ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 621.002.56

Техническая механика, 2018, 2, 30 - 47

СОВМЕСТНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА С ГРАДИЕНТНЫМИ МЕТОДАМИ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ РАКЕТНЫМ ОБЪЕКТОМ

Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В.

Сенькин В. С.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Сюткина-Доронина С. В.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      Цель статьи – разработка методического обеспечения для оптимизации на начальном этапе проектирования основных характеристик управляемого объекта (УО) с маршевым ракетным двигателем на твёрдом топливе, включающая формализацию комплексной задачи совместной оптимизации проектных параметров, параметров траектории и программ управления движением УО, который может осуществлять полёт по баллистической, аэробаллистической или комбинированной траекториям. Задача сформулирована как задача теории оптимального управления с ограничениями в виде равенств и дифференциальных связей. В состав оптимизируемых параметров включены проектные параметры УО и параметры, позволяющие формировать программы управления движением УО на различных участках траектории. Предложен подход к формированию программ управления УО в виде полиномов, позволивший свести задачу теории оптимального управления к задаче нелинейного математического программирования. Проведен обзор методов оптимизации и выполнен сравнительный анализ методов случайного поиска с градиентными методами. Показана целесообразность применения на первом этапе генетического алгоритма случайного поиска, с помощью которого проводится быстрое и полное исследование всего пространства поиска оптимального решения и находится решение, наиболее приближенное к глобальному оптимуму целевого функционала. Затем на последующем этапе предлагается использовать градиентный метод покоординатного спуска в окрестности найденного на первом этапе решения для нахождения глобального оптимума целевого функционала. Предложенный подход для решения сформулированной задачи позволяет с необходимой для проектных исследований точностью определять оптимальные в заданном классе функций программы управления движением и рациональные значения проектных параметров УО. Приведенные алгоритмы, использованные для оптимизации проектных параметров, параметров траектории и программ управления УО, могут использоваться проектными организациями на начальном этапе проектирования объектов ракетно-космической техники различного назначения.

Управляемый объект, маршевый ракетный двигатель на твёрдом топливе, начальный этап проектирования, проектные параметры, программы управления движением, целевой функционал, оптимизация, методы случайного поиска, градиентные методы.

1. Тарасов Е. В. Алгоритм оптимального проектирования летательного аппарата. М.: Машиностроение. 1970. 364 с.

2. Разумев В. Ф., Ковалев Б. К. Основы проектирования баллистических ракет на твердом топливе. М.: Машиностроение, 1976. 356 с.

3. Tewari Ashish. Advanced control of aircraft, spacecraft and rockets. Kanpur: John Wiley & Sons, 2011. 456 p.

4. Сенькин В. С., Сарычев А. П. Выбор проектных параметров и программ управления на начальном этапе проектирования ракет-носителей. Техническая механика. 2014. № 3. С. 33–47.

5. Сенькин В. С. Комплексная задача оптимизации проектных параметров и программ управления твердо-топливной ракеты-носителя сверхлегкого класса. Техническая механика. 2012. № 2. С. 106–121.

6. Кротов В. Ф., Гурман В. И. Методы и задачи оптимального управления. М.: Наука, 1973. 446 с.

7. Алпатов А. П., Сенькин В. С. Комплексная задача оптимизации основных проектных параметров и программ управления движением ракет космического назначения. Техническая механика. 2011. № 4. С. 98–113.

8. Пантелеев А. В., Летова Т. А. Методы оптимизации в примерах и задачах: учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2005. 544 c.

9. Рассел Стюарт, Норвиг Питер Искусственный интеллект: современный подход. Пер. с англ. М. : Изда-тельский дом «Вильямс», 2007. 1408 c.

Copyright (©) 2018 Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика