تعقیب و اجتناب از عوارض زمین در زمان کمینه بر مبنای همواری دیفرانسیلی

در مقاله حاضر، رویکرد جدیدی برای ‏بهینه‌سازی مسیرهای پرواز وسایل هوافضایی به منظور تعقیب و اجتناب از عوارض زمین ارائه می‌گردد. در این رویکرد، مسئله بهینه‌سازی مسیر با استفاده از معادلات حرکت سه‌بعدی در دستگاه مختصات سرعت و در قالب یک مسئله ‏کنترل بهینه کمینه زمان تعریف گردیده و با یک روش مستقیم ترکیبی حل می‎شود. روش حل استفاده شده، ترکیبی از روش‎های هم‎نشانی مستقیم، برنامه‎ریزی غیرخطی، همواری دیفرانسیلی و منحنی‎های بی‎اسپیلاین می‎باشد. در این روش، با استفاده از همواری دیفرانسیلی، معادلات دینامیکی حاکم بر مسئله در کمترین فضای ابعادی ممکن و با حداقل تعداد متغیرهای حالت بیان می‎گردند. همچنین، متغیرهای حالت با منحنی‎های بی‎اسپیلاین مناسب تقریب زده شده و نقاط کنترل این منحنی‎ها، به عنوان متغیرهای بهینه‎سازی گسسته مسئله برنامه‎ریزی غیرخطی در نظر گرفته می‎شوند. با استفاده از رویکرد پیشنهادی، مسیرهای پرواز کمینه زمان برمبنای دینامیک مسئله و قیود فیزیکی و عملیاتی بدست می‎آیند. به دلیل سرعت و دقت بالای حل، از این رویکرد می‎توان برای تولید مسیرهای بهینه برخط در ساختارهای کنترل پیش‎بین مدل استفاده نمود. در این مقاله، برای نشان‎دادن ویژگی‎ها و قابلیت‎های رویکرد پیشنهادی، یک مثال عددی ارائه و حل می‎شود.