علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

توسعة ‌محیط طراحی یکپارچه برای برنامه‌ریزی مسیر صعود بهینه

نویسندگان
سید حسین پورتاکدوست 1
محمود فخری 2
نیما اسدیان 3
1 استاد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف
3 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
10.22034/jsst.2007.188402
چکیده
روش‌های کاربردی فعلی طراحی برنامة فراز سیستم‌های پرتاب و بالستیک چندمرحله‌ای از چند جهت دارای نقصان‌ هستند. برای بسیاری از کاربردها، برنامة فراز غالباً برای فازهای مختلف مسیر صعود به صورت جداگانه براساس دینامیک ساده‌سازی‌شدة سیستم تعیین می‌گردد، که منجر به مسیرهای غیربهینه خواهد شد. همچنین، روش‌های طراحی سعی و خطا به کمک برنامة شبیه‌سازی نیز اگرچه دقیق‌اند، اما ارضای همزمان همة محدودیت‌ها و قیود در آنها بسیار وقت‌گیر است. در این تحقیق محیطی فراهم آمده است که یک طراح مبتدی را قادر می‌سازد که برنامة فراز را به صورت یکپارچه برای تمامی مسیر صعود در سناریوهای مختلف، با ارضای همزمان محدودیت‌های مسیر و قیود مرزی انتهایی تولید کند. از آنجا که برنامة هدایت پیش‌تنظیم به‌عنوان یک برنامة حلقه‌باز شناخته شده است، روش پیشنهادشده از تئوری کنترل بهینه مبتنی بر حساب تغییرات، با لحاظ کردن دینامیک غیرخطی به همراه یک تابع عملکرد برای تعیین فرمان بهینة فراز استفاده می‌کند. ارزیابی روش پیشنهادشده از طریق کاربرد آن روی یک سیستم دومرحله‌ای بالستیک صورت گرفته است، که نتایج آن کلیة قیدهای پروازی و انتهایی مسیر را ارضا می‌کند.
کلیدواژه‌ها
سیستم چند‌مرحله‌ای
برنامة فراز
طراحی بهینه
تئوری کنترل بهینه
  1. فئودوسف و.ای.، مقدمه‌ای بر طراحی موشک، ترجمة جعفر روشنیان، حسن کریمی مزرعه‌شاهی، و مهران میرشمس، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، 1378.
  2. Malyshev Veniamin V., Aerospace Vehicle Control, Modern Theory and Application, from Instituto de Aeronautica e Espaco, Brazil, 1996.
  3. Siouris George M., Missile Guidance and Control Systems, Springer-Verlag New York, 2004.
  4. Cornelise J.W., H.F.R. Schoyer, and K.F. Wakker, Rocket Propulsion and Spacecraft Dynamics, Pitman Publications, London, 1979.
  5. Pitman G.R., Inertial Guidance, John-Wiley & Sons, 1962.
  6. Walter Markl A., “An Initial Guess Generator for Launch and Reentry Vehicle Trajectory Optimization”, PhD Thesis, Stuttgart University, 2001.
  7. اصغری س.، "بهینه‌سازی مسیر حرکت یک موشک بالستیک جهت رسیدن به برد ماکزیمم"، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1377.
  8. آقاجان س.م.، "بهینه‌سازی مسیر راکت‌های چندمرحله‌ای"، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1378.
  9. Kirk Donald E.; Optimal Control Theory, Englewoods Cliffs, NJ, Prentice-Hall, 1970.
  10. Bryson A.E., and Y.C. Ho, Applied Optimal Control, Hemisphere, New York, 1975.
  11. فخری نوشابادی م.، "طراحی برنامة فراز بهینه به روش ترکیبی"، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، 1384.
  12. Berend N., and C. Takbot; "Overview of Some Optimal Control Methods Adapted to Expendable and Reusable Launch Vehicle Trajectories", Aerospace Science and Technology, 10, 2006, 222-232.
  13. فخری نوشابادی م.، "تعیین محدودة برخورد وسیلة بازگشت به جو باL/D   کوچک به کمک شبیه‌سازی 6 درجه آزادی"، پایان‌نامة کارشناسی، دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1382.

  • تاریخ دریافت 04 مهر 1386
  • تاریخ بازنگری 06 آبان 1386
  • تاریخ پذیرش 23 آبان 1386
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1387