تحلیل سینماتیک معکوس، مدل سازی دینامیکی و کنترل یک سکوی سه درجه آزادی ردیاب اهداف هوایی

در این مقاله به معرفی یک سکوی ردیابی اهداف هوایی با قابلیت تعقیب در تمام نقاط فضای سه بعدی تهدید پرداخته شده است. سکوهای دو درجه آزادی مرسوم که برای ردیابی اهداف هوایی مورد استفاده قرار می گیرند، به دلیل وجود تکینگی در فضای کاری، قادر به ردیابی برخی از مسیرهای حرکتی اهداف نیستند. برای رفع این مشکل، در این پژوهش استفاده از یک سکوی سه درجه آزادی پیشنهاد شده است. استفاده از درجه ی آزادی افزونه در سکوی ردیابی باعث کاهش سرعت و شتاب زاویه ای مورد نیاز در مفاصل طی فرآیند ردیابی و مانورپذیری بهتر سکو می شود. چالشی که سکوی افزونه ی پیشنهاد شده با آن روبروست، وجود بی شمار دسته جواب برای حل مساله ی سینماتیک معکوس است. برای حل این چالش، روشی تحلیلی با قابلیت دستیابی به یک دسته جواب یکتا پیشنهاد شده است. در ادامه مدل دینامیکی سکو به روش اویلر-لاگرانژ استخراج و صحت سنجی آن با استفاده از یک نرم افزار مدل سازی انجام شده است. به منظور ارزیابی عمکرد سکوی سه درجه آزادی در ردیابی اهداف با مسیر نامشخص، از دو کنترل کننده ی تناسبی-انتگرالی-مشتقی و تنظیم کننده ی مربعی خطی استفاده شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی ها، کارآمدی درجه ی آزادی افزونه و سادگی فرآیند کنترل برای ردیابی هر مسیر پیچیده حرکتی با استفاده از کنترل کننده های مرسوم تایید شده است.