Dynamic modeling, guidance, and control of homing missiles
Hedef izleyici füzelerin dinamik modellenmesi güdüm ve denetimi
- Tez No: 167380
- Danışmanlar: DR. GÖKMEN MAHMUT YAZICIOĞLU, PROF.DR. KEMAL ÖZGÖREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hedef izleyici füzeler, iki parçalı füze, füze dinamiği, füze aerodinamiği, güdüm, oransal seyrüsefer, doğrusal hedef izleme, parabolik hedef izleme, füze denetimi, otopilot tasarımı, ivme otopilotu, açısal hız otopilotu, açı otopilotu, doyumsal hata büyümesinin önlenmesi, yüzey hedefi modeli, hedef durum kestirimi vıı, Homing missiles, two-part missile, missile dynamics, missile aerodynamics, guidance, proportional navigation, linear homing, parabolic homing, missile control, autopilot design, acceleration autopilot, rate autopilot, angle autopilot, anti-windup, surface target model, target state estimation
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 270
Özet
ÖZ HEDEF İZLEYİCİ FÜZELERİN DİNAMİK MODELLEMESİ, GÜDÜM VE DENETİMİ ÖZKAN, Bülent Doktora, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Kemal ÖZGÖREN Ortak Tez Yöneticisi: Dr. Gökmen MAHMUTYAZICIOĞLU Eylül 2005, 236 sayfa Bu çalışmada, birbirine göre bağıl dönüş yapabilen ve bağlantıları bir rulman aracılığıyla sağlanan iki parçadan oluşan bir füzenin dinamik modellemesi, güdüm ve denetimi ele alınmıştır. Çalışmanın ilk kısmında füzenin hareketini tanımlayan türevsel denklemler türetilmiş, ardından TÜBİTAK-SAGE'de mevcut olan Missile-Datcom yazılımı kullanılarak füzenin aerodinamik modeli çıkarılmıştır. Bulunan aerodinamik katsayılar kullanılarak aerodinamik kararlılık türevlerinin elde edilmesinin ardından, denetim sisteminin tasarımında kullanılacak iletim işlevleri füze hareket denklemlerinden türetilmiştir. Daha sonra, çalışmada kullanılacak güdüm kuralları formüle edilmiştir. Bu kapsamda, Doğrusal Hedef Takibi (DHT) ve Parabolik Hedef Takibi (PHT) güdüm kuralları Oransal Seyrüsefer güdüm kuralına alternatif olarak sunulmuş, ayrıca Oransal Seyrüsefer güdüm kuralının üç boyutlu uzaydaki genel ifadesi türetilmiştir. Bu çalışmanın ardından, vıdaha önce türetilen iletim işlevleri kullanılarak yuvarlanma, yunuslama ve yandönme otopilotlarının tasarımı yapılmıştır. Burada, yuvarlanma otopilotu" füzenin denetimi yapılan ön gövdesinin yuvarlanma açısını sıfırlayacak şekilde tasarlanırken, yuvarlanma ve yandönme otopilotları kullanılarak, ele alman güdüm kuralı tarafından üretilen güdüm komutlarının gerçeklenmesi amaçlanmıştır. Bahsedilen güdüm komutları, füzenin yanal ivme bileşenlerini veya füze uçuş yörüngesi açılarının denetimini sağlayacak şekilde oluşturulmuştur. Ele alman tipik bir yer hedefi için hedef kinematiğinin modellenmesinin ardından, hedef durum kestirimcisi olarak kullanılmak üzere birinci mertebeden sabit katsayılı sayısal bir filtre tasarlanmıştır. Nihayet, tasarlanan modeller biraraya getirilerek genel füze güdüm ve kontrol sistemi modeli oluşturulmuş ve bu model kullanılarak, ele alman güdüm kuralları için Matlab-Simulink ortamında bilgisayar benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışmaları, karşılaştırma amaçlı olarak ele alman tek parçalı genel bir füze modeli için tekrarlanmıştır. Çalışmanın son bölümünde, elde edilen benzetim sonuçlan tartışılmış ve genel olarak bu tez kapsamında yapılan çalışmalar değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT DYNAMIC MODELING, GUIDANCE, AND CONTROL OF HOMING MISSILES ÖZKAN, Bülent Ph. D., Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. M. Kemal ÖZGÖREN Co-Supervisor: Dr. Gökmen MAHMUTYAZICIO?LU September 2005, 236 pages In this study, the dynamic modeling, guidance, and control of a missile with two relatively rotating parts are dealt with. The two parts of the missile are connected to each other by means of a roller bearing. In the first part of the study, the governing differential equations of motion of the mentioned missile are derived. Then, regarding the relative rotation between the bodies, the aerodynamic model of the missile is constructed by means of the Missile Datcom software available in TÜBİTAK-SAGE. After obtaining the required aerodynamic stability derivatives using the generated aerodynamic data, the necessary transfer functions are determined based on the equations of motion of the missile. Next, the guidance laws that are considered in this study are formulated. Here, the Linear Homing Guidance and the Parabolic Homing Guidance laws are introduced as alternatives to the Proportional Navigation Guidance law. On this occasion, the spatial derivation of IVthe Proportional Navigation Guidance law is also done. Afterwards, the roll, pitch and yaw autopilots are designed using the determined transfer functions. As the roll autopilot is constructed to regulate the roll angle of the front body of the missile which is the controlled part, the pitch and yaw autopilots are designed to realize the command signals generated by the guidance laws. The guidance commands are in the form of either the lateral acceleration components or the flight path angles of the missile. Then, the target kinematics is modeled for a typical' surface target. As a complementary part of the work, the design of a target state estimator is made as a first order fading memory filter. Finally, the entire guidance and control system is built by integrating all the models mentioned above. Using the entire system model, the computer simulations are carried out using the Matlab-Simulink software and the proposed guidance laws are compared with the Proportional Navigation Guidance law. The comparison is repeated for a selected single-body missile as well. Consequently, the simulation results are discussed and the study is evaluated.
Benzer Tezler
- Thrust vector and aerodynamic control of missiles
Füzelerin ilki vektörü ve aerodinamik yöntemlerle kontrolü
MECİT YANGEL
- Salgın hastalıklarda aşı ve karantina etkisinin matematiksel modellemesi
Mathematical modeling of the effect of vaccination and quarantine in epidemic diseases
SEDA ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Matematikİstanbul Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAADET SEHER ÖZER
- Gemi manevra modeli ve sapma açısının kontrolü
Ship manoeuver model and heading angle control
ABDULLAH TÜYSÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Yörünge takibi benzetimi için dört serbestlik dereceli sualtı aracının dinamik modelinin çıkarılması ve salp sürü algoritması tabanlı kesirli dereceli PID kontrolör tasarımı
Extraction of underwater vehicle model with four degrees of freedom and salp swarm algorithm based fractional order PID controller design for simulation of trajectory tracking
GÜLTEN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERHAT YILMAZ
- Integration of navigation systems and identification of nonlinear model parameters for autonomous underwater vehicles in the presence of measurement biases
İnsansız sualtı araçları için seyrüsefer sistemlerinin tümleştirilmesi ve ölçüm kaynaklı kayma hatalarının olduğu durumda nonlineer hareket modelin parametrelerinin tanılaması
MUSTAFA DİNÇ
Doktora
İngilizce
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV