هدایت پیش‌بین فاز میانی یک موشک بالستیکی با استفاده از توابع لاگر گسسته

مهدی آبادی, مهران; قهرمانی, نعمت الله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ مدیر گروه پژوهشی

² مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مقاله، الگوریتم هدایت پیش‌بین فاز میانی یک موشک بالستیکی سوخت جامد با استفاده از توابع لاگر گسسته ارایه شده است. بهره‌گیری از هدایت پیش‌بین سبب کاهش قابل توجه خطای اصابت موشک نسبت به روش‌های مرسوم می‌شود. اما ممکن است حجم محاسبات آن جهت پیاده‌سازی در کامپیوتر پرواز، چالشی اساسی به شمار آید. به همین منظور در این تحقیق، برای کاهش حجم محاسبات الگوریتم هدایت پیش‌بین و بهره‌گیری از دقت بالای اصابت، الگوریتم هدایت پیش‌بین جدیدی مبتنی بر توابع متعامد لاگر گسسته پایه‌گذاری و توسعه داده شده است. استفاده از این روش، سبب کاهش پارامترهای توصیف‌کننده قانون هدایت پیش‌بین شده و زمان اجرای محاسبات الگوریتم هدایت کاهش چشمگیری پیدا می‌کند. با انجام شبیه‌سازی سه درجه آزادی، تاثیر بهره‌گیری از این روش در هدایت فاز میانی یک موشک بالستیکی در مقایسه با هدایت پیش‌بین نشان داده شده است. علاوه بر این، مقایسه حجم محاسبات الگوریتم‌‌های هدایت پیش‌بین مختلف، مزیت استفاده از این روش در کاهش حجم محاسبات را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مکانیک دفاعی/ناوبری/کنترل/...

عنوان مقاله [English]

Model-Predictive Guidance of a ballistic Missile in midcourse using Laguerre functions

نویسندگان [English]

Mehran Mahdi Abadi ¹
Nematollah Ghahremani ²

¹ Research Group Director

² Associate Professor at the MUT University

چکیده [English]

In this paper, a predictive guidance algorithm for the mid-course phase of a solid-propellant ballistic missile is presented using discrete laguerre functions. Utilizing predictive guidance significantly reduces the missile impact error compared to conventional methods. However, the computational load for implementation on a flight computer could be a fundamental challenge. For this reason, this research has established and developed a new predictive guidance algorithm based on orthogonal discrete laguerre functions to reduce the computational load while maintaining high accuracy in impact. This approach reduces the parameters describing the predictive guidance law, and the execution time of the algorithm's computations decreases significantly. Through 3D simulation, the impact of using this method for mid-course guidance of a ballistic missile is shown compared to predictive guidance. Additionally, comparing the computational loads of different predictive guidance algorithms demonstrates the advantage of this method in reducing the computational demands.

کلیدواژه‌ها [English]

Model Predictive Guidance
Real Time
Solid Propellant Missile
laguerre Functions
Impact Accuracy

مراجع

[1] M. J. Turner, Rocket and spacecraft propulsion: principles, practice and new developments. Springer Science & Business Media, 2008.

[2] S. Mandić, "Guidance of ground to ground rockets using flight path steering method," Scientific Technical Review, vol. 59, no. 3-4, pp. 3-11, 2009.

[3] S. Mandić, "Dispersion reduction of artillery rockets guided by flight path steering method," The Aeronautical Journal, vol. 120, no. 1225, pp. 435-456, 2016.

[4] روشنیان, "روش جدیدی برای طراحی هدایت غیرحساس به خاموشی موتور."

[5] M. Massoumnia, "A New Guidance Method for Surface to Surface Ballistic Missiles without Mandatory Engine Cut-Off," Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal), vol. 17, no. 2, pp. 179-184, 1998.

[6] R. Zardashti and M. Bagherian, "Flight Path Angle Steering with Lambert Guidance Reference," علوم و فناوری فضایی, vol. 2, no. 4, 2010.

[7] Ć. V. Danilo, A. H. Mostafa, and M. D. Slobodan, "A new guidance law for a tactical surface-to-surface missile," Vojnotehnički glasnik, vol. 60, no. 1, pp. 115-135, 2012.

[8] G. Gregoriou, "CEP calculations for a rocket with different control systems," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, vol. 11, no. 3, pp. 193-198, 1988.

[9] P. Kumar, A. Bhattacharya, and R. Padhi, "MPSP guidance of tactical surface-to-surface missiles with way-point as well as terminal impact and body angle constraints," in 2013 IEEE International Conference on Control Applications (CCA), 2013: IEEE, pp. 865-870.

[10] H. Sadati, "Guidance and control of flying vehicle by explicit model predictive controller," Journal of Applied Dynamic Systems and Control, vol. 1, no. 1, p. 25, 2025.

[11] H. Luo, Z. Liu, T. Jin, C.-H. Lee, and S. He, "Computational Predictor–Corrector Homing Guidance for Constrained Impact," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, pp. 1-15, 2025.

[12] Y. Tan, G. Li, J. Lou, R. Mao, Y. Zhang, and P. Wang, "Multi-dimensional robust tracking control integrating input-constrained extended model predictive static programming with receding horizon control strategy," 2024.

[13] Z. Hu, X. Liang, J. Zhang, X. You, and C. Ma, "Advanced Hierarchical Missile Guidance Strategies Based on Temporal Forecasting and Deep Reinforcement Learning," in 2024 China Automation Congress (CAC), 2024: IEEE, pp. 6777-6783.

[14] Y. Zhan, S. Li, and D. Zhou, "Information fusion-based three-dimensional two-stage optimal cooperative predictive guidance law," Aerospace Science and Technology, vol. 155, p. 109533, 2024.

[15] A. Tewari, Atmospheric and space flight dynamics. Springer, 2007.

[16] G. M. Siouris, Missile guidance and control systems. Springer Science & Business Media, 2006.

[17] M. Handbook, "Missile Flight Simulation. Part One. Surface-to-Air Missiles," MILHDBK-1211, 1995.

[18] J. Roskam, Airplane flight dynamics and automatic flight controls. DARcorporation, 1998.

[19] C. Bordons and E. Camacho, Model predictive control. Springer Verlag London Limited, 2007.

[20] B. Kouvaritakis and M. Cannon, "Model predictive control," Switzerland: Springer International Publishing, vol. 38, pp. 13-56, 2016.

مجله دفاع هوافضایی

هدایت پیش‌بین فاز میانی یک موشک بالستیکی با استفاده از توابع لاگر گسسته

مراجع

مراجع

دوره 4، شماره 1
خرداد 1404
صفحه 82-101

هدایت پیش‌بین فاز میانی یک موشک بالستیکی با استفاده از توابع لاگر گسسته

مراجع

مراجع

دوره 4، شماره 1خرداد 1404صفحه 82-101

دوره 4، شماره 1
خرداد 1404
صفحه 82-101