مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی هدایت حلقه بسته زیر بهینه برای سامانه‌های پرنده زیر مداری

نویسندگان
1 مدیر گروه دینامیک پرواز و مهندسی فضایی / دانشکده هوافضای دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشجوی دکتری دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این مقاله یک روش هدایت حلقه بسته جدید برای سامانه‌های زیر مداری ارایه شده است. روش پیشنهاد شده را می‌توان برای هدایت و کنترل فاز اولیه یک سامانه که در اتمسفر پرواز می‌کند استفاده کرد. در این روش، حل زیر بهینه یکپارچه سیستم هدایت و کنترل بصورت حلقه بسته انجام گردیده است. این روش هدایت زیر بهینه که به نام برنامه ریزی ایستای مدل پیش بین (MPSP) شناخته می‌شود بر پایه تئوری کنترل بهینه غیر خطی استوار بوده و از ترکیب فلسفه کنترل مدل پیش بین و برنامه ریزی پویای تقریبی بدست آمده و یک کلاسی از مسائل کنترل بهینه کراندار با محدودیت‌های نهایی را حل می‌نماید. همچنین به علت اینکه ماتریس حساسیت مورد نیاز این تکنیک به روش بازگشتی قابل محاسبه است، این روش از نظر محاسباتی بسیار کارآمد بوده و قابل استفاده برای پیاده‌سازی برخط در سامانه می‌باشد. در این مقاله معادلات دینامیکی سامانه در حضور نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی مدل شده و اثر دینامیک سرومکانیزم نیز در معادلات در نظر گرفته شده است. بعلاوه با در نظر گرفتن همزمان حلقه‌های هدایت و کنترل، حل یکپارچه‌ای از سیستم هدایت و کنترل توسط مدل شبیه‌سازی سه درجه آزادی زمین کروی ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که روش پیشنهادی هدایت حلقه بسته قادر است خطاهای مدل سازی سامانه را توسط بروزرسانی اطلاعات پرواز حذف نموده و سامانه را به نقطه مورد نظر هدایت نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Closed Loop Sub-Optimal Guidance Design for Sub-Orbital Flying Systems

نویسندگان English

Emad Jomehzadeh 1
farhad tavakoli 2
چکیده English

In this paper, a novel closed loop guidance method is provided for sub-orbital systems. The proposed method can be used in the first phase of a flying vehicle system that flies in atmosphere. In this method, sub-optimal integrated solution of control and guidance in closed-loop is developed. This Sub-optimal guidance technique has been named Model Predictive Static Programming (MPSP) that based on nonlinear optimal control theory and derived from combined philosophies of Model Predictive Control and Approximate Dynamic Programming solves a class of finite horizon optimal control problems with terminal constraints. Also because sensitivity matrices that are necessary for obtaining this solution can be computed recursively, this technique is computationally efficient and is appropriate for online implementation. In this paper, the system’s dynamic equations are modeled in the presence of aerodynamic forces and moment and the dynamic servo-mechanism effect is also assumed in the equations. Furthermore, by simultaneously considering the guidance and control loops, an integrated solution of the guidance and control system is proposed by three-degree of freedom spherical earth simulation model. Result show that proposed closed-loop guidance is able to remove modeling errors by flight data update and guide flying vehicle to the desired point.

کلیدواژه‌ها English

model predictive static programming
closed loop guidance
Sub-optimal