Robust control of a missile system

Çeviklikleri ve yüksek hızları ile bilinen füzelerin, savunma amaçlı kullanımı her geçen gün artmakta ve özellikle hava savunma senaryolarında sıklıkla karşılaşılmaktadır. Bir hava savunma senaryosunda, hedefin yörüngesini olabildiğince hızlı bir şekilde kesmek veya kesişme noktasında oluşacak sapmayı en aza indirmek amacıyla füze hedefe doğru yönlendirilir. Bu yörüngeler füze güdüm ünitesinde üretildiği için bu birim oldukça önemlidir. Klasik güdüm kanunlarının yanı sıra farklı denetim yöntemleri, akıllı yaklaşımlar kullanılarak bu ünite üzerinde yıllardır yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu tez kapsamında, kısa ve sonlu bir zaman diliminde fazlasıyla yüksek doğruluk gerektiren güdüm kanunlarını tasarlamak amacıyla gürbüz denetim metodolojilerine dayalı yeni alternatif yapılar geliştirilmiştir. İlk yapıda, güdüm kanununu tasarlamak için geleneksel denetim yöntemlerinden en çok tercih edilen oransal-integral-türevsel ve kayan kipli denetim yöntemleri tasarlanmıştır. Sonuçların karşılaştırılması için geleneksel güdüm kanunlarından Orantılı Navigasyon ve Artırılmış Orantılı Navigasyon güdüm kanunları seçilmiştir. İkinci yapıda, füzeler için bir doğrusal olmayan bozucu gözlemci (NDOB) tekniğini kullanan uyarlanabilir bir integral kayan kipli denetim yöntemini temel alan yeni bir güdüm kanunu önerilmiştir. İlk olarak, geleneksel kayan kipli denetimin dezavantajı olarak görülen ulaşma aşamasından kurtulmak için integral kayan kipli denetim önerilmiş, ayrıca uyarlamalı yasa, hedef bilginin üst sınırı olmadan tasarlamak için kullanılmıştır. Tüm bunlara ek olarak, NDOB yapısı, bozucu olarak ele aldığı hedef ivmeyi tahmin etmek üzere tasarlanmıştır. Bu yapıyla, kayan kipli denetimin diğer bir dezavantajı olarak görülen çatırdama problemini en aza indirgemek amaçlanmıştır. Önerilen üçüncü yeni güdüm kanunu, parametrelerini çevrimiçi olarak elde etmek için uyarlanabilir bir algoritma ve bulanık kazanç planlaması kullanan daha yüksek dereceli bir kayan kipli denetim tekniği içerir. Bu yeni yaklaşımda, çatırdama probleminin üstesinden gelmek için yüksek dereceli kayan kipli denetim methodu olan süper büküm kayan kipli denetim ile güdüm kanunu tasarlanırken, denetleyici parametrelerinin ve kazançlarının belirlenmesi için bir uyarlamalı yasa ve bulanık kontrol kullanılır. Ek olarak, önerilen güdüm kanunlarının kararlılık analizleri Lyapunov yöntemi kullanılarak gerçekleştirilir. Son yapıda, bir NDOB tekniği ile desteklenen yeni bir APN güdüm kanunu önerilmiştir. Böylece klasik güdüm kanununa farklı bir yaklaşım getirilmiştir. Burada, hedef ivmeyi elde etmek için NDOB tekniği kullanılır ve böylece APN güdüm kanunu tasarlanırken, hedef ivme bilgisine ihtiyaç duymadan tasarlanabilir. Tasarlanan ve önerilen tüm güdüm kanunları, tatmin edici sonuçlar veren sayısal simülasyonlar aracılığıyla değerlendirilir ve çeşitli hedef durumlarına göre farklı güdüm kanunlarıyla karşılaştırılarak sonuçlar sunulur. Ayrıca, tüm güdüm kanunları, ıskalama mesafesi ve durdurma süresi açısından değerlendirilmektedir. Bu tez boyunca elde edilen sonuçlardan, tasarlanan yeni güdüm kanunlarının, ıskalama mesafesi ve durdurma süresi parametreleri değerlendirildiğinde diğer kanunlardan daha iyi performans gösterdiği açıkça görülmüştür.