طراحی بهینه جانمایی برای اجزای یک سامانه کنترلی فضایی با استفاده از روش بهینه‌سازی گرادیانی

در این مقاله مدل‌سازی جانمایی اجزا و بهینه‌سازی آن بررسی می‌شود. یک سامانه کنترلی فضایی به‌عنوان نمونه مطالعاتی انتخاب شده است. اکثر کارهای تحقیقاتی انجام شده در این حوزه، المان‌های طراحی را به‌صورت اجزای ثابت در طول زمان در نظر گرفته‌اند. در این مقاله رویکرد جدیدی بر مبنای جرم متغیر اجزا مطرح شده است که در آن تابع هدف کمینه کردن دامنه تغییرات مرکز جرم در مدت کارکرد سامانه می‌باشد. برای انجام جانمایی از دو روش تعامل انسان و کامپیوتر و روش مبتنی بر بهینه‌سازی استفاده شده است. در فاز مدل‌سازی، مشخصات تمامی اجزای سامانه به‌دست آمده‌اند. سپس چیدمان‌ها و جانمایی‌های متفاوتی برای اجزا در نظر گرفته شده است. برای هر مدل تغییرات مرکز جرم در فضای سه‌بعدی به‌دست آمده است. سپس مناسب‌ترین جانمایی از لحاظ دامنه تغییرات مرکز جرم طراحی شده است. در گام بعدی، مدل ریاضی سامانه مورد مطالعه به‌دست آمده است. مدل ریاضی دربردارنده تابع هدف، قیود، متغیر‌ها و پارامتر‌ها می‌باشد. این مدل ریاضی اصلی‌ترین نقش را در انتخاب روش بهینه‌سازی ایفا می‌کند. بر مبنای مدل ریاضی و فضای طراحی، روش بهینه‌سازی مبتنی بر محاسبه گرادیان تابع هدف استفاده شده است. با پیاده‌سازی این الگوریتم، جانمایی بهینه ارایه شده و نتایج روش بهینه‌سازی و روش تعامل انسان و کامپیوتر با یکدیگر مقایسه شده‌اند. مقایسه نتایج بیانگر این واقعیت است که تکنیک‌ بهینه‌سازی به طور قابل ملاحظه‌ای می‌تواند نتایج مسیله جانمایی را بهبود بخشد. در پایان نیز روش مورد استفاده و نتایج به‌دست آمده در این مقاله با نتایج ارایه شده در مقالات مشابه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و اعتبار سنجی شده‌اند. مقایسه نتایج نشان‌دهنده کارایی بالاتر و دقت بیشتر روش پیشنهادی در این مقاله در حل مسیله جانمایی می‌باشد.