طراحی قانون هدایت مقاوم سه‌بعدی با رویکرد برنامه‌ریزی پویای تطبیقی و درنظرگرفتن اشباع ورودی

در این مقاله، قانون هدایت مقاوم در فضاى سه بعدى براى هدایت رهگیر زمین به هوا با درنظرگرفتن محدودیت اشباع در ورودى هاى سیستم به همراه دینامیک مرتبۀ اول براى سیستم خودخلبان به منظور ارتقاء عملکرد سیستم هاى تدافعى ارائه مى شود. براى دست یابى به این هدف، ابتدا مسئلۀ موردمطالعه در دستگاه مختصات سه بعدى کروى مدل سازى شده و پساز آن با استفاده از اصول هندسۀ درگیرى براى دست یابى به برخورد رهگیر و هدف، تابع هزینۀ مناسب با درنظرگرفتن محدودیت ورودى و عدم اطلاع از شتاب هدف، فرمول بندى مى شود. پس از آن نشان داده مى شود که حل مسئلۀ موردنظر با استفاده از ادبیات طراحى کنترل مقاوم، نیازمند حل نامساوى معادلۀ دیفرانسیلى همیلتون ژاکوبى ایزاک است که براى مسئلۀ موردمطالعه جواب بسته ندارد. ازاین رو براى غلبه بر این مشکل، با استفاده از نظریۀ برنامه ریزى پویاى تطبیقى، یک الگوریتم حل مسئله براى طراحى قانون هدایت مقاوم پیشنهاد مى شود که از ویژگى هاى آن، ساده شدن حل نامساوى دیفرانسیلى به همراه تضمین عملکرد مقاوم کنترل کننده در مقابل شتاب هدف است. شبیه سازى هاى انجام شده براى اهداف با قدرت مانورهاى مختلف و مقایسۀ عملکرد قانون پیشنهادى با روش مرسوم هدایت تناسبى افزوده شده، نشان دهندة کارایى مناسب قانون هدایت مقاوم سه بعدى طراحى شده است.

Design of Three-dimensional Robust Guidance Law Using Adaptive Dynamic Programming with Input Saturation Constraint

In this paper, a threedimensional robust guidance law for an interceptor considering input saturation and firstorder dynamic for the autopilot system is designed. To attain this goal, first, modeling of the system in threedimensional spherical coordination using engagement basics has been derived and after that, the appropriate cost function for a collision of interceptor and target considering actuator constraints and in absence of target movement information has been formulated. According to robust control literature for achieving this type of guidance laws, HamiltonJacobiIsaacs differential equation inequality should be solved which unfortunately does not have a closedform solution in our problem. Therefore, to overcome this challenge, using adaptive dynamic programming theory for solving acquired HamiltonJacobiIsaacs, an algorithm for designing robust guidance law has been presented. Simplification of the differential inequality and also satisfying the robustness of the controller to different unknown target movemnts, are the most important features of the proposed algorithm. Various simulations for targets with different movements and comparison of the proposed method with conventional augmented proportional navigation, show the effectiveness of the designed threedimensional robust guidance law.