساوی ماتریسی خطی (LMI) انجام شده و به منظور انتخاب بهترین پاسخ فرکانسی از ابزار شکاف متریک وی (v-gap metric) استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که جبران ساز طراحی شده علاوه بر تامین پایداری حلقه هدایت، خطای برخورد به هدف را هم به میزان چشمگیری کاهش می دهد.کلید واژگان: خطای ریدوم, پایداری حلقه هدایت, شکل دهی حلقه, نامساوی ماتریسی خطی, شکاف متریک ویRadome causes refraction of the incoming rardar wave in radar-guided interceptors, thus having a destabilizing effect on the guidance loop, especially at high altitudes. Therefore, a compensator is required to maintain the stability of the guidance loop and causes minimum miss distance in the presence of radome error. From the control perspective, Radome causes an unwanted feedback that is not similar to the conventional feedback loops, in which output must follow a desired control signal. In this paper, the desired closed-loop response is determined first, then a novel approach is proposed to shape the frequency response of the feedforward path so that the stability and performance requirements are satisfied . Frequency response is shaped by linear matrix inequality (LMI) tools and v-gap metric is used to select the best frequency response. Simulation results show that the designed compensator drastically decreases the miss distance, while the stability is guaranteed.Keywords: Radome error, guidance loop stability, loop shaping, linear matrix inequality, v-gap metric
-
در این مقاله یک روش جدید درونیابی پایدار برای طراحی خودخلبان مقاوم یک رهگیر ارائه شده است. روش ارائه شده برمبنای درونیابی بین نواحی مشترک پایدار کنترل کننده های محلی بوده و تضمین پایداری سیستم حلقه بسته را در کل فضا می نماید. برای پیدا کردن نواحی پایدار هر کنترل کننده محلی از ابزار v-gap metric استفاده شده و از روش کنترل کننده استاتیکی شکل دهی حلقه H∞ برای طراحی کنترل کننده های محلی استفاده شده است. همچنین پیچیدگی روش ارائه شده نسبت به سایر روش های درونیابی حفظ کننده پایداری کمتر می باشد. نتایج شبیه سازی سه درجه آزادی نشان دهنده تضمین کارآیی و پایداری سیستم حلقه بسته در طول مسیر پرواز می باشد.
کلید واژگان: خودخلبان مقاوم, درونیابی حفظ کننده پایداری, کنترل کننده زمان بندی بهره, v, gap metricThis paper presents a new stability preserving interpolation technique for robust gain scheduling autopilot design. The interpolation method is based on interpolation in the common stability region of local controllers and generates a gain-scheduled controller that is stabilizing at every operating point of a closed loop system. For selection of stability region of local controllers, the notion of the v-gap metric and its connection to robust loop-shaping theory is used. The proposed method facilitates the design of gain-scheduled controllers that preserves stability of the closed loop system. The simulation results given show the generality and effectivneness of the proposed control strategy in terms of the stability, performance and robustness, of the system.Keywords: Robust autopilot, stable interpolation, gain scheduling controller, v, gap metric -
در این مقاله خودخلبان مقاوم برای یک رهگیر زمین به هوا برد و ارتفاع کوتاه بدون نیاز به جدول بندی بهره که تضمین کننده پایداری در تمام پوش پروازی رهگیر باشد؛ طراحی شده است. ابتدا با استفاده از ابزار v-gap Metric نقطه کار مناسبی که بتوان با طراحی کنترل کننده مقاوم در آن نقطه، پایداری سیستم حلقه بسته را در تمام پوش پروازی تضمین نمود، انتخاب می شود. سپس دینامیک غیرخطی رهگیر در نقطه انتخاب شده خطی شده و در نهایت کنترل کننده مقاوم شکل دهی حلقه H∞ طراحی شده است. همچنین الگوریتمی به منظور کاهش پیچیدگی طراحی وزن های شکل دهی حلقه که توصیف کننده کارآیی می باشد، ارائه گردیده که با بهینه سازی این وزن ها حاشیه پایداری مقاوم سیستم را به بیشینه محلی می رساند. نشان داده می شود که حاشیه پایداری مقاوم حاصل شده می تواند پایداری رهگیر را برای تمام پوش پروازی تامین نماید.
کلید واژگان: خودخلبان مقاوم, شکل دهی حلقه H∞, کنترل کننده استاتیکی, بهینه سازی وزن ها, v, gap metricIn this paper a robust autopilot is designed for a low altitude and short range interceptor. Operating point is selected with v-gap metric tool and robust static H∞ loop shaping controller is designed for the linearized model. Propose method does not use gain scheduling approach and guarantees stability of the interceptor’s nonlinear dynamics in the whole flight envelope. Also an algorithm is proposed in order to reduce complexity synthesis of the weights in the loop shaping controller. In this algorithm the weights are optimized in order to maximize the robust stability margin. It is shown that robust stability margin which achieved by the controller can guarantee the stability of interceptor in the whole flight envelope.Keywords: Robust autopilot, H∞ loop shaping, Static controller, Weights optimization, v, gap metric -
در این مقاله یک قانون هدایت دو نقطه ای برای رهگیر های آشیانه یاب، با استفاده از کنترل مد لغزشی مرتبه دوم زمان محدود و بر اساس ایده ناوبری موازی طراحی شده است. در الگوریتم ارائه شده، قانون هدایت با در نظر گرفتن مانورهای هدف به عنوان نامعینی طراحی شده و نیازی به اندازه گیری یا تخمین دقیق این مانورها نمی باشد. برای تعیین دستور شتاب در این روش، سطح لغزشی بر اساس نرخ چرخش خط دید تعریف شده و برای اجتناب از رخ دادن پدیده ی وزوز، از مد لغزشی مرتبه دوم استفاده شده است. در قانون هدایت پیشنهادی، قابلیت رسیدن نرخ چرخش خط دید به سطح لغزش صفر در مدت زمان محدود وجود داشته که منجر به بهبود عملکرد و افزایش پایداری حلقه هدایت در برابر اهداف مانوردار می شود.
