Comparative analysis of autopilot architectures for air defense missiles
Hava savunma füzeleri için otopilot mimarilerinin karşılaştırmalı analizi
- Tez No: 899905
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Karadan havaya atılan hava savunma füzelerinin yükselme safhasında, hedefin takip sistemine uygun şekilde yönlenebilmesi için ani yönelim manevralarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tezde, karadan havaya atılan taktik bir füzenin davranışını ve operasyonel konseptini daha gerçekçi bir şekilde modellemek amacıyla kapsamlı bir 6 serbestlik dereceli (6-DOF) doğrusal olmayan füze modeli geliştirilmiştir. Doğrusal Olmayan Aktif Bozucu Etki Bastırma Kontrolü (ADRC) ve PID kontrolcüleri de dahil olmak üzere doğrusal olmayan çeşitli otopilotlar, farklı mimari tasarımlarda modellenmiş ve karşılaştırılmıştır. Bu tasarımlar, kontrol performansları ve enerji tüketimleri açısından kapsamlı bir şekilde incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Güdüm performansını daha ayrıntılı analiz etmek amacıyla, ivme kontrolcüsü tasarlanarak seri bağlı bir mimaride en dıştaki üçüncü döngü olarak entegre edilmiştir. Bu ek kontrol döngüsü, seçili otopilot mimarilerinde PNG algoritması kullanılarak analiz edilmiştir. Seçilen otopilot mimarilerinin hedefi vurma performansları farklı dinamik koşullar altında karşılaştırılmıştır. Kontrol ve güdüm performansı değerlendirmelerine ek olarak, çeşitli bozucu etkiler ve gecikmeler modellenerek farklı otopilot mimarileri bu etkiler altında kapsamlı bir şekilde karşılaştırılmıştır. Farklı kontrolcülerin operasyonel koşullardaki gecikmeye karşı dayanıklılıklarını değerlendirebilmek amacıyla kontrol tahrik sistemi gecikmeleri ve sensör ölçüm gecikmeleri dikkate alınmıştır. Bu analizler, özellikle geleneksel PID kontrol stratejileri ile ikinci dereceden doğrusal olmayan ADRC tekniklerinin tepki hızı, sistem kararlılığı ve güdüm performansı açısından karşılaştırılmasını sağlamıştır. Bu tez, füze kontrol sistemlerindeki kararlılık, hassasiyet ve enerji tüketimi konularına odaklanmaktadır. Ayrıca, bozucu etkilerin bastırılması ve gecikme dayanıklılığının, füze kontrol ve güdüm sistemlerinin genel performansını ve güvenilirliğini artırmadaki önemi vurgulanmaktadır.
Özet (Çeviri)
High precision control is essential during the ascent phase of surface-to-air defense missiles, due to the need for sudden attitude maneuvers to align with the tracking system. In this thesis, a comprehensive 6-DOF nonlinear missile model is developed to simulate the behavior of a tactical surface-to-air missile. Various nonlinear autopilot designs, including Nonlinear Active Disturbance Rejection Control (ADRC) and PID controllers, are implemented and compared under different architectural frameworks. These designs have been thoroughly examined and compared not only in terms of control performance but also regarding energy consumption. To further explore the guidance accuracy, an acceleration controller is implemented and integrated as a third loop in a cascaded configuration with attitude controllers. This additional control loop is analyzed using PNG across selected autopilot architectures. The comparison focuses on their performance when engaging maneuvering targets, taking into account the adaptability and responsiveness of different control strategies under dynamic conditions. In addition to performance evaluations, the study incorporated detailed models of disturbance effects and delays, enabling a thorough comparison of the various autopilot architectures. Specifically, control actuation system delays, and sensor measurement delays are considered for assessing how different controllers handle real-world system challenges. These analyses provide a deeper understanding of the trade-offs between response speed, system stability, and guidance performance, particularly when comparing the conventional PID control strategies with second-order nonlinear ADRC techniques. This thesis contributes valuable insights to the missile control systems, focusing on stability, precision, and energy consumption. It also emphasizes the importance of disturbance rejection, and delay robustness in enhancing the overall performance, and reliability of missile guidance systems.
Benzer Tezler
- Robust controller design for a fixed-wing UAV using active disturbance cancellation
Aktif bozucu iptali kullanarak sabit kanatlı bir İHA için dayanıklı kontrolör tasarımı
NADEEN HOSSAMELDIN MOHAMED HASHEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜNEL
- Yüksek hızlı bir İHA'nın farklı kontrolcüler ile 6SER benzetim çalışmaları ve uçuş performansının incelenmesi
Simulation studies and analysis of flight performance for high-speed UAV with various controllers
MESUT BİLİCİ
Doktora
Türkçe
2024
Uçak MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KARALI
- Yüksek hızlı bir İHA'nın farklı kontrolcüler ile 6ser benzetim çalışmaları ve uçuş performansının incelenmesi
Simulation studies and analysis of flight performance for high-speed UAV with various controllers
MESUT BİLİCİ
Doktora
Türkçe
2024
Uçak MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KARALI
- Havadan yere atılan bir füze için farklı güdüm algoritmalarının karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of different guidance algorithms for an air to surface missile
GÖZDE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriBaşkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA YILMAZ
