Robust Autopilot Design and Hardware-in-the-Loop Simulation for Air to Air Guided Missile

Diseño robusto de piloto automático y simulación de hardware en bucle para misiles guiados aire-aire

Este documento propuso un diseño robusto de piloto automático para misiles guiados aire-aire y una simulación de hardware en el bucle (HIL) que se basa en las funciones de transferencia de control de misiles derivadas y el modelo de simulación 6DOF. El piloto automático introducido se implementa dentro de la simulación 6DOF para verificar su robustez frente a dinámicas no modeladas y no linealidades. Las ecuaciones de movimientos 6DOF no lineales se resuelven juntas para obtener las funciones de transferencia de cabeceo y guiñada. Las ecuaciones de misiles se describen en forma de módulos programados dentro de los entornos C ++ para formar la línea de base para su posterior diseño y análisis. Además, una comparación entre nuestro trabajo anterior, es decir, piloto automático clásico y robusto, se justifica a través de la simulación HIL. Los resultados de la simulación demostraron la capacidad de robustez en presencia de perturbaciones y ruido.

1. Introducción

Los grandes avances en las matemáticas y las capacidades de computación facilitan el diseño y la aplicación del control. Además, los enormes avances en la nanotecnología y su disponibilidad en aplicaciones civiles con menor costo, tamaño y peso atraen a muchos investigadores de todo el mundo hacia los sistemas incorporados, especialmente el control de vuelo incorporado. Entre las aplicaciones reales se encuentran los misiles guiados, en particular los sistemas de misiles guiados aire-aire que se autocomandan hacia objetivos aéreos.

Los futuros misiles teledirigidos requieren hacer frente a las exigencias de un mayor alcance y una mayor maniobrabilidad, lo que puede lograrse aumentando la robustez y el rendimiento del piloto automático de los misiles. Se utilizan diversas técnicas de diseño para mejorar el rendimiento del piloto automático del misil. Por otra parte, los recientes avances en la teoría del control robusto [1-3] tienen la capacidad de lograr un rendimiento robusto y una estabilidad que son esenciales para el diseño de la próxima generación de pilotos automáticos de misiles. El uso de un enfoque de diseño de control robusto ofrece diferentes beneficios, como una mayor flexibilidad en la elección de la geometría del fuselaje y una mayor tolerancia a la incertidumbre en el diseño del piloto automático del misil.

Se han examinado varias investigaciones sobre el diseño del piloto automático de misiles, por ejemplo, Li introdujo un método de control de desacoplamiento sencillo basado en un robusto algoritmo de control de retroalimentación de estado y un observador de perturbaciones desarrollado para que el banco haga girar el diseño del piloto automático de misiles [4]. El banco para girar los sistemas dinámicos de misiles se dividió en tres subsistemas en términos de balanceo, guiñada y cabeceo.