Artillery-Missile System Control Under Disturbances Conditions Using a Modified Computed Torque Control Method

The paper addresses the issue of remote control of a artillery-missile system when the system is affected by dynamic and kinematic disturbances. The dynamic disturbances analysed in the paper includes disturbances from shots fired while kinematic disturbances are excitation related to the motion of the base on which the system is installed. The object of the study is a system model based on the ZU-23-2MR artillery-missile system produced and operated in Poland, designed to combat lightly armoured air, naval and ground targets. Once the system model and the assumed disturbance types are discussed, further in the paper the system control in azimuth and elevation angular position is analysed. Computed torque control with additional corrective components is presented. A certain inertia in system drive models is also adopted. Additionally, uncertainty of model identification is assumed, i.e. object control parameters are different from the parameters of the model which serves as basis for calculating the control parameters. Differences in weights, mass moments of inertia and friction torques arising in the system's drive elements are taken into account. The last part of the paper includes an analysis of the speed of target interception and precision of tracking a manoeuvring aerial target with the interference affecting the system. It was assumed that the system is located on a ship, therefore kinematic disturbances are related to the ship's movement on the sea waves, as well as dynamic disturbances are related to firing the weapon. All simulations were performed in the Scilab environment for a non-linear model of the system. Essential results are shown in a graphical form.

W pracy zajęto się zagadnieniem sterowania zdalnie sterowanym zestawem artyleryjsko-rakietowym w warunkach oddziaływania na zestaw zakłóceń dynamicznych i kinematycznych. Do analizowanych w artykule zakłóceń dynamicznych należy zaliczyć zakłócenia pochodzące od strzałów, zaś zakłócenia kinematyczne stanowią zakłócenia związane z ruchem podstawy, na której posadowiony jest zestaw. Obiekt badań stanowi model zestawu oparty o stosowany i produkowany w Polsce zestaw artyleryjsko-rakietowy typu ZU-23-2MR, który przeznaczony jest do zwalczania lekko opancerzonych celów powietrznych, nawodnych i lądowych. Po omówieniu modelu zestawu jak i modelu przyjętych zakłóceń, w dalszej części pracy poddano analizie układ sterowania położenia kątowego w azymucie i elewacji wyżej wymienionego zestawu. Przedstawiono sterowanie oparte o metodę dynamiki odwrotnej z dodatkowymi członami korygującymi. Przyjęto także pewną inercję w modelach napędu układów. Dodatkowo, założono niepewność identyfikacji modelu, tj. parametry obiektu sterowania są różnie od parametrów modelu, który stanowi podstawę do obliczenia wartości sterujących. Uwzględniono przy tym różnicę w masach, masowych momentach bezwładności oraz momentach tarcia powstających w układach napędowych zestawu. Ostatnia część pracy obejmuje analizę szybkości przechwycenia i dokładności śledzenia manewrującego celu powietrznego przy działających na zestaw zakłóceniach. Założono, że zestaw znajduje się na okręcie, pojawiają się zatem zakłócenia kinematyczne związane z ruchem okrętu na fali morskiej, a także zakłócenia dynamiczne wynikające z oddawania strzałów. Wszystkie symulacje zostały przeprowadzone w środowisku Scilab i dla nieliniowego modelu zestawu. Najistotniejsze wyniki przedstawiono w postaci graficznej.