13156

13156

طراحي مسير حداقل زمان براي اجتناب از موانع در اجسام پرنده¬ي بدون سرنشين با حل مسئله¬ي براشيستوكرون

كارشناسي ارشد

برق - كنترل

اسفند ماه 1392

اسفند ماه 1392

دكتر سيد كمال¬الدين موسوي مشهدي

دكتر سعيد عبادالهي

چكيده مهم¬ترين مقوله در گسترش پهبادها، ايجاد يك سامانه¬ي پرواز خودكار است. اما مانورهاي حداقل زمان براي اين سامانه چالش¬برانگيز هستند زيرا از يك طرف قيود سينماتيكي و ديناميكي نبايد نقض شوند و از طرف ديگر فرض¬هاي محتاطانه در مورد محدوديت عملگرها، منجر به پاسخي غير بهينه مي¬شود. در اين پژوهش، اجتناب از مانع توسط مانور صعود حداقل زمان، با محدوديت¬هاي سينماتيكي و ديناميكي به صورت تحليلي حل مي¬شود. دستاوردهاي اين پژوهش براي تفوق بر اين امر، شامل چند قسمت است. بخش اول با ديدگاهي رياضي از زاويه¬اي نو به دسته¬ي خاصي از مسائل حداقل زمان مي¬نگرد و با اثبات يك قضيه، اين روش را به دسته¬ي بزرگتري از مسائل پيوند مي¬زند. با اين روش، مي¬توان تابعي هزينه را تغيير داده، سه متغير حالت موجود در معادلات را به دو متغير كاهش داد، و جواب زمان-بهينه را در زير مجموعه¬اي از كنترل¬هاي بهينه¬ي تابعي هزينه¬ي جديد به ازاي زمان نهايي¬هاي متفاوت جست و جو كرد. در قسمت دوم، با استفاده از مفاهيم رياضي به دست آمده و فرمول¬بندي آيروديناميكي مناسب، ابتدا مسئله¬ي مانور صعود حداقل زمان، بدون شرط مرزي روي زاويه¬ي نهايي منحني مسير به صورت تحليلي حل مي¬گردد. سپس براي حالتي كه شرط مرزي زاويه¬ي نهايي وجود داشته باشد، روشي پيشنهاد مي¬شود. در ادامه اثبات مي¬شود كه در صورت صحت يك فرض، جواب حاصل از روش پيشنهادي براي مانور با شرط مرزي روي زاويه¬ي نهايي منحني مسير، بهينه¬ي مطلق است. اين روش هيچ فراجهشي روي منحني مسير به وجود نمي¬آورد. پاسخ¬هاي مطلوب روش فوق، اين ديدگاه را تقويت مي¬كند كه ممكن است روش پيشنهادي بهينه¬ي مطلق باشد. هرچند بسياري از پهبادها با سرعت بسيار كمتر از 7/. ماخ حركت مي-كنند، در اين پژوهش مسئله¬ي فوق به صورت تحليلي تا سرعت¬هاي نزديك به اين مقدار حل مي¬شود. براي سرعت¬هاي بيشتر نيز حل مسئله مشابه رياضيات ارائه شده در اين پژوهش است. در نهايت، مي¬توان در كنترل پيش¬بين افق پس¬رو از يافته¬هاي اين پژوهش بهره برد تا حجم محاسبات لازم كنترل پيش¬بين، كاهش يابد. كلمات كليدي: اجتناب از مانع، پهباد، حداقل زمان، زمان-بهينه، سامانه¬ي پرواز خودكار، مانور