هدایت بهینه وسیله بازگشتی به جو براساس بهینه‌سازی مسیر برخط

Document Type : Original Article

Author

Mechanical Engineering; Ghilan University

10.22034/jast.2020.119917

Abstract

در مقاله حاضر، روشی نوین برای هدایت بهینه فاز بازگشت به جو پیشنهاد می‎گردد. این روش هدایت مبتنی بر بهینه‎سازی مسیر لحظه‎ای و برخط می‎باشد که در آن، فرامین بهینه هدایت از حل متوالی مسائل کنترل بهینه بدست می‎آیند. به منظور حل سریع و برخط مسائل کنترل بهینه، از رویکردی ترکیبی مشتمل بر مفاهیم همواری دیفرانسیلی، منحنی‎های بی‎اسپیلاین، هم‎نشانی مستقیم و برنامه‎ریزی‎غیرخطی استفاده می‎شود. با انجام فرآیند بهینه‎سازی مسیر در قالب یک حلقه بسته کنترلی و پیاده‎سازی قواعد کنترل افق پسین، می‎توان پاسخ‎های حلقه باز کنترل بهینه را به شرایط لحظه‎ای جسم و هدف وابسته کرد. در این حالت، می‎توان فرامین هدایت را براساس توابع هدف و قیود متنوعی تولید نمود و عدم قطعیت‎های مدل را با واردنمودن شرایط لحظه‎ای وسیله به بخش بهینه‎سازی‎کننده مسیر درنظرگرفت. به منظور نشان‎دادن قابلیت‎های روش هدایت پیشنهادی، مثالی عددی از هدایت یک جسم بازگشتی در حضور عدم قطعیت‎های مدل ارائه می‎شود.

Keywords


Article Title [فارسی]

هدایت بهینه وسیله بازگشتی به جو براساس بهینه‌سازی مسیر برخط

Author [فارسی]

  • رضا جمیل نیا
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان
[1]    Shneydor N. A., Missile Guidance and Pursuit: Kinematics, Dynamics, and Control, Horwood Publishing, Chichester, England, 1998.
[2]    Palumbo N. F., Blauwkamp R. A., and Lloyd J., “Modern Homing Missile Guidance Theory and Techniques”, Johns Hopkins APL Technical Digest, vol. 29, no. 1, pp. 42-59, 2010.
[3]    Contensou P., “Contribution á l’Etude Schematique des Trajectories Semi-Balistique á Grand Portée”, Communication to Association Technique Maritime et Aeronautique, 1965.
[4]    Eisler G. R. and Hull D. G.,0 “Guidance law for hypersonic descent to a point”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, AIAA, vol. 17, no. 4, pp. 649-654, 1994.
]5[    ر. اسماعیل‎زاده، «هدایت نزدیک بهینه ورود به جو با استفاده از رویکرد معکوس»، رساله دکتری، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، 1386.
[6]    Naghash A., Esmaelzadeh R., Mortazavi M., and Jamilnia R., “Near Optimal Guidance Law for Descent to a Point Using Inverse Problem Approach”, Journal of Aerospace Science and Technology, Elsevier, vol. 12, pp. 241-247, 2008.
[7]    VonStryk O., “Numerical Solution of Optimal Control Problems by Direct Collocation”, International Series of Numerical Mathematics, Birkhauser Verlag, 1993.
[8]    Betts J. T., “Survey of Numerical Methods for Trajectory Optimization”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, AIAA, vol. 21, no. 2, pp. 193-207, 1998.
]9[    ر. جمیل‎نیا، «توسعه روش برخط ترکیبی برای بهینه‎سازی مسیر»، رساله دکتری، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، 1390.
[10]  Seywald H., “Trajectory Optimization based on Differential Inclusion”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, AIAA, vol. 17, pp. 480-487, 1994.
[11]  Fliess M., Levine J., Martin P., and Rouchon P., “Flatness and Defect of Nonlinear Systems”, International Journal of Control, vol. 61, pp. 1327-1361, 1995.
[12]  De Boor C., A Practical Guide to Splines, Springer, 1978.
[13]  Betts J. T., Practical Methods for Optimal Control and Estimation Using Nonlinear Programming, 2nd ed., Society for Industrial and Applied Mathematics, 2010.
[14]  Wächter A., “An Interior Point Algorithm for Large Scale Nonlinear Optimization with Applications in Process Engineering”, Ph.D. dissertation, Carnegie Mellon University, Pennsylvania, 2002.
[15]  Jadbabaie A., “Nonlinear Receding Horizon Control: A Control Lyapunov Function Approach”, Ph.D. dissertation, California Institute of Technology, Pasadena, 2001.
[16] Milam M. B., “Real-Time Optimal Trajectory Generation for Constrained Dynamical Systems”, Ph.D. dissertation, California Institute of Technology, Pasadena, 2003.