علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

روش کنترل بهینه برای تعیین مسیر بهینه موشک ماهواره‌بر، برپایه جرم بار محموله ماکزیمم

نویسندگان
چکیده
در این مقاله به یافتن مسیر بهینه موشک ماهواره‌بر با هدف بیشینه‌سازی بار محموله پرداخته شده‌است. در ابتدا به مدل‌سازی کامل حرکت موشک پرداخته می‌شود که شامل؛ مدل‌سازی محیط، اتمسفر، جاذبه و شکل زمین، مدل‌سازی جرمی، مدل‌سازی معادلات حرکت و در نهایت مدل‌سازی ضرایب آیرودینامیکی موشک است.سپس مراحل تدوین یک روش طراحی بهینه به‌کمک تئوری کنترل بهینه شرح داده‌ می‌شود. با استفاده از حساب تغییرات، مدل‌سازی ریاضی مسائل بهینه‌سازی، منجر به خلق یک مساله شرایط مرزی دو نقطه‌ای مجزا می‌شود و برای حل آن‌ از روش‌های عددی و از جمله روش سریع‌ترین سقوط استفاده می‌شود. در نهایت نرم‌افزاری تهیه شده‌است که در آن با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه و حل عددی سریع‌ترین سقوط، مسیر بهینه موشک ماهواره‌بر، تعیین می‌‌شود. یکی از شرایط جالب توجه در این مقاله، آن است که تعدادی از متغیرها هم به‌عنوان متغیر حالت و هم کنترل ظاهر شده‌اند. بنابراین در این‌جا متغیرهای حالت به دو دسته متغیرهای حالت کند، شامل متغیرهایی که فقط متغیر حالت‌اند و متغیرهای حالت سریع شامل متغیرهایی که هم متغیر حالت و هم متغیر کنترلی‌اند، تقسیم می‌شوند. حل این نوع مساله کنترل بهینه در این مقاله ارائه شده‌است.
کلیدواژه‌ها

[1] شاه میرزایی جشوقانی، صدیقه و نصرت اللهی، مهران. «روش مهندسی برای تعیین مسیر بهینه موشک بالستیک بر پایه برد ماکزیمم» هفتمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، اسفند 1386.
[2] Regan, F. j., Reentry Vehicle Dynamics، (AIAA Education Series), Published by American Institute of Aeronautics and Astronautics, INC، 1984.
[3] شاه میرزایی جشوقانی، صدیقه و نصرت اللهی، مهران. «طراحی و بهینه سازی برنامه مسیر موشک کاهواره بر چند مرحله ای سوخت مایع و دارای بوستر.» دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا، اسفند 1386.
[4] Waldron, W. M., “Optimal Vertical Plane Booster Guidance Including Pitch Dynamics,” Dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy, Blacksburg, Virginia، April 1996.
[5] Park, S. Y., “Optimization and Guidance of Ascent Trajectories with Inequality Constraints,” Texas A & M University, A Dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy, May 1996.
[6] Kirk, D. E., Optimal Control Theory and Introduction, Prentic-Hall, 1970.
[7] Roskam, J., Advanced Flight Dynamic, First Edition, NewYork, Roskam Aviation and Engineering Corporation, 1979.

  • تاریخ دریافت 21 خرداد 1393
  • تاریخ بازنگری 26 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395