عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی مسیر انتقال ماهواره با تراست پائین
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا -مهندسی فضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75037;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75037
- تاریخ دفاع
- ۲۴ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- سحر صادقی کردخیلی
- استاد راهنما
- مهدی فکور ثقیه
- چکیده
- چکیده در تحقیق صورت گرفته هدایت فضاپیمای مجهز به سیستم پیشران الکتریکی به سمت مسیر بهینه باهدف کم شدن هزینه مأموریت انجام شده است. این فرآیند بهینه¬¬سازی با یک تقریب اولیه از متغیر کنترلی انجام شده است. در یک مرحله از فرآیند حل، مسأله بهینه¬¬سازی مسیر برای یک جسم درفضا با مختصات قطبی دو بعدی حل شده است. در بخشی دیگر مسأله بهینه¬¬سازی مسیر فضاپیما برای انتقال از مدار لئو به مدار ژئو مطرح شده است. با تلفیق روش غیرمستقیم بهینه¬¬سازی با روش جمعیتی مسأله حل شده است. در روند حل مسأله، مدلسازی دینامیک مسأله با معادلات ادلبام انجام شده است. طراحی مسیر به صورت مدارهای دایروی انجام می¬¬¬گیرد و زمان نهایی مسأله آزاد می¬¬باشد. حل مسأله کنترل بهینه مطرح شده با یک روند تحلیلی صورت گرفته است. در طی روند حل مسأله، حل تحلیلی به گونه¬¬ای انجام می¬¬شود که متغیر های شبه حالت با استفاده از مفاهیم پایه¬¬ای کنترل بهینه و شرایط موجود در مسأله به گونه¬¬ای ساده سازی می¬¬شود و یک معادله دیفرانسیل الحاقی به دیگر معادلات دینامیک مسأله اضافه می¬¬شود. با اضافه شدن معادله الحاقی ضمن اینکه از یک دسته معادلات ساده¬¬سازی شده استفاده می¬¬شود تأثیر مفاهیم کنترل بهینه در این عبارت به صورت مستتر وجود دارد. مسأله برای تابع هدف های مختلف تعریف و حل شده است. این توابع هدف عبارتند از کمترین زمان انتقال مداری، کمترین تلاش کنترلی، کمترین زمان و کمترین تلاش کنترلی، کمترین زمان و کمترین تلاش کنترلی با ضرایب وزنی بهینگی متفاوت که توسط الگوریتم کلونی زنبورعسل و الگوریتم ازدحام ذرات جستجو و نتایج حاصل از آن استخراج شده است. تاریخچه¬¬ی متغیرهای حالت و کنترلی در گستره¬¬ی حل مسأله بدست آمده است. مزیت اصلی روش بکار گرفته شده ترکیب حل تحلیلی مسأله کنترل بهینه که از دقت کافی برخورداراست با روش های مبتنی بر جمعیت است که رویکرد سراسری دارند و پاسخ ها در مینیمم محلی به دام نخواهند افتاد لذا پاسخ¬¬های بدست آمده قابلیت اطمینان بیشتری دارند. کلمات کلیدی: تراست پایین، کنترل بهینه، طراحی مسیر، الگوریتم تجمعی ازدحام ذرات، کلونی زنبورعسل
- Abstract
- In this investigation guidance of space craft, equipped with electrical propulsion, has been purposed with objective of minimum cost. This optimization process has been performed by initial approximation of control variable. In one section, the problem has been solved for an space craft in two dimensional polar coordinate. In another section space craft trajectory optimization has been expressed and solved for orbital transfer from LEO to GEO. The problem has been solved by combination of indirect method with population-based methods. Dynamic modeling of problem has been described by Edelboum equation. Orbital transfer has been considered between circular orbits and the problem has been solved for free terminal time. Optimal control problem has been solved analytically and in this methodology some of optimal control concepts are utilized innovatively. Co-state variables of optimal control problem has been simplified and an extra equation based on control variable has been added to other diferential equations of problem. The problem has been stated for different kinds of objective functions such as : minimum time , minimum effort, minimum time and minimum effort, weighted minimum time and minimum effort in the last objective function the impact of each objectives has been seeked by artificial bee colony algorithm and particle swarm optimization. The results has been extracted and the history of state variables and control variable has been obtained during the optimal orbit transfer problem. Advantages of this applied method is combination of analytical method that has sufficient(grate) accuracy beside global population method, optimization solution will not trap to local minimum, the solutions have considerable convergence beside grate accuracy.
