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誘導制御arXiv:2606.02872

終端時間と角度制約を伴う非線形迎撃誘導則

Terminal Time and Angle-Constrained Nonlinear Intercept Guidance

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迎撃ミサイルの横加速度のみを用いて、着弾時間と着弾角度を同時に制御する階層スライディングモード誘導則を提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 本論文は、interceptorのlateral accelerationのみを制御入力として、impact timeとimpact angleを同時に制御する問題を扱う。 - 単一入力のため非線形運動学はunderactuatedとなり、guidance lawの設計が困難である。 - この課題に対し、hierarchical sliding mode-based guidance lawを開発し、二つのterminal constraintsを同時に調整する。 - 提案アーキテクチャは二層のsliding manifoldから成る。 - 第一層はimpact timeとimpact angleの誤差ダイナミクスに対応する二つのsub-sliding surfaceで構成される。 - 第二層は二つのsub-surfaceを組み合わせたcomposite sliding manifoldを導入する。 - さらにvariable-gain adaptive guidance lawを設計し、stationary targetに対する時間・角度制約付きinterceptionを保証する…

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のguidance lawはimpact timeとimpact angleの同時制御を単一のlateral accelerationで行う際、underactuated系の非線形性により設計が複雑であった。 - 本論文はhierarchical sliding mode制御を導入し、二つのterminal constraintsを階層的に扱うことでこの問題を克服する。 - 具体的な先行研究との比較は要旨からは不明。 - 提案手法はvariable-gain adaptive guidance lawにより、stationary targetだけでなくconstant velocity targetへの拡張も可能とした点が特徴。

3. 技術・手法の肝は?

- 単一のlateral accelerationを唯一の制御入力として用いる。 - 非線形engagement kinematicsはunderactuatedである。 - hierarchical sliding mode-based guidance lawを採用。 - 二層のsliding manifold構造:第一層はimpact timeとimpact angleの誤差ダイナミクスに対応する二つのsub-sliding surface。 - 第二層はそれらを統合するcomposite sliding manifold。 - variable-gain adaptive guidance lawを設計し、時間・角度制約付きinterceptionを保証。 - stationary targetからconstant velocity targetへ拡張。

4. どうやって有効だと検証した?

- 様々なengagement scenarioに対するsimulationを実施。 - 提案手法の有効性を検証。 - 具体的な評価指標や比較対象は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 単一制御入力によるunderactuated系の制御課題を階層的sliding modeで解決。 - stationary targetとconstant velocity targetへの適用を議論。 - 限界や今後の課題、他のguidance lawとの比較については要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。 - 同分野の関連手法として、sliding mode control、impact time control guidance、impact angle control guidance、adaptive guidance lawなどが挙げられる。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Shivam Bajpai, Abhinav Sinha

分類: eess.SY, cs.MA, cs.RO, cs.SY

原文アブストラクト

This paper considers the problem of simultaneously controlling an interceptor's impact time and impact angle using its lateral acceleration as the sole control input. With a single control input, the nonlinear engagement kinematics is inherently underactuated, which complicates guidance law synthesis. To overcome this challenge, a hierarchical sliding mode-based guidance law is developed to concurrently regulate the two terminal constraints. The proposed architecture consists of a two-layer sliding manifold. The first layer comprises two sub-sliding surfaces corresponding to the impact time and impact angle error dynamics, respectively, while the second layer introduces a composite sliding manifold that combines the two individual sub-surfaces. Then, a variable-gain adaptive guidance law is designed to ensure time and angle-constrained interception against a stationary target, which is further extended to intercept a constant velocity target. Simulations are conducted for various engagement scenarios to attest to the efficacy of the proposed approach.

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