کلید واژگان: قانون هدایت, ناوبری موازی, مد لغزشی مرتبه دوم, کنترل زمان محدودIn this paper, a two point guidance law for homing interceptors using finite time second order sliding mode control and based on parallel navigation is proposed. In the proposedguidance law, sliding surface is selected as the line of sight rate and the target maneuvers are considered as an uncertainty which only needs the upper bound of these maneuvers. Furthermore, the proposed algorithm can guarantee the finite time convergence of the LOS rate to zero or a small neighborhood of zero. Therefore, the performance and stability of guidance loop against maneuvering targets are increased.
Keywords: guidance law, parallel navigation, second order sliding mode, finite time control -
در این مقاله، یک قانون هدایت تناسبی- انتگرالی با همگرایی زمان محدود با استفاده از ایده ناوبری موازی و به منظور صفر کردن نرخ چرخش خط دید در زمان محدود ارائه شده است. در قانون جدید، نرخ چرخش خط دید پیش از پایان زمان محدود هدایت فاز نهایی به سمت صفر و یا همسایگی کوچکی از صفر میل می کند. همچنین، قانون هدایت تناسبی-انتگرالی مذکور برای حالت دینامیک مرتبه اول رهگیر و به منظور برقراری پایداری حلقه هدایت و همگرایی زمان محدود نرخ چرخش خط دید توسعه داده شده است. در این حالت، از مشتقات مرتبه بالاتر نرخ چرخش خط دید برای جبران اثر دینامیک رهگیر استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده آن است که قانون هدایت جدید نسبت به قانون هدایت تناسبی با همگرایی زمان محدود و هدایت تناسبی حقیقی دارای قوام بیشتری نسبت به مانور هدف بوده و عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.
کلید واژگان: هدایت تناسبی, انتگرالی, همگرایی زمان محدود, دینامیک رهگیر, ناوبری موازیIn this paper, a PI guidance law with finite time convergence is proposed to nullify the LOS rate in finite time. With the new guidance law, the line-of-sight angular rate will converge to zero or a small neighborhood of zero before the final time of the guidance process. Furthermore, the proposed PI guidance law is extended to the first order pursuit dynamics which can guarantee the stability of the guidance loop and finite time convergence of the LOS rate. In this case, high derivatives of the LOS rate are appeared in the guidance law. Simulation results show the effectiveness and robustness of the proposed guidance law against maneuvering target as compared with finite time PN and true proportional navigation guidance law.Keywords: PI Guidance, Finite Time Convergence, Pursuit Dynamics, Parallel Navigation -
In this paper, a PI guidance law is proposed to nullify the LOS rate. Stability of the guidance dynamics including autopilot and seeker dynamics is analyzed by employing circle criterion. Stability conditions give an analytical bound for the time of the flight up to which stability can be assured. The stability bound of the new guidance law is less conservatism than PN guidance law. Also, this approach can be used as a tool for Guidance, Autopilot and seeker parameters design. Simulation results show the effectiveness and robustness of the proposed guidance law against maneuvering target as compared to PN.Keywords: PI Guidance, Circle criterion, Autopilot Dynamic
-
در این مقاله یک قانون هدایت به منظور پایداری حلقه هدایت با وجود دینامیک مرتبه اول رهگیر با استفاده از روش پایداری زمان کوتاه طراحی شده است. با توجه به این که مسئله درگیری رهگیر و هدف در یک مدت زمان محدود تعریف می شود، لذا استفاده از مفاهیم پایداری زمان کوتاه در آنالیز پایداری حلقه هدایت اهمیت خاصی دارد. قانون ارائه شده علاوه بر نرخ چرخش خط دید، که در هدایت تناسبی مورد استفاده قرار می گیرد، از شتاب رهگیر نیز در محاسبه قانون هدایت استفاده کرده است. شرط پایداری به دست آمده یک عبارت تحلیلی برای محدوده پایداری حلقه هدایت بر اساس زمان پرواز است که وابسته به پارامترهای سیستم و بهره های قانون هدایت است. با انتخاب و تنظیم بهره های حلقه هدایت، شرط پایداری قانون هدایت جدید نسبت به قانون هدایت تناسبی دارای فضای پایداری بیشتر است و محافظه کاری کمتری دارد.
کلید واژگان: هدایت تناسبی, پایداری زمان کوتاه, دینامیک رهگیرIn this paper a new guidance law is proposed to guarantee the stability of the guidance loop considering first order pursuit dynamics using short time stability theorem. As homing guidance is operates over a finite time, short time stability criterion which is defined over a specified time interval can be used effectively in guidance loop stability analysis. Proposed guidance law utilizes line of sight angular rate and pursuit acceleration measurements. Stability region which depends on the pursuit dynamics and guidance gains is an analytical expression in terms of time to go. Stability condition of the new guidance law is less conservatism than classical proportional navigation guidance law.Keywords: proportional navigation (PN), short time stability, pursuit dynamics
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.