طراحي هدايت غير خطي پايدار يك وسيله زيرآبي در خط اثر شناور توسط مسير تخمين زده شده با فيلتر پارتيكل

Design of stable nonlinear guidance of an underwater vehicle in the ship wake via estimated path by particle filter

هدايت يك وسيله زيرآبي در مسير خط اثر شناور هدف به دليل پيچيدگي هدايت در آب و همچنين محدوديتهاي حسگرها همچنان به عنوان اصلي‌ترين روش هدايت آشيانه‌يابي به حساب مي‌آيد. از معايب هدايت خط اثر شناور مي‌توان به حركت زيگزاگي جهت كشف مجدد آن اشاره كرد كه با توجه به كاهش سرعت خطي نزديك شدن به هدف گاها به آن نرسيده و اصابت و تخريب ناتمام مي‌ماند. به همين علت ايده‌هاي مختلفي براي بهبود حركت در مسير خط اثر شناور مطرح شده است كه هر كدام داراي محاسن و معايبي هستند. مدل خط اثر شناور با توجه به پيچيدگي و همچنين ناپايداري آن جهت استخراج مشخصات، به پديده‌اي بسيار غير خطي تبديل شده و هدايت در آن به عنوان گلوگاهي در وسيله‌هاي زيرآبي است. با توجه به اينكه ناحيه كشف خط اثر شناور توسط حسگر به اندازه كافي گسترده نيست، كشف آن فقط در نزديكي خود ممكن مي‌شود، بنابراين مسير واقعي آن قابل كشف نبوده و در نتيجه روش هدايتي پيشرفته در دسترس نيست. به همين علت پيشنهاد مي‌شود جهت هدايت خط اثر شناور از روشي براي تعقيب مسير ناشناخته استفاده شود. اين قانون هدايت شامل دو بخش تخمين مسير خط اثر شناور و هدايت غير خطي در آن است. روش تخمين مسير با استفاده از فيلتر پارتيكل انجام شده است كه توانايي تخمين مسيرهاي غير خطي را داراست. اثبات پايداري روش هدايتي غير خطي نيز از طريق لياپانوف انجام مي‌شود.

Guidance of an underwater vehicle in the wake of target due to the complexity of guidance in water and also sensor limitations is still the most important homing guidance method. Disadvantages of wake guidance can be mentioned as zigzag motion for rediscovering the wake in its path which, according to the decreasing linear speed of approaching the target, sometimes does not reach the target and collision fails. Therefore, various ideas with both positive and negative aspects have been introduced to improve movement in the wake path. According to complexity of the wake model and also its instability in extracting its parameters, it is a very nonlinear phenomenon and guidance in it is problematic in underwater vehicles. Since the wake detection area by the sensor is not wide enough, wake is just discovered nearby. Hence the real wake path is not detectable and therefore advanced guidance method is not available. For this reason, it is suggested that a method of unknown path tracking be used for the wake guidance. This guidance law consists of two parts of path estimation and nonlinear guidance. The estimation method is performed using particle filter that has the ability to estimate nonlinear paths. The stability proof of nonlinear guidance method is done by Lyapunov.