طراحی قانون هدایت بهینه برای یک وسیله پرنده بازگشت پذیر به جو بر مبنای خروج از مرکزیت جرمی

در این پژوهش با در نظر گرفتن یک وسیله پرنده بازگشت پذیر به جو، به توسعه یک قانون هدایت بهینه پرداخته شده که در طی آن تابع هدفی که شامل حداقل خطای نهایی و حداقل تلاش کنترلی می باشد، برآورده گردد. در این میان یکی از مکانیزم های موجود که تاکنون در ماموریت های فضایی موفق نیز آزمایش شده است، استفاده از مفهوم خروج از مرکزیت جرمی در کپسول های بازگشتی می باشد. از این رو در شبیه سازی صورت گرفته برای این پرنده، مدل خروج از مرکزیت جرمی از نوع ثابت نیز لحاظ شده است. در این صورت با تولید فرمان زاویه بَنک به عنوان فرمان سیستم هدایت برای این وسیله، نیروی لیفت به وجود آمده به واسطه خروج از مرکزیت جرمی ثابت، کنترل شده و امکان هدایت آن تا نقطه هدف میسر گردیده است. بنابراین با درنظر گرفتن زاویه بَنک به عنوان متغیر کنترلی مسئله کنترل بهینه، ابتدا با استفاده از روش پرتاب مستقیم، این متغیر کنترلی به وسیله ی یک منحنی تقریب زده شده و مسئله کنترل بهینه تبدیل به یک مسئله بهینه سازی می گردد. پس از استخراج اولین مسیر بهینه، با در نظر گرفتن یک محدوده منطقی برای شرایط اولیه ورود به جو، چندین مسیر شبه بهینه دیگر به صورت آفلاین به دست آمده است. سپس با استفاده از روش شبکه عصبی و با کمک مسیرهای به دست آمده، بستری فراهم می شود تا در صورت به وجود آمدن هر نوع انحراف و یا اغتشاشی در طول مسیر، وسیله به صورت آنلاین رفتار مناسبی از خود نشان دهد. نتایج شبیه سازی نیز نشان دهنده عملکرد مطلوب الگوریتم هدایت بهینه آنلاین طراحی شده با استفاده از شبکه عصبی می باشد.