بهینه‌سازی مقید مسیر حامل‌های فضایی با استفاده از منحنی‌های اسپلاین و بزییر

نویسندگان

صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

طراحی مسیر حامل‌های فضایی از مسائلی است که لزوم استفاده از بهینه‌سازی در آن بسیار حائز اهمیت می‌باشد. انجام بهینه‌سازی با استفاده از حل مسئله کنترل بهینه منجر به یک مسئله با شرایط مرزی مجزا شده که حل آن فقط به‌صورت عددی ممکن است. از طرفی ایجاد مسئله کنترل بهینه برای مدل‌های پیچیده کاری بسیار مشکل و حتی غیرممکن است و بنابراین بهینه‌سازی بر اساس شبیه‌سازی از جایگاه ویژه‌ای در این مسائل برخوردار است. در این مقاله، مسیر یک حامل فضایی با استفاده از تعریف ورودی کنترلی به‌صورت یک تابع پارامتری با توابع مختلف خطی، اسپلاین و بزییر طراحی شده و توسط الگوریتم ژنتیک، مصرف سوخت آن بهینه‌سازی شده است. نتایج بهینه‌سازی نشان‌دهنده این است که توابع بزییر و اسپلاین نتایج خوبی را از لحاظ ارضای شرایط مرزی انتهایی و بهینه‌گی بارمفید حامل فضایی و همچنین تعداد پارامترهای بهینه‌سازی ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Constrained Optimization of Launch Vehicle Trajectory Using Spline and Bezier Curves

نویسندگان [English]

  • امیر توکلی
  • مهدی نیکوسخن لامع
  • جعفر روشنی‌یان
  • مهران میرشمس
چکیده [English]

Design of launch vehicle (LV) trajectory is among the problems in which the use of optimization is of high significance. Implementing optimization using optimal control problem leads to a two point boundary value problem (TPBVS) that can be solved only numerically. On the other hand, development of optimal control problem for sophisticated model is very intricate and therefore simulation-based optimization plays an Important role in these problems. In this paper, a LV trajectory defining control input as a parameteic function with linear, Spline and Bezier functions was designed and its fuel consumption was optimized using Genetic Algorithm. Result analyses speculate that Bezier and Spline functions arrives to favorable consequences in terms of meeting terminal Boundary Condition (B. C), optimality of LV payload and also number of optimization parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Trajectory Optimization
  • Launch Vehicle
  • Genetic algorithm
  • Bezier and Spline function