%34تخفیف

بهینه‌سازی قانون هدایت تناسبی در اجسام پرنده

تعداد141 صفحه  درword

کارشناسی ارشد در رشته مکاترونیک

بهینه‌سازی قانون هدایت تناسبی در اجسام پرنده

چکیده:

سیستم هدایت و کنترل بی‌شک یکی از بخش‌های بااهمیت اجسام پرنده است که وظیفه‌ی آن ایجاد پایداری و دستیابی به عملکرد مناسب در اصابت به هدف می‌باشد. با توجه به دینامیک غیرخطی، متغیر بازمان و عدم قطعیت ساختاری و پارامتری اجسام پرنده، در سیستم کنترل پرواز آن‌ها از رویکرد‌های کنترلی متنوعی در راستای نیل به پایداری و عملکرد مناسب استفاده می‌گردد. در این رساله ایده جدیدی برای بهینه‌سازی سیستم هدایت و کنترل ارائه‌شده است.

در پیاده‌سازی سیستم هدایت این موشک از یک قانون ناوبری تناسبی خالص برای سیستم هدایت استفاده گردیده و در ادامه به‌منظورکنترل فرامین شتاب صادره از قانون هدایت ازیک اتوپایلوت دو حلقه‌ای استفاده‌شده است. به همین منظور ابتدا معادله‌ی ریاضی اتوپایلوت به‌دست‌آمده و بعد از به دست آوردن متغیرهای حالت و تابع تبدیل اتوپایلوت، با استفاده از روش تقریب روث مدل کاهش مرتبه داده شده‌ آن به‌دست‌آمده است. در ادامه مدل کاهش مرتبه داده‌شده‌ی آن با استفاده از روش بهینه‌سازی ذرات بدست آمده و سپسبه‌منظور حفظ پایداری بیشتر یک کنترل‌کننده‌ی تناسبی- انتگرالی را نیز به آن اضافه گردیده است.

پس از طراحی ساختار قانون هدایت و کنترل‌کننده، شناسایی پارامترهای کنترل‌کننده تناسبی- انتگرالی و ضریب ناوبری مؤثر به‌عنوان یک مسئله بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است و تلاش گردیده تا این پارامترها با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ذرات و الگوریتم ژنتیک به دست آید. سپس عملکرد قانون هدایت بهینه‌شده، در سناریوهای پروازی مختلف مورد ارزیابی قرار می‌گیرد و با عملکرد فعلی موشک مورد نظر مقایسه می‌شود.

واژه‌های کلیدی: الگوریتم بهینه‌سازی ذرات، ناوبری تناسبی، کنترلر تناسبی-انتگرالی، اتوپایلوت دو حلقه‌ای، تقریب روث، الگوریتم ژنتیک

 

