مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

برنامه‌ریزی مسیر پروازی ارتفاع-مقید هواپیما در مانور تعقیب موانع زمینی

نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 استادیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
چکیده
در مقاله حاضر، مسئله طراحی مسیر یک وسیله پرنده به‌منظور اجتناب از برخورد با عوارض زمینی و با قید محدود بودن دامنه ارتفاع در یک دالان پروازی متأثر از شکل پستی و بلندی‌های زمین مورد بررسی قرار گرفته‌است. به منظور بهبود قابلیت تعقیب پذیری مسیر طراحی شده، باتوجه به ویژگی‌های عملکردی وسیله پرنده، اثر دو پارامتر عملکردی بیشینه نرخ صعود و بیشینه نرخ افزایش زاویه مسیر پرواز وسیله پرنده در الگوریتم حل وارد شده‌است. در این راستا، کمی‌سازی معیار عملکرد سیستم، طی تعریف تابع‌های هزینه مختلف جهت کمینه‌سازی زمان عملیات، تلاش کنترلی و شتاب عمودی وارد بر وسیله پرنده انجام پذیرفته است. مدل‌سازی ریاضیاتی عوارض زمینی که به عنوان خط سیر مکانی تهدید محسوب می شود از راهکار چند‌جمله‌ای توانی جهت هموارسازی پیاده‌سازی‌ شده‌است. در نهایت جهت حل مسئله از تئوری کنترل بهینه و راهکار برنامه‌ریزی غیرخطی استفاده شده ‌است. ارزیابی مطالعات موردی و شبیه‌سازی‌های عددی صورت پذیرفته مؤید کارایی راهکار پیشنهادی برای حل مسئله برنامه‌ریزی مسیر در مانورهای پروازی با الزام ارتفاع پایین جهت تعقیب و اجتناب از خطرات مستقیم و غیر مستقیم محیطی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Aircraft Trajectory Planning with an Altitude-Bound in terrain-following flight

نویسندگان English

Seyed Iman Kassaei 1
Amirreza Kosari 2
1 Teran University
چکیده English

In the present paper the problem of designing a flying vehicle trajectory to avoid the collision with Terrain by limiting the flight range in a flight corridor influenced by the shape of the terrain has been investigated. In order to improve the traceability of the designed trajectory, considering the performance characteristics of the aircraft, the effect of two performance parameters including of the maximum rate of climb and the maximum increasing rate of the flight path angle, are considered in the solution algorithm. In this regard, the quantification of the system performance, has been implemented during the definition of different cost functions to minimize the operating time, control effort and vertical acceleration imposing on the aircraft. Mathematical modeling of the terrain which is considered as the route location of the threat, has been implemented using a power polynomial solution for smoothing. Finally, optimal control theory and nonlinear programming approach are utilized to solve the defined problem. The evaluation of case studies and numerical simulations confirmed the effectiveness of the proposed approach to solve the planning problem in flying maneuvers with low altitude requirements for follow and avoidance of direct and indirect environmental hazards.

کلیدواژه‌ها English

Trajectory Planning
Terrain Following (TF)
Terrain Avoidance (TF)
Optimal control Flight corridor