بهینه سازی همزمان مرحله بندی و مسیر به صورت یکپارچه برای وسایل پرتابی

در مقاله حاضر، بهینه سازی مرحله بندی و مسیر وسایل پرتابی به صورت همزمان و در قالب یک مسئله یکپارچه مورد توجه قرار گرفته است. برای تعریف این مسئله یکپارچه، تغییراتی در ساختار مسئله بهینه سازی مسیر ایجاد گردیده است تا امکان بدست آوردن مرحله بندی بهینه در حین بهینه سازی مسیر فراهم گردد. برای این منظور، زمان های پرواز تمامی مراحل وسیله پرتابی به صورت آزاد و به عنوان متغیرهای بهینه سازی در نظر گرفته شده است که در طول حل، مقادیر بهینه آنها بدست می آید. در حین حل و در هر تکرار، با بهره گیری از زمان های پرواز بدست آمده و مقادیر نرخ سوزش سوخت، جرم سوخت هر مرحله محاسبه می گردد. همچنین با استفاده از روابط میان جرم های سوخت و سازه مراحل، جرم سازه هر مرحله بدست می آید. با بهره گیری از جرم های سوخت و سازه محاسبه شده، امکان بدست آوردن جرم لحظه ای و جرم اولیه وسیله فراهم می گردد. با در نظر گرفتن و کمینه نمودن جرم اولیه وسیله پرتابی به عنوان تابع هدف مسئله بهینه سازی یکپارچه، هم مسیر بهینه پرواز در قالب مقادیر بهینه حالت و کنترل بدست می آید و هم توزیع بهینه جرم های سوخت و سازه میان مراحل مختلف محاسبه می گردد. مسئله یکپارچه مذکور، به واسطه نامعلوم بودن زمان های پرواز و جرم های مراحل، یک مسئله بسیار پیچیده کنترل بهینه می باشد که تنها با روش های خاصی قابل حل است. در این مقاله از روش هم نشانی مستقیم به منظور گسسته سازی دینامیک مسئله و از برنامه ریزی غیرخطی به منظور حل مسئله بهینه سازی گسسته شده استفاده گردیده است. با مقایسه رویکرد ارائه شده در این مقاله با کارهای پیشین، می توان نتیجه گرفت که رویکرد حاضر به دلیل در نظر گرفتن همزمان توابع هدف و قیود مؤثر در هر دو مسئله بهینه سازی مرحله بندی و مسیر، می تواند منجر به طرح و عملکرد بهینه تر و کاراتری از وسایل پرتابی گردد.

Keywords:

بهینه سازی مرحله بندی , بهینه سازی مسیر , وسایل پرتابی , روش هم نشانی مستقیم , برنامه ریزی غیر خطی