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Sliding Mode Control of Target Tracking System for Two Degree of Freedom Gun Turret ModelControl de modo deslizante del sistema de seguimiento de objetivos para el modelo de torreta de pistola de dos grados de libertad

Resumen

Este artículo presenta la derivación detallada del modelado de la torreta de cañón junto con la estimación del acimut ideal y los ángulos de elevación para un disparo preciso. Se desarrolla una estrategia de control para la torreta de la pistola para garantizar la capacidad de un actuador para proporcionar un par suficiente y un ángulo de disparo preciso para la plataforma y la torreta de la pistola. Se construye un modelo de motor de CC para accionar la plataforma y la torreta de la pistola con alta precisión para el ángulo de disparo de acuerdo con el ángulo objetivo deseado. El ángulo objetivo deseado está diseñado en base al movimiento de proyectil tridimensional (3D) para obtener un ángulo de disparo preciso dependiendo de las coordenadas del plano de distancia x, y y z. La estructura de control para el sistema se controla utilizando el Derivado Integral Propotional (PID) y el control de modo deslizante (SMC). Los controladores se evalúan en función del rendimiento para generar el par motor y reducir el error del sistema al rastrear el ángulo objetivo deseado con precisión. El resultado de la simulación muestra que el controlador SMC tiene ventajas de alta precisión y exactitud para seguir la trayectoria del ángulo de disparo. También se presenta una comparación entre PID y SMC para indicar la efectividad del controlador SMC en términos de rendimiento de seguimiento y precisión de disparo.

1. Introducción

La torreta del cañón es el mecanismo de un arma de fuego de proyectiles y puede ser apuntada y disparada simultáneamente en muchas direcciones. La plataforma del cañón y el mecanismo de elevación de la torreta son accionados por un sistema hidráulico. El sistema hidráulico es un sistema eficiente para fines militares para producir el movimiento de rotación de la plataforma del arma y para elevar la torreta para apuntar al objetivo. Sin embargo, el sistema tiene varias desventajas, que son el alto costo de mantenimiento, la complejidad del sistema y la eficiencia energética compensada debido a la resistencia al flujo de fluidos y a las fugas a lo largo de las transmisiones de fluidos.

Debido al inconveniente del sistema hidráulico, los investigadores militares han estado utilizando el sistema eléctrico para accionar la plataforma del cañón y la elevación de la torreta, donde se utiliza un motor eléctrico como actuador. Trabajos anteriores han dado una respuesta positiva en el uso del sistema eléctrico [1]. En la etapa inicial del desarrollo del sistema, la torreta del cañón debe ser modelada y simulada. Muchos investigadores han hecho sus modelos y simulaciones para el sistema de torreta de cañón para vehículos blindados como [2]. Para mejorar el sistema eléctrico, especialmente el motor eléctrico, se emplea una estrategia de control en el sistema.  La aplicación de la estrategia de control puede mejorar el rendimiento del sistema.

El sistema de control de la torreta del cañón es una parte imperativa del sistema de control de fuego y específicamente en su rendimiento táctico y técnico. Por lo tanto, un sistema de control eficiente produce precisión, estabilidad y velocidad de respuesta para rastrear el objetivo. Se ha realizado un trabajo considerable en el diseño del sistema de control de armas, es decir, control de estructura variable [3], control de retroceso [4], control adaptativo [5], control predictivo del modelo [6], control difuso [7] y control robusto [8].

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