Embed Size (px)
DESCRIPTION
Pure and True Proportional Navigation- 3D Extensions and Comparisons מבצעים: מאיר לוין אייל בראונשטיין מנחה: ד"ר מרק מולין. מטרות הפרויקט. יישום בקרים לפי חוקי הנחיה: Pure Proportional Navigation True Proportional Navigation הרחבת המודלים הדו-מימדיים לשלושה מימדים - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Pure and True Proportional Navigation-Pure and True Proportional Navigation-
3D Extensions and Comparisons3D Extensions and Comparisons
: :מבצעיםמבצעים
מאיר לויןמאיר לוין
אייל בראונשטייןאייל בראונשטיין
מנחה: ד"ר מרק מולין מנחה: ד"ר מרק מולין
מטרות הפרויקטמטרות הפרויקט
:יישום בקרים לפי חוקי הנחיה:יישום בקרים לפי חוקי הנחיהPure Proportional NavigationPure Proportional NavigationTrue Proportional NavigationTrue Proportional Navigation
הרחבת המודלים הדו-מימדיים לשלושה מימדיםהרחבת המודלים הדו-מימדיים לשלושה מימדים
:השוואה בין חוקי ההנחיה לפי הפרמטרים:השוואה בין חוקי ההנחיה לפי הפרמטרים)סוגי תמרונים )תאוצה וכיוון, מטרה מתמרנת(סוגי תמרונים )תאוצה וכיוון, מטרה מתמרנתתנאי התחלהתנאי התחלהעמידות להשהיות בתגובת המערכתעמידות להשהיות בתגובת המערכת
וקטור תאוצת הטיל מאונך לוקטור וקטור תאוצת הטיל מאונך לוקטורLOSLOS
φφ - - bearing anglebearing angle )זווית כיוון( )זווית כיוון(
ליירוט המטרה הבקר שואף לקיים ליירוט המטרה הבקר שואף לקיים
משוואות התנועה משוואות התנועה
– חוק ההנחיה – חוק ההנחיה
Navigation ConstantNavigation Constant – – λλ
מודל תאוצת המטרהמודל תאוצת המטרה
Guidance Law – Proportional Guidance Law – Proportional NavigationNavigation
Ma
Pure Proportional Pure Proportional NavigationNavigation
PPNPPN וקטור תאוצת הטיל – וקטור תאוצת הטיל – aaMM ניצב לוקטור מהירות הטיל ניצב לוקטור מהירות הטיל VVMM
: פרמטרי המערכת :פרמטרי המערכת
ββ תמרון זוויתי - תמרון זוויתי -
NNקבוע הניווט - קבוע הניווט -
ΘΘ זווית - זווית - LOSLOS
מטרות עם תמרון קל / ללא תמרוןמטרות עם תמרון קל / ללא תמרון
רכיב התאוצה בכיוון ראש הטיל הוא אפסרכיב התאוצה בכיוון ראש הטיל הוא אפס
חוק ההנחיה חוק ההנחיה((PPN Navigation LawPPN Navigation Law))::
True Proportional True Proportional NavigationNavigation
TPNTPN וקטור תאוצת הטיל – וקטור תאוצת הטיל –aaMM ניצב לוקטור ניצב לוקטור LOSLOS
: פרמטרי המערכת :פרמטרי המערכת
ΘΘ זווית - זווית - LOSLOS
ββתמרון זוויתי - תמרון זוויתי -
קיימים רכיבי תאוצה בכיוון ראש הטיל ובניצב קיימים רכיבי תאוצה בכיוון ראש הטיל ובניצב
לכיוון מהירות הטיל לכיוון מהירות הטיל
:חוק ההנחיה:חוק ההנחיה
תאוצת המטרה ניצבת לכיוון תאוצת המטרה ניצבת לכיווןLOSLOS
Guidance Laws PPN – TPN Comparison Guidance Laws PPN – TPN Comparison and Conclusionsand Conclusions
RR = 15000 [m] = 15000 [m]
VmVm00 = 30 = 30 [m/sec][m/sec]
VtVt00 = 80 [m/sec] = 80 [m/sec]
Interception Time:Interception Time:
~150 [sec]~150 [sec]
0 50 100 1500
5000
10000
15000Range as function of time - Pure / True PN
t [sec]
R [m
]
Pure Pure
TrueTrue
::PPNPPNמאיץ בכל מהלך היירוט מאיץ בכל מהלך היירוט
TPNTPNנע במהירות קבועה בקירוב: נע במהירות קבועה בקירוב :
PPNPPN מיירט עבור תחום רחב של תנאי התחלה מיירט עבור תחום רחב של תנאי התחלה
PPNPPN עמיד יותר מאשר עמיד יותר מאשר TPNTPN
– בקר ה – בקר הTPNTPNבעל יכולת שליטה ירודה בטיל בעל יכולת שליטה ירודה בטיל
2D – to – 3D Extension of PPN / 2D – to – 3D Extension of PPN / TPNTPN
שימוש במודל הדו-מימדי ליצירת אוסף היטלים שימוש במודל הדו-מימדי ליצירת אוסף היטליםXY, YZ, XZXY, YZ, XZ וקבלת מודל , וקבלת מודל ,תלת-מימדיתלת-מימדי
הנחת תנאי התחלה נפרדים לכל היטל הנחת תנאי התחלה נפרדים לכל היטל XY, YZ, XZXY, YZ, XZ
הוספת תמרונים בהיטלים השונים – זווית תמרון הוספת תמרונים בהיטלים השונים – זווית תמרוןββ