فهرست عناوین

صفحه

1   ‌فصلاولمقدمه 1

2    فصلدوممروریبرقوانینهدایتموشک‌ها 6

2‌.1‌ قوانینهدایتموشک‌هایتاکتیکی 7

2‌.1‌.1‌   هدایتآشیانه‌یاب 9

2‌.1‌.2‌   فرمان‌دهیوسایرانواعهدایت 13

2‌.1‌.2‌.1‌…………………………………………………………………………………. هدایتفرمانی 13

2‌.1‌.2‌.2‌…………………………………………………………………………………… باریکهسوار 15

2‌.1‌.2‌.3‌…………………………………………………………………………………… هدایتتعقیب 15

2‌.1‌.2‌.4‌……………………………………………………………………………….. فرمانبهخطدید 16

2‌.1‌.2‌.5‌……………………………………………………………………………….. ناوبریتناسبی 17

2‌.2‌ روش‌هایهدایتموشک‌هایبالستیک 18

3   فصلسومپیشینههدایتناوبریتناسبی 21

3‌.1‌ تاریخچههدایتناوبریتناسبی 22

3‌.2‌ فعالیت‌هایانجامشدهدرزمینه‌یتوسعههدایتتناسبی 23

3‌.2‌.1‌   هدایتناوبریتناسبیحقیقیدوبعدی 24

3‌.2‌.2‌   هدایتناوبریتناسبیحقیقیسه‌بعدی 25

3‌.2‌.3‌   هدایتناوبریتناسبیخالصدوبعدی 26

3‌.2‌.4‌   هدایتناوبریتناسبیخالصسه‌بعدی 26

3‌.3‌ استفادهازالگوریتم‌هایبهینه‌سازیدرهدایتناوبریتناسبی 26

4   فصلچهارمهدایتناوبریتناسبیوانواعآن 28

4‌.1‌ انواعهدایتتناسبی 29

4‌.1‌.1‌   هدایتتناسبیحقیقی 32

4‌.1‌.1‌.1‌…………………………………………………… بیانبرداریهدایتتناسبیحقیقی 34

4‌.1‌.2‌   هدایتتناسبیخالص 35

4‌.1‌.3‌   ناوبریتناسبیبایاس‌دار 38

4‌.1‌.4‌   ناوبریتناسبیتقویت‌شده 38

4‌.2‌ انتخابروشهدایتمناسب 39

4‌.3‌ طراحیهدایتتناسبیخالص 42

4‌.4‌ شبیه‌سازیدرگیریسه‌بعدی 42

4‌.5‌ طراحیکنترل‌کننده (اتوپایلوت) 45

4‌.5‌.1‌   مدل‌سازیاتوپایلوتدوحلقه‌ای 47

4‌.5‌.2‌   مدلریاضیاتوپایلوتدوحلقه‌ایدرصفحهپیچ 48

4‌.5‌.3‌   مدلفضایحالتاتوپایلوتدوحلقه‌ای 48

4‌.5‌.4‌   کاهشمرتبهمدلدوحلقه‌ایاتوپایلوتبهروشتقریبروث 50

4‌.5‌.5‌   روشطراحیکنترل‌کنندهPIبرایاتوپایلوتدوحلقه‌ای 50

4‌.5‌.6‌   مدلاصلاح‌شدهاتوپایلوت 51

5   فصلپنجمروش‌هایبهینه‌سازی 53

5‌.1‌ الگوریتمبهینه‌سازیذرات 55

5‌.1‌.1‌   قوانینحاکمبرتراکم‌هایجانوریازذراتدرطبیعت 56

5‌.1‌.2‌   چگونگیحرکتذراتدرالگوریتمبهینه‌سازیذرات 57

5‌.1‌.3‌   روش‌هایتعیینپارامترهایالگوریتمبهینه‌سازیذرات 61

5‌.1‌.4‌   تعریفهمسایگیدرالگوریتمبهینه‌سازیذرات 64

5‌.1‌.5‌   انواعالگوریتم‌هایبهینه‌سازیذرات 66

5‌.1‌.5‌.1‌…………………………………………………. الگوریتمبهینه‌سازیذراتباینری 66

5‌.1‌.5‌.2‌…………………………………………………….. الگوریتمبهینه‌سازیذراتفازی 67

5‌.1‌.6‌   کاربردهایالگوریتمبهینه‌سازیذرات 70

5‌.1‌.7‌   مزایاومعایبالگوریتمبهینه‌سازیذرات 71

5‌.1‌.8‌   مکانیزمالگوریتمPSOبه‌کاررفتهبرایبهینه‌سازیقانونهدایت 72

5‌.2‌ الگوریتمژنتیک 75

5‌.2‌.1‌   تاریخچهالگوریتم‌هایژنتیک 77

5‌.2‌.2‌   مكانيزمالگوريتمژنتيك 77

5‌.2‌.3‌   عملگر‌هایالگوریتمژنتیک 81

5‌.2‌.3‌.1‌…………………………………………………………………………………………. کدگذاری 81

5‌.2‌.3‌.2‌…………………………………………………………………………………………. ارزیابی 82

5‌.2‌.3‌.3‌…………………………………………………………………………………………….. ترکیب 82

5‌.2‌.3‌.4‌…………………………………………………………………………………………………. جهش 83

5‌.2‌.3‌.5‌……………………………………………………………………………………….. رمزگشایی 84

5‌.2‌.4‌   تابعهدف 84

5‌.2‌.5‌   جمعیت 85

5‌.2‌.5‌.1‌…………………………………………………………………………. ایجادجمعیتاوليه 85

5‌.2‌.5‌.2‌…………………………………………………………………………………. اندازهجمعيت 86

5‌.2‌.6‌   فرایندانتخاب 87

5‌.2‌.7‌   انواعالگوریتم‌هایژنتیک 88

5‌.2‌.8‌   مزایاومعایبالگوریتم‌هایژنتیک 88

5‌.2‌.9‌   محدودیت‌هایالگوریتمژنتیک 91

5‌.2‌.10‌ خلاصهوفلوچارتالگوریتمژنتیک 91

6   فصلششمنتایجبهینه‌سازی 94

6‌.1‌ مشخصاتفنیکدشبیه‌سازیپروازموشک 95

6‌.2‌ مدل‌سازیموشک 97

6‌.3‌ تعریفمسئلهبهینه‌سازی 100

6‌.4‌ تعیینپارامترهایالگوریتم‌هایبهینه‌سازی 101

6‌.5‌ تولیدسناریوهایپروازی 102

6‌.6‌ نتایجبهینه‌سازی 103

6‌.6‌.1‌   مقایسهعملکردقانونهدایتجدیدباقانونهدایتموشکفعلی 103

6‌.6‌.2‌   ارزیابیعملکردقانونهدایتجدیددرشرایطپروازیمختلف 105

7   فصلهفتمجمع‌بندیوارائهپیشنهادات 115

7‌.1‌ نوآوری‌ها 118

7‌.2‌ پیشنهاد‌هاییبرایفعالیت‌هایآتی 118

منابع 119

 

