Resumen

La generación de una trayectoria de reentrada óptima para un vehículo hipersónico (HV) que satisfaga tanto las condiciones de contorno como las restricciones de trayectoria es una tarea difícil. Como algoritmo inteligente de enjambre relativamente nuevo, un algoritmo de fuegos artificiales adaptativo (AFWA) ha mostrado un rendimiento prometedor en algunos problemas de optimización. Sin embargo, con respecto a la generación de la trayectoria óptima de reentrada bajo restricciones, el AFWA puede caer en un óptimo local, ya que los individuos que incluyen fuegos artificiales y chispas no están bien informados por todo el enjambre. En este trabajo, proponemos un AFWA mejorado para generar la trayectoria de reentrada óptima bajo restricciones. En primer lugar, a través de la interpolación polinómica de Chebyshev, el problema de optimización de la trayectoria con dimensiones infinitas se transforma en un problema de programación no lineal (NLP) con dimensión finita, y el alcance del ángulo de ataque (AOA) se obtiene mediante restricciones de trayectoria para reducir la dificultad de la optimización. Para resolver el problema, se desarrolla un AFWA mejorado con una nueva estrategia de mutación, donde los fuegos artificiales pueden aprender de más individuos mediante el nuevo operador de mutación. Esta estrategia mejora significativamente las interacciones entre los fuegos artificiales y las chispas y, por tanto, aumenta la diversidad de la población y mejora la capacidad de búsqueda global. Además, se desarrolla una técnica de gestión de restricciones basada en una función de penalización adaptativa y una medida de distancia para hacer frente a múltiples restricciones. Las simulaciones numéricas de dos escenarios de reentrada para HV demuestran la validez y eficacia del método de optimización AFWA mejorado propuesto, cuando se compara con otros métodos de optimización.

• Materias:Reacciones químicas Minería de datos Aerodinámica Ingeniería aeroespacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Chemical reactions Data mining Aerodynamics Aerospace engineering Aeronautical Engineering
• Palabras claves:reentrada óptima, restricciones de la trayectoria, trayectoria de reentrada óptima, diversidad de la población, problema de programación no lineal, propuesta de afwa mejorada, función de penalización adaptativa, ángulo de ataque, nuevo operador de mutación, restricciones
• Keywords:optimal reentry, path constraints, optimal reentry trajectory, diversity of population, nonlinear programming problem, proposed improved afwa, adaptive penalty function, angle of attack, new mutation operator, constraints