Розробка моделей програмного польоту для розрахунку траєкторій при проектуванні тактичних і зенітних керованих ракет

Автор(и)

  • Антон Миколайович Чубаров Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, Україна https://orcid.org/0000-0002-3648-7127

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225594

Ключові слова:

ракета, модель програмного польоту, траєкторія польоту, оптимізація, оптимальна траєкторія, розрахунок

Анотація

Розроблено ряд моделей програмного польоту, призначених для проведення розрахунків з оптимізації траєкторій при проектуванні тактичних і зенітних керованих ракет. Розроблені моделі засновані на визначенні взаємопов’язаних програмних значень висоти і кута нахилу траєкторії польоту в залежності від дальності, які мають між собою диференційний зв’язок. Поєднання програм висоти польоту та кута нахилу траєкторії дозволяє змоделювати стійкий політ керованої ракети у розрахункову кінцеву точку із використанням методів пропорційного керування.

За допомогою оцінки якості апроксимації розробленими моделями траєкторій польоту зенітних керованих ракет, отриманих із застосуванням інших відомих моделей, показана хороша відповідність розроблених моделей фізиці польоту. Отримана похибка апроксимації складає менше 5 %, що говорить про хорошу відповідність розроблених моделей фізиці польоту.

За допомогою проведення оптимізації траєкторій польоту зенітної керованої ракети доведені відповідність розроблених моделей програмного польоту цільовому призначенню і перевага над найбільш розповсюдженими відомими моделями. У більшості розглянутих розрахункових випадків отримано покращення значення цільової функції до 2,9 %. Оптимізація траєкторій проводилась за допомогою генетичного алгоритму.

Розроблені моделі мають простий алгебраїчний вигляд і невелику кількість управляючих параметрів, представлені у готовій для застосування формі і не потребують доопрацювання під конкретну задачу. Це дозволяє без особливих витрат часу впровадити їх у практику проектування для пришвидшення розрахунків оптимальних проектних параметрів та оптимальних траєкторій польоту тактичних і зенітних керованих ракет

Біографія автора

Антон Миколайович Чубаров , Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара

Аспірант

Кафедра проектування та конструкцій

Посилання

  1. Surface-to-air missile. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Surface-to-air_missile
  2. Tactical ballistic missile. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Tactical_ballistic_missile
  3. Golubev, I. S., Svetlov, V. G. (Eds.) (2001). Proektirovanie zenitnyh upravlyaemyh raket. Moscow: Izd-vo MAI, 732.
  4. Lee, E. B., Marcus, L. (1967). Foundations of Optimal Control Theory. John Wiley & Sons, 576.
  5. Wang, F. B., Dong, C. H. (2013). Fast Intercept Trajectory Optimization for Multi-stage Air Defense Missile Using Hybrid Algorithm. Procedia Engineering, 67, 447–456. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.12.045
  6. Pharpatara, P., Pepy, R., Herisse, B., Bestaoui, Y. (2013). Missile trajectory shaping using sampling-based path planning. 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. doi: https://doi.org/10.1109/iros.2013.6696713
  7. Romanova, I. K. (2017). Traektorii poleta letatel'nyh apparatov. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana, 152.
  8. Phillips, C. L., Parr, J. M. (2011). Feedback Control Systems. Pearson.
  9. Romanova, I. K. (2014). Matematicheskie modeli upravlyaemogo dvizheniya letatel'nyh apparatov. Moscow: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 112.
  10. Yanushevsky, R. T. (2018). Modern missile guidance. CRC Press, 341. doi: https://doi.org/10.1201/9781351202954
  11. Zaikang, Q., Defu, L. (2019). Design of Guidance and Control Systems for Tactical Missiles. CRC Press, 254. doi: https://doi.org/10.1201/9780429291203
  12. Darkin, I. I. (1973). Osnovy proektirovaniya bespilotnyh letatel'nyh apparatov s uchetom ekonomicheskoy effektivnosti. Moscow: Mashinostroenie.
  13. Subchan, S. (2007). Trajectory Shaping of Surface-to-Surface Missile with Terminal Impact Angle Constraint. Makara Journal of Technology, 11 (2), 65–70. doi: https://doi.org/10.7454/mst.v11i2.527
  14. Mohamadifard, A., Naghash, A. (2011). Midcourse Trajectory Shaping for Air and Ballistic Defence Guidance, Using Bezier Curves. JAST, 8 (2), 87–95.
  15. Vinh, N. X., Busemann, A., Culp, R. D. (1980). Hypersonic end planetary entry flight mechanics. University of Michigan Press, 367.
  16. Kleijnen, J. P. C. (2008). Design and Analysis of Simulation Experiments. Springer Science+Business Media. doi: https://doi.org/10.1007/978-0-387-71813-2
  17. Montgomery, D. C., Peck, E. A., Vining, G. G. (2012). Introduction to linear regression analysis. John Wiley & Sons, 672.
  18. Tofallis, C. (2015). A better measure of relative prediction accuracy for model selection and model estimation. Journal of the Operational Research Society, 66 (8), 1352–1362. doi: https://doi.org/10.1057/jors.2014.103
  19. De Myttenaere, A., Golden, B., Le Grand, B., Rossi, F. (2016). Mean Absolute Percentage Error for Regression Models. Neurocomputing, 192, 38–48. doi: https://doi.org/10.1016/j.neucom.2015.12.114

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-26

Як цитувати

Чубаров , А. М. (2021). Розробка моделей програмного польоту для розрахунку траєкторій при проектуванні тактичних і зенітних керованих ракет. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(4 (109), 21–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225594

Номер

Том 1 № 4 (109) (2021): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Антон Николаевич Чубаров

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.