مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تدوین یک الگوریتم مشارکتی برای طراحی مسیر بهینه اجسام بازگشت پذیر

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر-دانشکده هوا فضا
2 دانشجوی دکتری / دانشگاه صنعتی خواجه نصیر، دانشکده هوافضا
چکیده
این مقاله، روش جدیدی در طراحی مسیر حرکتی بهینه را معرفی می سازد. در این روش مشارکتی، ویژگیهای مطلوب روشهای مدرن بهینه سازی در کنار دقت بالای روشهای گرادیان پایه در یک ساختار بهینه سازی دو لایه به کار گرفته می شود. لایه اول برای رفع کامل وابستگی به شرایط اولیه، سه الگوریتم مدرن بهینه سازی را به کار می گیرد. این سه الگوریتم در قالب ساختاری با تبادل متقابل اطلاعات، جستجوی جامعی را در فضای حل به انجام می رساند. روش مورد استفاده در خانواده روشهای پرتاب قرار می گیرد و برای افزایش کارایی آن، مدل جامعی برای بیان پروفیل کنترلی به کار گرفته می شود. استفاده از الگوی به کار برده شده، نرخ همگرایی را بهبود داده و امکان دستیابی به یک حل اولیه مطلوب در حداقل زمان را فراهم می آورد. نتیجه نهایی این لایه، به لایه دوم بهینه سازی داده می شود. در این لایه با بهره گیری از نتایج حاصله از لایه داخلی، یک روش از مجموعه روش های بر هم نشانی مستقیم، موسوم به روش شبه طیفی گاوس-رادو مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار در نظر گرفته شده، بازدهی روش شبه طیفی در دستیابی به پاسخ نهایی را بهبود بخشیده و دقت و سرعت حل مساله را ارتقاء می دهد. پس از ارزیابی الگوریتمهای بهینه سازی هر دو لایه، مساله بازگشت به جو یک کپسول فضایی مورد بررسی قرار گرفته و اثر تغییر قیود بر میزان حرارت جذب شده مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Developing a hybrid algorithm to design the optimal trajectory of reentry vehicles

نویسندگان English

Jafar Roshanian 1
Ali Reza Alemi Naeeni 2
2 PHD candidate, Faculty of aerospace engineering, Khaje Nasir University of technology
چکیده English

Optimal trajectory planning is an important task which is required in most of guidance missions. This paper introduces a new method that utilizes the most important characteristics of global optimization methods along with a new gradient-based method in a two layered scheme for the trajectory planning. In the first layer to construct a convenient shooting method based algorithm, some of the most important global methods of optimization are used in an information transform structure. Exchanging the information between selected algorithms helps for increasing the efficiency of problem solving. To do this, a comprehensive model for parameterization of the control history is introduced which allows the method to search for the best profile in a variety of different profiles. Results of this layer are transformed to the second layer that uses one of direct methods of solving the optimal control problems. This gradient based method named Radau pseudospectral method using of the results of global methods, completes the optimization process. Finally, developed algorithm is used to find the optimal trajectory of a reentry capsule and effects of the path constraint values on the total heat absorbed is investigated.

کلیدواژه‌ها English

hybrid optimization
shooting method
Reentry
Radu pseudospectral