In this dissertation, the generalized solutions to the weighted optimal homing guidance problem with a first-order system lag in order to consider a system lag effect are proposed. The optimal guidance laws using various weighted cost functions have been considered to improve the guidance performance in the specific guidance operation. And recently, the lag-free generalized weighted optimal guidance law(GW-OGL)s were proposed. In some cases, system performance can’t be good by not considering system lag. So the general-ized weighted optimal guidance law in consideration of an autopilot lag is required. For the necessity, the generalized optimal solution for an arbitrary weighting function considering a first-order system lag is derived for an interception to a target. And the generalized weighted optimal solution with an impact angle constraint in consideration of a first-order system lag is derived. The proposed solutions are discussed about whether the proposed guidance laws are the general solutions. After substituting a specific weighing function into the generalized weighting function, whether the solution is identical to the previous optimal result with specific weighting function is checked. Then we can know that the proposed guidance laws are the generalized formu-lations of the weighted optimal guidance in consideration of an autopilot lag. In this dissertation, we show the examples using the generalized weighted optimal guidance laws. The first example is ATGM trajectory. The ATGM trajectory demands an altitude hold mode. The proposed guidance law is applied to the specific trajectory of ATGM. We can confirm the trajectory shaping performance of the proposed guidance law from simulations. The next example is the guidance law against high speed target. To effectively intercept a high speed target, the guidance law providing an appropriate guidance command against the loss of maneuverability and taking into account the system lag effect is required. The superiority of the proposed guidance law from compared with some other guidances and the necessity of the guidance law design in consideration of the system lag are confirmed.
본 논문에서는 시스템 지연을 고려한 일반화된 가중함수의 최적유도법칙을 제안한다. 제안된 최적유도법칙은 적절한 가중함수 설계를 통해 사용자가 원하는 유도탄의 궤적을 성형할 수 있고, 오토파일롯 1차 지연을 고려함으로 인해 시스템 지연으로 인한 성능저하를 막을 수 있다.
지난 수년간 목적함수에 특정 가중함수를 적용하는 최적유도법칙 연구가 특정 목적을 위한 유도법칙 설계 방법으로 연구되어 왔다. 특히 최근에는 일반화된 가중함수를 이용한 최적유도법칙이 제안되었고, 이러한 일반화된 가중함수를 이용한 최적유도법칙은 사용자의 목적에 맞는 적절한 가중함수만의 설계로 최적유도법칙을 설계할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 기존의 일반화된 가중함수를 이용한 최적유도법칙은 시스템 지연을 고려하지 않았다. 실제 교전상황에서 시스템 지연은 유도탄 성능에 저하 시킬 수 있다. 특히 종말 호밍시간이 짧고 정밀한 유도가 요구되는 경우에는 반드시 시스템 지연을 고려해야 한다. 본 논문에서는 표적조우뿐만 아니라 특정 조우각 제한조건을 만족하는, 시스템 지연을 고려한 일반화된 가중함수의 최적유도법칙을 제안한다.
본 논문에서는 우선 시스템 지연을 고려한 일반화된 가중함수의 최적유도법칙을 설계한다. 그리고 제안된 유도법칙이 일반화된 유도법칙을 확인하기 위해, 일반화된 가중함수에 특정함수를 적용하고 이를 해석적인 방법을 통해 기존 특정함수의 최적유도법칙과 일치함을 확인한다. 또한 제안된 유도법칙의 실용성 및 우수성을 확인하기 위해 실제 사례에 적용한 결과를 제시한다. 첫 번째 적용사례는 대전차유도무기이다. 대전차유도무기는 에너지 소모의 최적화와 목표물에 대한 파괴력을 높이기 위해 중기유도단계에서 고도유지궤적으로 비행하게 된다. 이러한 대전차유도무기의 궤적 요구조건을 만족하는 최적유도법칙 설계를 위해 적절한 가중함수를 설계하고 이를 본 논문에서 제안하는 일반화된 최적유도법칙에 적용한다. 그리고 기존 대전차유도무기에서 적용되는 유도법칙과의 비교를 통해 제안된 유도법칙의 우수성을 확인한다. 두 번째 적용사례는 탄도탄과 같은 초고속 비행체를 요격하기 위한 유도탄에 적용된 사례이다. 초고속 목표물과의 교전은 대부분 고도가 높은 곳에서 발생하므로 인해 공력에 의한 기동에 제한을 받고 종말 호밍시간이 매우 짧은 것이 특징이다. 이러한 제한조건을 고려한 가중함수를 설계하고 이를 본 논문에서 제안하는 일반화된 최적유도법칙에 적용한다. 그리고 다양한 시뮬레이션을 통해 제안된 최적유도법칙의 우수성을 확인한다.
