Actuator fault tolerant terminal sliding mode guidance law with impact angle and acceleration constraints

Güdüm literatüründe, füze güdüm performansı üzerine çeşitli gereksinimler ortaya çıkmış ve bu gereksinimler üzerine önemli bir sayıda araştırma yapılmıştır. Hedefin başarılı bir şekilde vurulmasının sağlanması, füze güdümü problemleri üzerinde çalışılan başlıca niteliklerden biridir. Yüksek vuruş olasılığının garanti edilebilmesi için güdüm kanununun bozucu etkilere karşı gürbüz olması gerekmektedir. Aktüatör arızaları nedeniyle füze üzerinde oluşan istenmeyen kuvvetler ve bilinmeyen hedef ivmeleri, angajman geometrisi üzerinde bozucu etki yaratmaktadır. Bu nedenle, gürbüz bir güdüm kanunu aktüatör arızası ve bilinmeyen hedef ivmesi etkilerini tolere edebilmelidir. Güdüm probleminin bir başka gereksinimi ise, ağır zırhlı yer hedeflerinin etkisiz hale getirilmesinde önemli olan arzu edilen vuruş açısının elde edilmesidir. Bu tezde, vuruş açısı ve ivme kısıtları dikkate alınarak aktüator arızası toleranslı kayan kipli bir terminal güdüm kanunu tasarlanmıştır. Kayan kipli kontrol metodu bilinmeyen bozuculara karşı gürbüz olmaktadır ve lineer olmayan sistemlerin kontrolünde elverişli bir çözüm sunmaktadır. Aktüatör arızası ve bilinmeyen hedef ivmesinin lineer olmayan füze-hedef angajman kinematiği üzerinde bozucu iv olarak davranması nedeniyle, bu çalışmada kayan kipli kontrol metodu kullanılmıştır. Eşdeğer kontrol metodu ile birinci dereceden kayan kipli bir güdüm kanunu tasarlanmıştır. Seçilen kayan yüzey, hedefin arzu edilen bir vuruş açısı ile başarılı bir şekilde vurulmasını sağlamaktadır. Anahtarlama fonksiyonu tasarımında sınırlandırılmış hedef ivmesi ve aktüatör arızası etkileri dikkate alınmıştır. Ayrıca, güdüm kanununun uygun komutları üretebilmesi için gerekli verilere ihtiyaç duymaktadır. Güdüm kanunlarında genellikle kullanılan görüş hattı açısal hızı, sabit arayıcı kullanılan füzelerde doğrudan ölçülememektedir. Bu çalışma içerisinde, görüş hattı açısal hızının füze tarafından ulaşılabilir olmadığı durumlarda bu açısal hız, görüş hattı açısı üzerinden ikinci dereceden kayan kipli türev alıcı ile kestirilmiştir. Tasarlanan güdüm kanunu uçuşun terminal safhasında kullanılabilmektedir. Yavaş ilerleyem ağız zırhlı vasıtalar hedef olarak belirlenmiştir. Tasarlanan güdüm kanununun performansı nümerik simülasyon modeli ile analiz edilmiştir. Simülasyon çalışmaları sonuçları, güdüm kanununun aktüatör arızasına ve bilinmeyen hedef ivmesine karşı gürbüz olduğunu ortaya koymuştur. Bakış hattı açısal hızının kestirim performansının güdüm işlemi için uygun olduğu değerlendirilmiştir.