השוואה בין השוואה ביןPPN / TPNPPN / TPN לפי פרמטר לפי פרמטר ββ זווית היציאה של המטרה, המבטאת תמרון - זווית היציאה של המטרה, המבטאת תמרון - זוויתי של המטרהזוויתי של המטרה
ββ עבור עבור Pure PNPure PN : :
ββ עבור עבור True PNTrue PN::
)השוואה לפי תנאי התחלה )מהירות , תאוצה, מרחק התחלתי(השוואה לפי תנאי התחלה )מהירות , תאוצה, מרחק התחלתי
Comparison PPN / TPN Comparison PPN / TPN 3D3D
Constant movement in Z axisConstant movement in Z axis
PPNPPN TPNTPN
במערכת של ההיטל האנכי דרושה תנועה במהירות קבועהבמערכת של ההיטל האנכי דרושה תנועה במהירות קבועה
AtAtzz = 0 = 0 Vt Vtzz = const = const
0 2 4 6 8 1012
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
Target Target
MissileMissile
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
PPNPPN TPNTPN
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
שניות שניות137137זמן יירוט: זמן יירוט: שניות שניות136136זמן יירוט: זמן יירוט:
, ומהגרפים ניתן לראות שגם הטיל , ומהגרפים ניתן לראות שגם הטיל ZZ במודל זה המטרה נעה במהירות קבועה בכיוון במודל זה המטרה נעה במהירות קבועה בכיוון •ZZ קבוע( נע בקירוב עם מהירות קבועה בציר קבוע( נע בקירוב עם מהירות קבועה בציר LOSLOS)בקיום כיוון )בקיום כיוון
Comparison PPN / TPN Comparison PPN / TPN 3D3D
Constant movement in Z axisConstant movement in Z axis
Comparison by Comparison by ββ תמרון זוויתי של המטרהתמרון זוויתי של המטרה))))
עירור סינוסואידלי בהיטלים עירור סינוסואידלי בהיטליםYZYZ, , XZXZבלבד בלבד
02
46
810
12
x 104
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
LOSLOSנשמר קבוע נשמר קבוע
בכיוונובכיוונו
PPNPPN
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
12
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
TPNTPN
Target Target
MissileMissile
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
PPNPPN TPNTPN
שניות שניות137137זמן יירוט: זמן יירוט: שניות שניות194194זמן יירוט: זמן יירוט:
d d ββ/dt/dt = = sin( sin( AAttii / / VVttii ) ) , i = YZ, XZ, i = YZ, XZ
LOSLOSהעירור הסינוסואידלי יוצר הפרעות קטנות לאורך גרף ה –העירור הסינוסואידלי יוצר הפרעות קטנות לאורך גרף ה –
Comparison by Comparison by ββ תמרון זוויתי של המטרהתמרון זוויתי של המטרה))))
Comparison by Comparison by ββ תמרון זוויתי של המטרהתמרון זוויתי של המטרה))))
הכפלה בקבוע בהיטל הכפלה בקבוע בהיטלXZXZבלבד בלבד
PPNPPN TPNTPN
0 2 46 8 10 12
x 1040
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
12
x 104
X: 1.036e+005Y: 1.036e+005Z: 1.02e+005
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
Target Target
MissileMissile
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
12
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
PPNPPN TPNTPN
שניות שניות197197זמן יירוט:זמן יירוט: שניות שניות136136זמן יירוט: זמן יירוט:
d d ββ/dt/dt = = 2 ( 2 ( AAttii / / VVttii )) , i =XZ , i =XZ
TPNTPN קושי ביכולת שליטה בניווט הטיל במודל קושי ביכולת שליטה בניווט הטיל במודל •
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
Comparison by Comparison by ββ תמרון זוויתי של המטרהתמרון זוויתי של המטרה))))
3D Comparison – Initial 3D Comparison – Initial ConditionsConditions
PPNPPN TPNTPN
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
VVm0(x)m0(x) = 15 [m/sec] = 15 [m/sec] VVt0(x)t0(x) = 15 [m/sec] = 15 [m/sec]
VVm0(y)m0(y) = 20 [m/sec] = 20 [m/sec] VVt0(y)t0(y) = 20 [m/sec] = 20 [m/sec]
VVm0(z)m0(z) = 10 [m/sec] = 10 [m/sec] VVt0(z)t0(z) = 10 [m/sec] = 10 [m/sec]
R= 140,000 [m]R= 140,000 [m]
0
5
10
15
x 104
02468101214
x 104
0
5
10
15
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
טילטיל מטרהמטרה
Target Target
MissileMissile
PPNPPN
0 50 100 150 200 250 3000
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
TPNTPN
