طراحی و پیاده سازی سخت‌افزاری اتوپایلوت مبتنی بر رویتگر مد لغزشی توسعه‌یافته زمان گسسته برای کانال چرخ موشک در حضور اغتشاش خارجی

هدف در این مقاله، طراحی اتوپایلوت دوحلقه ای در حضور اغتشاش خارجی برای کنترل کانال چرخ موشک می باشد. در شرایطی که اغتشاش خارجی به سیستم وارد گردد، با توجه به دامنه و فرکانس آن، خروجی سیستم تحت تاثیر قرار گرفته و علاوه بر کاهش دقت ردیابی ورودی، ممکن است منجر به ناپایداری گردد. بنابراین در این مقاله برای بهبود پاسخ خروجی سیستم در حضور اغتشاش خارجی، رویت‌گر مد لغزشی توسعه یافته زمان گسسته طراحی می گردد. رویت‌گرهای زمان پیوسته علی رغم این که با سرعت بالایی قادر به تخمین متغیرهای حالت و اغتشاش می‌باشند، پیاده‌سازی آن ها در پردازنده‌ها دارای چالش‌هایی از قبیل انتخاب زمان نمونه برداری و نیاز به تنظیم مجدد بهره های رویت‌گر است. بنابراین، بهتر است رویت‌گر از ابتدا به صورت زمان‌گسسته طراحی گردد تا مسائل پیاده‌سازی آن از مرحله طراحی به صورت تحلیلی در نظر گرفته شده و در شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نیز بررسی گردد. پایداری رویت‌گر پیشنهادی پس از طراحی به صورت تحلیلی بررسی شده و ارزیابی آن درحلقه کنترل با انجام شبیه سازی صورت می پذیرد. نتایج شبیه‌سازی نشان می دهند که رویت‌گر طراحی شده با دقت و سرعت بالایی اغتشاش را تخمین زده و با استفاده از نتیجه تخمین در سیگنال کنترلی محاسبه شده توسط اتوپایلوت، زاویه چرخ موشک به خوبی کنترل شده و فرمان ورودی به حلقه اتوپایلوت را دنبال می کند. در انتهای مقاله نیز آزمون پردازنده در حلقه برای ارزیابی بهتر عملکرد اتوپایلوت پیشنهادی در شرایط ملموس فیزیکی اجرا شده و نتایج آن ارائه گردیده است.

design and hardware implementation of autopilot based on discrete time sliding mode extended state observer for roll channel of missile in the presence of external disturbance

in this paper، a two-loop autopilot in the presence of external disturbance is designed to control the roll channel of missile. if an external disturbance applied to the system، according to its amplitude and frequency، the output of the system is affected and in addition to reducing the accuracy of input tracking، it may lead to instability. so in this paper، a discrete time sliding mode extended state observer is designed to improve the response of the system in the presence of external disturbance. despite the fact that continuous-time observers are able to estimate states and disturbance at short time، their implementation in processors has challenges such as reset the observer gains and choosing the sampling time. therefore، it is better to design the observer in discrete time type so that its implementation issues are considered analytically from the design process and are also examined in computer simulations. after the design، the stability of the proposed observer is checked and evaluated in the control loop by simulation. the simulation results show that the designed observer has estimated the disturbance with high speed and accuracy. by using the estimation result in the control signal calculated by the autopilot، the roll angle of missile is controlled and tracked the command input of autopilot loop. at the end، the processor in the loop test has been performed to better evaluate the performance of the autopilot in physical conditions and its results have been presented