طراحی بهینه‌ و مقاوم مسیر پروازی طبقه‌ی فوقانی یک پرتابگر با دو روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر

4 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

doi
چکیده

در مسائل مهندسی از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار در نتایج حاصله وجود عدم‌قطعیت‌ها و نامعینی‌ها است. در بسیاری از مسائل مهندسی نمی‌توان پیشبینی دقیقی از پارامترها و عوامل موثر بر آن داشت و در بهترین حالت تنها می‌توان تخمینی از آنها زده شود. در این مقاله، طبقه‌ی فوقانی یک پرتابگر خاص به عنوان یک مورد مطالعاتی انتخاب شده و از روش بهینه‌سازی مقاوم برای حل مسئله طراحی مسیر آن استفاده شده، تا مسیر نهایی نسبت به وجود نامعینی‌هایی در مقادیر واقعی نیروی تراست موتور و جرم در مرحله صعود، مقاوم باشد. لذا به منظور نیل به این هدف مسئله بهینه‌سازی با تابع معیار حداقل‌سازی مصرف سوخت با بکارگیری از معادلات حرکت سه درجه آزادی بعنوان معادلات حاکم بر مسئله درنظر گرفته شده است. در ادامه پارامترهای میانگین و انحراف استاندارد عدم‌قطعیت‌ها اضافه شده و مدل بهینه‌ساز مقاوم توسعه یافته است. به منظور ایجاد درک درستی از رفتار الگوریتم‌های بهینه‌سازی برای حل مسئله‌ی بهینه‌سازی در این مقاله از دو روش الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات برای حل مسئله‌ی بهینه‌سازی بهره گرفته شده است. همچنین به منظور بررسی و تحلیل اثر عدم‌قطعیت‌ها در فرآیند محاسبات، روش مونت‌کارلو بکارگرفته شده است. نهایتا نیز نتایج شبیه‌سازی  نشان می‌دهد که مسیر بهینه باعث شده تا خطای ارتفاع نزدیک به 77 درصد و خطای سرعت مداری 68 درصد و خطای زاویه‌ی مسیر نزدیک به 90 درصد در حضور عدم‌قطعیت‌ها بهبود پیدا کند. نتایج شبیه سازی حاصله، صحت این ادعا را نشان می دهد.