שניות שניות189189זמן יירוט: זמן יירוט: שניות שניות253253זמן יירוט: זמן יירוט:
בשני המודלים לא מתקבל יירוט בשני המודלים לא מתקבל יירוט• קיימות הפרעות בתנועת המיירט. הבקר מתקשה לשלוט בדיוק תנועת קיימות הפרעות בתנועת המיירט. הבקר מתקשה לשלוט בדיוק תנועת - - TPNTPN ב ב•
הטילהטיל
3D Comparison – Initial Conditions3D Comparison – Initial Conditions
Comparison PPN / TPN 3DComparison PPN / TPN 3DRobustness for DelayRobustness for Delay
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
12
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
PPNPPN TPNTPN
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
VVttהשהייה בקבלת המידע אודות מהירות המטרה השהייה בקבלת המידע אודות מהירות המטרה
Target Target
MissileMissile
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
PPNPPN TPNTPN
שניות שניות290290זמן יירוט: זמן יירוט: שניות שניות135135זמן יירוט: זמן יירוט:
0 50 100 150 200 250 3000
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
קבוע קבועLOSLOS הוספת השהייה במהירות המטרה מקשה על הבקר לשמור על כיוון הוספת השהייה במהירות המטרה מקשה על הבקר לשמור על כיוון • בשתי המערכות אין יירוט מדויק בשתי המערכות אין יירוט מדויק•
Comparison PPN / TPN 3DComparison PPN / TPN 3DRobustness for DelayRobustness for Delay
Comparison PPN / TPN 3DComparison PPN / TPN 3DRobustness for DelayRobustness for Delay
ββהשהייה בקבלת המידע אודות פרמטר התמרון הזוויתי - השהייה בקבלת המידע אודות פרמטר התמרון הזוויתי -
PPNPPN TPNTPN
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
12
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
0
5
10
15
x 104
0
5
10
15
x 104
0
2
4
6
8
10
12
x 104
x [m]
Trajectory coordinates of missile and target in 3D navigation
y [m]
z [m
]
Target Target
MissileMissile
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
PPNPPN TPNTPN
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14x 10
4 Distance between missile and target LOS
time [sec]
LOS
[m
]
המיירט עוקב באופן מדויק אחר המטרה – התמודדות טובה עם המיירט עוקב באופן מדויק אחר המטרה – התמודדות טובה עם PPNPPN במודל במודל •ההשהיהההשהיה
המיירט מתקשה להתמודד עם ההשהיה – סטיות בתנועה וחוסר המיירט מתקשה להתמודד עם ההשהיה – סטיות בתנועה וחוסר TPNTPN במודל במודל •עקיבה מדויקתעקיבה מדויקת
Comparison PPN / TPN 3DComparison PPN / TPN 3DRobustness for DelayRobustness for Delay
ל- ל- PPNPPNסיכום והשוואה בין סיכום והשוואה בין TPNTPN
שמירה על כיוון של שמירה על כיוון שלLOSLOSקבוע במהלך היירוט קבוע במהלך היירוט
TPNTPNמגבלות במימוש ושליטה על מסלול התנועה - מגבלות במימוש ושליטה על מסלול התנועה -
TPNTPNמגבלות חמורות על תנאי התחלה ותחומם - מגבלות חמורות על תנאי התחלה ותחומם -
PPNPPN בעל עמידות טובה יותר לשינויים בתנאי התחלה – בעל עמידות טובה יותר לשינויים בתנאי התחלה – ובהשהיותובהשהיות
PPNPPNמניב זמני יירוט קצרים יותר - מניב זמני יירוט קצרים יותר -
מסקנותמסקנות הרחבת המודל לתלת מימד ללא ויתור על משוואות הרחבת המודל לתלת מימד ללא ויתור על משוואות
תנועה או חוקי הנחייה מהמודל הדו מימדי המקוריתנועה או חוקי הנחייה מהמודל הדו מימדי המקורי
ההרחבה לתלת מימד על ידי צירוף היטלים מהמודלההרחבה לתלת מימד על ידי צירוף היטלים מהמודל
הדו-מימדי אינה מדויקת מבחינה פיזיקלית הדו-מימדי אינה מדויקת מבחינה פיזיקלית
זמני יירוט לא פיזיקליים במודל התלת מימדיזמני יירוט לא פיזיקליים במודל התלת מימדי
אי עמידות המודל התלת מימדי לשינויים א-סימטריים אי עמידות המודל התלת מימדי לשינויים א-סימטרייםבחוקי ההנחיה בחוקי ההנחיה
![[PPT]Slide 1 - המרכז הרפואי הלל יפהhy.health.gov.il/_Uploads/dbsAttachedFiles/ECG1.ppt · Web viewביה"ס לסיעוד , מרכז רפואי מאיר , כפר-](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5b0041607f8b9a0c028c7105/pptslide-1-hy-view-.jpg)