فهرست اشکالصفحه

شکل‏2‑1: انواعموشکبرایاساسطبقه‌بندیسیستمهدایتآن‌ها 9

شکل‏2‑2: انواعهدایتآشیانه‌یابموشک 12

شکل‏2‑3: دیاگرامسیستمهدایتفرمان[5] 14

شکل‏2‑4: هدایتباریکهسوار[8] 15

شکل‏2‑5: مسیرهدایتخطدیدبرایاهدافثابت،نزدیکشوندهودورشونده[1] 17

شکل‏2‑6: نمایشماتیکقانونهدایتتناسبی 18

شکل‏4‑1: انواعناوبریتناسبی 31

شکل‏4‑2: هندسهروش‌هایTPNGوPPNG 36

شکل‏4‑3: هندسهدرگیریموشکوهدفدرصفحه 42

شکل‏4‑4: هندسهدرگیریسه‌بعدیموشکوهدف 43

شکل‏4‑5: دستگاهمختصاتخطدید 44

شکل‏4‑6: بلوکدیاگراماتوپایلوتدوحلقه‌ای 47

شکل‏4‑7: مدلفضایحالتاتوپایلوتدوحلقه‌ای 48

شکل‏4‑8: بلوکدیاگرامکنترل‌کنندهPI 50

شکل‏4‑9: مدلاصلاح‌شدهاتوپایلوتهمراهباکنترلرPI،فیدبکخروجی 51

شکل‏5‑1: فلوچارتالگوریتمبهینه‌سازیذرات 60

شکل‏5‑2: اشکالمختلفهمسایگی 65

شکل‏5‑3: الگوریتمبهینه‌سازیذراتبرایموشکموردنظر 73

شکل‏5‑4: مراحلاجرایالگوریتمژنتیک 92

شکل‏6‑1: دیاگرامبلوکیشبیه‌سازیسه‌بعدی 96

شکل‏6‑2: زوایایبیندستگاه‌هایمختلف 97

شکل‏6‑3: نیروهاوگشتاورهایواردبرموشک 97

شکل‏6‑4: همگراییتابعهدفبرایالگوریتمبهینه‌سازیذرات 104

شکل‏6‑5: همگراییتابعهدفبرایالگوریتمژنتیک 104

شکل‏6‑6: منحنیشتابموشکدرراستایYبرایسناریواول 106

شکل‏6‑7: منحنیشتابموشکدرراستایZبرایسناریواول 107

شکل‏6‑8: مسیربرخوردموشکوهدفدرسهبعدبرایسناریویاول 107

شکل‏6‑9: منحنیشتابموشکدرراستایYبرایسناریودوم 108

شکل‏6‑10: منحنیشتابموشکدرراستایZبرایسناریودوم 109

شکل‏6‑11: مسیربرخوردموشکوهدفدرسهبعدبرایسناریویدوم 109

شکل‏6‑12: مسیربرخوردموشکوهدفدرصفحهx-zبرایسناریویدوم 110

شکل‏6‑13: منحنیشتابموشکدرراستایYبرایسناریوسوم 110

شکل‏6‑14: منحنیشتابموشکدرراستایZبرایسناریوسوم 111

شکل‏6‑15: مسیربرخوردموشکوهدفدرسهبعدبرایسناریویسوم 111

شکل‏6‑16: منحنیشتابموشکدرراستایYبرایسناریوچهارم 112

شکل‏6‑17: منحنیشتابموشکدرراستایZبرایسناریوچهارم 112

شکل‏6‑18: مسیربرخوردموشکوهدفدرسهبعدبرایسناریویچهارم 113

شکل‏6‑19: مسیربرخوردموشکوهدفدرصفحهy-zبرایسناریویچهارم 113

شکل‏6‑20: نمودارخطایفاصلهبرایسناریو‌هایمختلفپروازی 114

فهرست جداولصفحه

جدول‏4‑1: پارامترهایطراحیسیستماتوپایلوت 48

جدول‏4‑2: بهره‌هایکنترل‌کنندهPI 51

جدول‏6‑1: پارامترهایالگوریتمبهینه‌سازیذرات 101

جدول‏6‑2: پارامترهایالگوریتمژنتیک 102

جدول‏6‑3: سناریوهایپروازیاستفادهشدهدربهینه‌سازی (سناریویاولیه) 102

جدول‏6‑4: سناریوهایپروازیاستفادهشدهدرارزیابی (سناریوهایثانویه) 103

جدول‏6‑5: مقادیرپارامترهایطراحی‌شده 105

جدول‏6‑6: مقایسهخطایبرخوردبرایسهروشاستفادهشده (سناریویبهینه‌سازی) 105

جدول‏6‑7: مقایسهخطایبرخورددرسناریویاول 107

جدول‏6‑8: مقایسهخطایبرخورددرسناریویدوم 109

جدول‏6‑9: مقایسهخطایبرخورددرسناریویسوم 111

جدول‏6‑10مقایسهخطایبرخورددرسناریویچهارم 112

جدول‏6‑11: مقایسهکلیخطایبرخوردبرایسهروشاستفادهشده (سناریوهایارزیابی) 114

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بهینه‌سازی قانون هدایت تناسبی در اجسام پرنده”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo