تحلیل سینماتیک معکوس، مدل‌سازی دینامیکی و کنترل یک سکوی سه درجه آزادی ردیاب اهداف هوایی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 عضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

doi
چکیده

در این مقاله به معرفی یک سکوی ردیابی اهداف هوایی با قابلیت تعقیب در تمام نقاط فضای سه‌بعدی تهدید پرداخته شده است. سکوهای دو درجه آزادی مرسوم که برای ردیابی اهداف هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به دلیل وجود تکینگی در فضای کاری، قادر به ردیابی برخی از مسیرهای حرکتی اهداف نیستند. برای رفع این مشکل، در این پژوهش استفاده از یک سکوی سه درجه آزادی پیشنهاد شده است. استفاده از درجه‌ی آزادی افزونه در سکوی ردیابی باعث کاهش سرعت و شتاب زاویه‌ای مورد نیاز در مفاصل طی فرآیند ردیابی و مانورپذیری بهتر سکو می‌شود. چالشی که سکوی افزونه‌ی پیشنهاد شده با آن روبروست، وجود بی‌شمار دسته جواب برای حل مساله‌ی سینماتیک معکوس است. برای حل این چالش، روشی تحلیلی با قابلیت دستیابی به یک دسته جواب یکتا پیشنهاد شده است. در ادامه مدل‌ دینامیکی سکو به روش اویلر-لاگرانژ استخراج و صحت‌سنجی آن با استفاده از یک نرم‌افزار مدل‌سازی انجام شده است. به منظور ارزیابی عمکرد سکوی سه درجه آزادی در ردیابی اهداف با مسیر نامشخص، از دو کنترل‌کننده‌ی تناسبی-انتگرالی-مشتقی و تنظیم‌کننده‌ی مربعی خطی استفاده شده است. با توجه به نتایج شبیه‌سازی‌ها، کارآمدی درجه‌ی آزادی افزونه و سادگی فرآیند کنترل برای ردیابی هر مسیر پیچیده حرکتی با استفاده از کنترل‌کننده‌های مرسوم تایید شده است.