Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
12
1
gregorian
2017
3
1
17
1
online
1
fulltext
fa
بهینه سازی مانور انتقال مداری هم صفحه تراست کم با استفاده از راهکار کنترل بهینه فازی
Optimization of Planar Low-Thrust Orbit Transfer Maneuver via Fuzzy Optimal Control Approach
در این مقاله، مسئله مانور انتقال مداری کمینه زمانی همصفحه با تراست کم با رهیافت کنترل بهینه فازی حل شده است. معادلات دینامیک مسیر برای مدارهای شبهدایروی به فرم گوسی از دسته معادلات لاگرانژ بیان میشود. با استفاده از تکنیک میانگینگیری تحلیلی، فرم مطلوب معادلات دینامیکی مسئله انتقال مداری همصفحه با بزرگی شتاب ثابت حاصل میشود. پس از آن با استفاده از روش گسستهسازی اولر، تمامی معادلات دینامیکی تفاضلی، تابع عملکرد و قیود پایانه مسیر در یک فرم گسسته بیان میشوند. با استفاده از مفهوم تابع عضویت فضای فازی، مسئله کنترل بهینه کلاسیک مبتنی بر تابع عملکرد و قیود پایانه مسیر همراه با عدم قطعیت و نامعینی، تماما به فضای فازی منتقل میشوند. سپس با معرفی متغیرهای کمکی تمامی روابط نامساوی به شروط تساوی تغییر مییابند. در ادامه به کمک راهکار بلمن-زاده مسئله کنترل بهینه به یک مسئله بهینه-سازی پارامتری تبدیل میشود که برای حل آن از روش بهینهسازی لاگرانژ استفاده میشود. در نهایت دستگاه معادلات جبری غیرخطی حاصل از تشکیل شروط لازم بهینگی با روش برنامهریزی غیرخطی حل میشود. صحت سنجی نتایج حاصل از حل عددی بهینه فازی با نتایج تحلیلی دردسترس نشان از کارآمدی راهکار ذکرشده در بهینه سازی یک مسیر انتقال مداری در حضور عدم قطعیت و نامعینیها دارد. اگرچه رویکرد کنترل بهینه فازی در زمره روشهای حل مستقیم مسائل کنترل بهینه فازی جای میگیرد، اما از معایب آنها نظیر نفرین ابعادی و حجم محاسباتی سنگین به دور بوده و با بهکارگیری رویکرد فازی و تجربیات خبره حل مسئله میتواند سادهتر نیز حاصل شود.
In this paper, minimum-time low-thrust planar orbit transfer problem is solved by fuzzy optimal control. Trajectory dynamic restricting assumptions and using analytical averaging method, the governing equations of orbit transfer problem in its desired form with constant acceleration magnitude is achieved. Then, using Euler discretization method, the whole differential dynamic equations, performance function and transversality conditions are represented in a discrete form. Calling membership function concept of fuzzy environment, this algorithm transfers classical optimal control including performance index and trajectory transversality conditions associated with uncertanities to fuzzy environment. Thereafter, introducing slack variables all the inequalities change to equality conditions. Applying Bellman-Zadeh approach, optimal control problem turns to parameter optimization problem which then is solved by Lagrange multipliers technique. Finally, solving the set of nonlinear algebraic equations made by optimality necessary conditions simultaneously is achieved by nonlinear programming method. Numerical fuzzy optimal control results are validated with available analytical results which show the priorities of this method in orbit transfer trajectory optimization in presence of uncertainities. FOC approach is categorized into direct methods for solving optimal control problems, while it is far from their defects e.g. curse of dimensionality and burdensome computational load so that it applies fuzzy approach and expert knowledge to simply solve the problems.
مانور انتقال مداری همصفحه,مسئله کمینه زمانی,کنترل بهینه فازی,قیود پایانه مسیر
Planar Orbit Transfer Problem,Minimum-Time Problem,Fuzzy Optimal Control,Transversality Condition
1
10
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-12312-1&slc_lang=fa&sid=15
Amir Reza
Kosari
امیررضا
کوثری
1003194753284600231692
1003194753284600231692
Yes
استادیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
Seyed Aliakbar
Razavi
سید علی اکبر
رضوی
1003194753284600231693
1003194753284600231693
No
دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
Hadi
Jahanshahi
هادی
جهانشاهی
1003194753284600231694
1003194753284600231694
No
دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران