به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « هدایت بهینه » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «هدایت بهینه» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • مرتضی شرفی، ناصر رهبر*، علی محرم پور، عبدالرضا کاشانی نیا

    در این مقاله، طراحی قانون هدایت بهینه با در نظر گرفتن شرایط و زمان نهایی مقید برای مرحله نهایی مسئله فرود سه بعدی بوستر یک ماهواره بر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحقیق، بررسی نحوه توسعه و افزایش قابلیت روش بسط مرتبه بالای برداری برای طراحی قانون هدایت بهینه است. این قانون نسبت به انحرافات بزرگ اولیه متغیر حالت، حساسیت حداقلی دارد و همچنین امکان پیاده سازی آنلاین آن با حداقل محاسبات در عمل وجود دارد. اثر بخشی روش بسط مرتبه بالا با شبیه سازی مونت کارلو مورد بررسی قرار گرفته است و نشان داده شد که قانون هدایت بر اساس بسط مرتبه بالای برداری نه تنها از دقت مناسبی برخوردار است بلکه می تواند جایگزین خوبی برای مسئله تعقیب مسیر نامی باشد.

    کلید واژگان: بسط مرتبه بالای برداری, کنترل بهینه غیر خطی, فرود بوستر, هدایت بهینه}
    Morteza Sharafi, Nasser Rahbar *, Ali Moharampour, Abdorreza Kashaninia

    In this paper, optimal guidance law design considering fixed final state and time for the final phase booster landing problem of a spacecraft or launch vehicle is investigated and studied. This guidance law, not only satisfied a specific optimality criterion, but it also has the least sensitivity to the initial state’s deviations; which is due to the inclusion of the nonlinear terms in the mathematical modeling using the high order expansions method. The main goal of this research, is to investigate the development and to augment the capability of the high order expansions method for guidance law design. Different implementations of this approach including the differential algebra high order, the generating function based high order and vectorized high order expansions methods have been investigated. After reviewing the implementation concepts of the high order expansions method, the effectiveness of this method has been studied. Then a 3-dimensional booster landing problem has been chosen as the case study and after extracting the mathematical model and nominal optimal solution, the sensitivity variables have been extracted up to the 3rd order. Afterwards, to investigate the performance of the designed guidance law, the Monte Carlo simulations have been performed and it has been shown that the designed guidance law on the basis of the Taylor series and high order expansions method has a good accuracy and is a valuable alterative to the nominal trajectory tracking guidance approach.

    Keywords: Vectorized High Order Expansions, Nonlinear Optimal Control, Booster Landing, Optimal Guidance}
  • امیرحسین میرزایی، سید حمید جلالی نائینی*، علی عربیان آرانی
    در این مقاله، تحلیل فاصله خطای قانون هدایت صریح مرتبه اول با استفاده از معادلات خطی شده به صورت بی بعد به منظور به دست آوردن منحنی های بی بعد فاصله خطا ارایه می شود. اثر انحراف سمت اولیه، هدف مانوری با شتاب ثابت، محدودیت شتاب رهگیر، خطای اثر رادوم و همچنین سیستم کنترل دوجمله ای مرتبه پنجم در تحلیل حاضر لحاظ شده است. علاوه بر این، بازخورد نرخ زاویه بدنی به رابطه قانون هدایت صریح به عنوان یک روش جبران کلاسیک شناخته شده اثر رادوم، اضافه شده است. این تحلیل برای مقادیر مختلف توان تابع آلفا که به عنوان نرخ کاهش خطای تلاش صفر به ازای ورودی کنترل واحد تعریف می شود، انجام شده است. در حالت خاص، قانون هدایت صریح به ازای تابع آلفا با توان واحد، منجر به استراتژی هدایت بهینه مرتبه اول برای کمینه سازی معیار عملکرد انتگرال مجذور دستور شتاب در کل زمان پرواز می شود. با استفاده از ترسیم نمودارهای بی بعد ریشه مجذور فاصله خطا برحسب ثابت زمانی نرخ چرخش خط دید و ضریب شیب رادوم، علاوه بر تحلیل فاصله خطا، محدوده پایداری به ازای مقادیر مختلف توان تابع آلفا حاصل می شود.
    کلید واژگان: هدایت پایانی, هدایت صریح, هدایت بهینه, تحلیل فاصله خطا, اثر رادوم}
    Amirhossein Mirzaei, S. Hamid Jalali Naieni *, Ali Arabian Arani
    The miss distance analysis of the first-order explicit guidance law (EGL) is carried out using linearized equation of motion in the normalized form in order to obtain normalized miss distance curves. The initial heading error, constant target, acceleration limit, radome refraction error, and fifth-order binomial control system are considered. Moreover, body rate feedback is added to the explicit guidance law as a well-known classical compensation method of the radome effect as in proportional navigation. The analysis is performed for different values of the power of the alpha function, defined as the time decrease rate of the zero-effort miss to unit control input. As a special case, the EGL with unit power gives the first-order optimal guidance strategy for minimizing the integral of the square of the commanded acceleration during the total flight time. For the performance/stability analysis, the rms miss distance versus turning rate time constant and radome slope can be plotted for different values of the power of alpha function.
    Keywords: Terminal Guidance, Explicit guidance, Optimal guidance, Miss Distance Analysis, radome refraction}
  • مرتضی شرفی، ناصر رهبر*، علی محرم پور، عبدالرضا کاشانی نیا

    در این پژوهش، هدف اصلی مقایسه عملکرد روش بسط مرتبه بالای برداری و روش معادله ریکاتی وابسته به حالت (SDRE) برای مسیله فرود عمودی بوستر است. برای این منظور ابتدا مرور کاملی از مراجع در رابطه با روش های مختلف مرتبه بالا و همچنین روش SDRE ارایه شده است و سپس روش بسط مرتبه بالای برداری و نحوه به کارگیری آن در مسایل کنترل بهینه ارایه شده است. پس ازآن، روش SDRE شرح داده می شود و در ادامه مسیله هدایت برای فرود بوستر عمود نشین با هر دو روش حل شده است. به منظور ارزیابی عملکرد هر دو روش در این مسیله، شبیه سازی های متنوعی با در نظر گرفتن انحرافات اولیه مختلف پیاده سازی شده است. برای این منظور، انحرافات اولیه در ارتفاع، برد، سرعت افقی و عمودی در نظر گرفته شده است و تمام ترکیب های مختلف این انحراف ها شبیه سازی می شوند. پس از مطالعه نتایج حاصل از شبیه سازی ها که شامل 3773 اجرای مختلف است، تفاوت های عملکردی و دقت در نقطه فرود مورد ارزیابی و مقایسه قرارگرفته است. به علاوه، با استخراج داده های آماری نتایج شبیه سازی کیفیت هر دو روش مورد بررسی دقیق قرارگرفته و برتری روش بسط مرتبه بالای برداری نشان داده شده است. به طور خاص نشان داده شده است که مقدار میانگین تابع هزینه در روش بسط مرتبه بالای برداری تقریبا به اندازه نصف تابع هزینه در روش SDRE است.

    کلید واژگان: بسط مرتبه بالای برداری, کنترل بهینه غیرخطی, فرود بوستر, هدایت بهینه, SDRE}
    Morteza Sharafi, Nasser Rahbar *, Ali Moharrampour, Abdorreza Kashaninia

    In this research the main goal is to compare the performance of Vectorized High Order Expansions and SDRE method for vertical landing of booster. To this end, at first a comprehensive study of references related to both Vectorized High Order and SDRE method has been performed. Then, the Vectorized High Order Expansions method and the implementation in optimal control problems has been introduced. After that, the SDRE method has been reviewed briefly, and the landing problem has been solved using both methods. To evaluate the performance, a set of various simulations have been performed for both methods and with respect to different initial deviations. By means of simulation results, the performance of both method is studied with regard to landing point errors. To achieve this, statistical results of terminal state errors have been calculated for both method with respect to different initial deviation to evaluate and compare both method, quality-wise.

    Keywords: Vectorized High Order Expansions, Non-linear Optimal Control, Booster Landing, Optimal Guidance, SDRE}
  • عاطفه حسین زاده، امیرحسین آدمی*، اصغر ابراهیمی
    در ماموریت های فضایی وسایل بازگشت پذیر (Reentry Vehicle)، فاز بازگشت به جو از مهمترین مراحل ماموریت می باشد. به همین دلیل، هدایت و کنترل وسیله بازگشت پذیردر این فاز ماموریت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله یک الگوی هدایت و کنترل بهینه برای وسایل بازگشت پذیر ارائه می شود که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. برای استفاده از هر نوع روش هدایتی، ابتدا باید معادلات حرکت وسیله را به دست آورد. در این مقاله از روش کنترل غیرخطی کوادراتیک برای هدایت مسیر استفاده می شود. در همین راستا هدف از انجام این مقاله توسعه معادلات حرکت وسایل بازگشت پذیر به فرم فضای حالت و استخراج ماتریس های سیستمی و کنترلی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل می باشد. در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از کنترلر غیرخطی کوادراتیک و تعقیب یک مسیر مرجع، خطای برخورد وسیله بازگشتی در نقطه پایانی حداقل شود. بدین منظور برای یک مسیر مشخص با پارامترهای ورودی مختلف، با استفاده از روش تکاملی الگوریتم ژنتیک برای کاهش خطای برخورد در نقطه پایانی با تغییرات ماتریس های وزنی Q و R تلاش شده است. برای بررسی و امتحان صحت این روش از طریق آنالیز مونت کارلو، این روش برای 1000 مسیر مختلف تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از توسعه ماتریس های سیستمی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل، خطای برخورد در حضور عدم قطعیت های پارامترهای ورود 90% بهبود می یابد.
    کلید واژگان: وسایل بازگشت پذیر, هدایت بهینه, کنترل بهینه, عدم قطعیت, کنترلر غیرخطی کوادراتیک (NQT), فضای حالت}
    Atefeh Hoseinzadeh, Amirhossain Adami *, Asghar Ebrahimi
    The atmospheric reentry phase is one of the most important mission steps in space missions, therefore, the guidance and control of reentry vehicles in this phase of mission is important. In this article, a reentry vehicle guidance algorithm is proposed which has suitable robustness in the presence of initial reentry parameters uncertainty. To use any conductive method, first the motion equations must be obtained. In this paper, quadratic nonlinear control method is used to guide the vehicle. In this regard, the equations of motion of reentry vehicles are developed in form of state space and the system and control matrices depending on the state and control variables are extracted. In this article, it is tried to minimize the landing errors at terminal point using Nonlinear Quadratic Tracking (NQT) and chasing a reference trajectory. In order to define a trajectory with different initial states using evolutionary genetic algorithm with changes in weighting matrices Q and R, it is tried to reduce the errors of landing at terminal point. Monte Carlo analysis is used to evaluate the performance of the proposed algorithm. According to the results, the proposed algorithm can reduce the errors more than 90% in the presence of reentry initial parameter uncertainties.
    Keywords: Reentry vehicles, Optimal guidance, Optimal control, uncertainty, Nonlinear Quadratic Tracking (NQT), state space}
  • هدایت مقاوم وسایل بازگشت پذیرمبتنی بر رگرسیون PLS در حضور عدم قطعیت پارامترهای ورود
    عاطفه حسین زاده، امیرحسین آدمی*، اصغر ابراهیمی
    هدف این مقاله ارائه یک الگوی هدایت و کنترل بهینه برای وسایل بازگشت پذیر است که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. روش های مختلفی برای طراحی مسیر بهینه و یا کنترل بهینه وسایل بازگشت پذیر ارائه شده است، ولی تعداد کمی قابلیت استفاده بر خط را داراست. روش هایی نیز که مدعی دارا بودن قابلیت استفاده برخط می باشند، عموما از ساده سازی و راه حل های نزدیک بهینه درون خود استفاده نموده اند. در این مقاله سعی شده است تا با استفاده تلفیقی از روش کنترل بهینه غیر خطی، روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و روش رگرسیون حداقل مربعات جزیی، الگوریتمی بهینه و مقاوم برای وسایل بازگشت پذیر ارائه شود که قابلیت استفاده برخط را داشته باشد. براساس نتایج استخراج شده، نشان داده می شود که با استفاده از این روش پیشنهادی، در صورت وجود عدم قطعیت در پارامترهای ورود، ماتریس های کنترلی متناسب با هر شرایط اولیه جدید استخراج و با استفاده از روش کنترلی غیرخطی کوادراتیک، وسیله بازگشت پذیر با دقت خوبی به سمت هدف هدایت می شود. نتایج آنالیز مونت کارلو نشان می دهد که خطای برخورد نسبت به کنترل بهینه غیرخطی کلاسیک 88% بهبود یافته است.
    کلید واژگان: وسایل بازگشت پذیر, هدایت بهینه, هدایت مقاوم, عدم قطعیت, کنترل غیر خطی مرتبه دوم, رگرسیون, رگرسیون حداقل مربعات جزیی (PLS)}
    Robust Guidance Algorithmfor Reentry Vehicles based on PLS Regression in the Presence ofInitail Parameter Uncertainties
    Atefeh Hoseinzadeh, Amirhossain Adami *, Asghar Ebrahimi
