Missile guidance and autopilot have been active fields of research since the second world war. There are lots of literature on the subjects, but the bulk of which are confined to overly simplified models, and therefore the publications of the methods applied to more realistic models are scarce. In this report a nonlinear 6 DOF simulation model of a tail-controlled air-to-air missile is considered. Through several assumptions and simplifications a linearized approximation of the plant is obtained, which then is used in the implementation of 5 guidance laws and 2 autopilots. The guidance laws are all based on a linearized collision geometry, and the autopilots are based on model predictive control (MPC). Both autopilots use linear quadratic MPC (LQMPC), and one is more robust to modelling errors than the conventional LQMPC. The guidance laws and autopilots are then evaluated with respect to performance in terms of miss distance in 4 interception scenarios with a moving target. The results show that the in this model the autopilots perform equally well, and that the guidance laws with more information about the target generally exhibit smaller miss distances, but at the cost of a considerably larger flight time for some scenarios. The conclusions are that the simplifying assumptions in the modelling are legitimate and that the challenges of missile control probably does not lie in the guidance or autopilot, but rather in the target tracking. Therefore it is suggested that future work include measurement noise and process disturbances in the model. / Det har forskats kring styrlagarna och styrautomaterna för robotar sedan an-dra världskrigets. Det finns mycket litteratur på områdena, men merparten av de publicerade resultaten behandlar enbart grovt förenklade modeller, och därför är tillgången på publikationer där metoderna applicerats i en mer realistisk modell begränsat. I denna rapport behandlas en olinjär simuleringsmodell av en jaktrobot som styrs med stjärtfenor och har sex frihetsgrader. Genom en rad antaganden och förenklingar erhålls en linjäriserad modell av missilen, vilket sedan används för implementering av fem styrlagar och två styrautomater. Styr-lagarna är alla baserade på en linjäriserad kollisionsgeometri och styrautomaterna är baserade på modellprediktiv styrning (MPC). Båda styrautomaterna använder linjärkvadratisk MPC, där den ena påstås vara mer robust gentemot modellfel. Styrlagarna och -automaterna utvärderas ur ett prestandaperspektiv med fokus på bomavstånd i fyra realistiska genskjutningsscenarier med ett rörligt mål. Resultaten visar att båda styrautomaterna presterar lika bra, och att de styrlagar med mer information om målets position/hastighet/acceleration generellt presterar bättre, men att de för vissa skjutfall får en väsentligt längre flygtid. Slutsatserna är att förenklingarna och antagandena i linjäriseringen är välgrundade, och att utmaningarna i missilstyrning inte ligger i utformning av styrlag/-automat, utan förmodligen i målsökningen. Därför föreslås det slutligen att framtida arbete bl. a. inkluderar mätbrus och störningar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-188897 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Sefastsson, Ulf |
| Publisher | KTH, Optimeringslära och systemteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-MAT-E ; 2016:38 |
Page generated in 0.0032 seconds