    The atmospheric re-entry phase is one of the most significantmission steps in the space missions;hence, theguidance and control of reentry vehicles in this phase of mission is important. In this article, a reentry vehicle guidance algorithm has been proposed which has suitable robustness in the presence of initial reentry parameters uncertainties. Here,it has been tried to minimize the landing errors at terminal point using Nonlinear Quadratic Tracking (NQT) and chasing a reference trajectory. In order to define several trajectories with different initial states using evolutionary genetic algorithm with changes in weighting matrices Q and R, it hasbeen tried to reduce the errors of landing at terminal point. The reentry position of the reentry vehicles may be different from the desired ones with respect to several events. In this situation, reentry vehicles start to move in a new trajectory which is not suitable. Therefore, the reentry vehicles should be guided to come back into the desired trajectory or a new optimum trajectory needs to be redesignedto have the same target position on the ground. To do this, we need optimum weighting matrices R and Q for every new trajectory. In this article, this problem has been resolved using partial least squares regression; meanwhile, obtaining the optimal matrices by genetic algorithms needed many times. Also,it is shown that using this method, in the presence of reentry uncertainties, weighting matrices for each new initial condition hasbeen quickly derived. Additionaly,through the matrices obtained and the nonlinear quadratic tracking controller, reentry vehicle was directedto the target with a good accuracy. The Monte Carlo analysis has been used to evaluate the performance of the proposed algoritm. According to the results, the proposed algoritm has a suitable accuracy level and it can generate the online optimum trajectory.
    Keywords: Re-entry vehicles, Optimal guidance, Robustguidance, Uncertainty, Nonlinear Quadratic Tracking (NQT), Regression, Partial Least Squares (PLS)}
  • سیدحسام سجادی، سید حمیدجلالی نایینی
    در این مقاله، حل صریح هدایت خط دید بهینه برای سیستم های کنترل دوجمله ای مرتبه دوم بدون شتاب اشباع بصورت حلقه بسته استخراج می شود. معادلات حرکت برای حل بهینه به صورت تک بعدی در نظر گرفته شده و زمان و موقعیت نهایی معلوم و ثابت فرض شده است. بعلاوه، استخراج معادلات با استفاده از سه فرم بی بعدسازی انجام شده است که سبب افزایش قابلیت در طراحی و بهبود تحلیل عملکرد قانون هدایت بهینه استخراج شده می شود. با توجه به ریزپردازنده های کنونی، بار محاسباتی قانون هدایت بهینه استخراج شده در حد معقولی است؛ اگرچه از برازش منحنی برای بهره های هدایت و یا ذخیره سازی داده می توان استفاده نمود. عملکرد قانون هدایت خط دید بهینه مرتبه دوم با قوانین هدایت خط دید بهینه با سیستم کنترل مرتبه صفر (ایده آل) و مرتبه اول با اعمال سیستم های کنترل مرتبه سوم، چهارم و ششم و در حالت با محدودیت شتاب و بدون محدودیت شتاب بصورت بی بعد مقایسه شده است. همچنین تاثیر زمان نهایی، ثابت زمانی سیستم کنترل، ضریب وزنی انحراف از خط دید و محدودیت شتاب نیز بررسی شده است. تحلیل فاصله خطای بی بعد نشان می دهد که فاصله خطای سیستم هدایت بهینه مرتبه دوم به ازای زمان های پرواز کوتاه به ویژه در وسایل پروازی با قابلیت مانوری زیاد، کمتر از دو قانون هدایت مرتبه صفر و مرتبه اول می شود.
    کلید واژگان: هدایت خط دید, هدایت بهینه, تحلیل خطای نهایی بی بعد, سیستم کنترل مرتبه دوم}
    Seyed Hsam Sajjadi, Seyed Hamid Jalali Naini
    In this paper, an explicit optimal line-of-sight guidance law for second-order binomial control systems is derived in closed-loop without acceleration limit. The problem geometry is assumed in one dimension and the final time and final position are fixed. The formulation is normalized in three forms to give more insight into the design and performance analysis of the guidance law. The computational burdun of the guidance law is reasonable for now-a-day microprocessors; however curve fitting or look-up table may be used for the implementation of the second-order optimal guidance law. The performance of the second-order optimal guidance law is compared in normalized forms with zero-lag and first-order optimal guidance laws using third-, fourth-, and sixth-order binomial control systems with/without acceleration limit. Moreover, the effect of the final time, the equivalent time constant of the vehicle control system, the vehicle-to-target line-of-sight weighting factor in cost function, and acceleration limit are investigated. Normalized miss distance analysis shows that the miss distance of the second-order guidance law is smaller than the two mentioned schemes for small total flight times, especially with large maneuvering capability.
    Keywords: Line, of, Sight Guidance, Optimal Guidance, Normalized Miss Distance Analysis, Second, Order Control System}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال