طراحی چندموضوعی ماهواره بر سوخت مایع براساس قابلیت اطمینان به روش تئوری مجموعه های فازی

در طی یک دهه اخیر یکی از مباحثی که به طور ویژه مدنظر محققین قرار گرفته است، بحث طراحی بهینه نامعین برای بدست دادن طراحی مقاوم نسبت به عدم قطعیتها می باشد. در این بین یکی از محورهای اصلی در این زمینه، تلفیق روشهای بهینه سازی چند موضوعی (mdo) با روش های طراحی نامعین، جهت استفاده در مسائل با ابعاد بزرگ و پیچیده، می باشد. از آنجا که هرکدامیک از این روشها دارای هزینه محاسباتی بالایی هستند، ارائه روشهایی که دارای کارایی محاسباتی بهتری نسبت به روشهای کلاسیک باشند، بسیار حائز اهمیت می باشد. در این رساله طراحی نامعین به روش طراحی بهینه براساس قابلیت اطمینان (rbdo) که نسبت به روش مونت کارلو دارای کارایی محاسباتی بسیار بهتر است، مد نظر می باشد. برای پوشش شرایط عدم دسترسی به اطلاعات آماری کافی جهت انجام تحلیل های احتمالاتی، نوع دیگری از این روشها که براساس تئوری امکان (تئوری فازی) است و موسوم به pbdo می باشد، مورد استفاده قرار گرفته است. نشان داده شده است که این روشها نسبت به روشهای rbdo پاسخ های پایستاری را بدست می دهند. در این پژوهش یک روش جدید در pbdo و با کارایی محاسباتی بهتر از روشهای مبنا که قابلیت تلفیق با روشهای mdo را نیز دارد، ابداع شده است. در ادامه به عنوان بخش کاربردی پژوهش، این روش بر روی طراحی ماهواره بر سوخت مایع در فاز طراحی مفهومی پیاده سازی شده است. به این منظور طراحی ماهواره بر به روش همه در یک مرتبه (aao) مدلسازی شده است. در این فرمولبندی چهار موضوع پیکره بندی& جرم& سازه، آیرودینامیک، مسیر پرواز و پیشرانش در نظر گرفته شده است. این بهینه سازی با هدف کمینه سازی جرم لحظه برخاست و با بکارگیری الگوریتم های بهینه سازی گرادیانی sqp و تکاملی ga انجام شده است. سپس با لحاظ کردن عدم قطعیت در متغیرها و پارامترهای طراحی و با بکارگیری روش rbdo و pbdo یک طرح بهینه مقاوم نسبت به عدم قطعیت های مورد نظر بدست آورده شده است. در انتها نشان داده شده است که جواب حاصله با روش طراحی نامعین فوق با وزن کمتر نسبت به وزن بدست آمده در طراحی سنتی قادر به انجام ماموریت تعریف شده با احتمال موفیقت 87/99% بوده و نسبت به عدم قطعیت ها مقاوم می باشد. این در حالیست که جوابهای طراحی سنتی و بهینه معین نسبت به عدم قطعیت ها مقاوم نمی باشند. جهت بررسی دقت نتایج حاصله، احتمال موفقیت (یا قابلیت اطمینان) جوابهای طراحی سنتی، طراحی بهینه معین و طراحی بهینه نامعین با روش مونت کارلو نیز محاسبه شده و مورد مقایسه قرارگرفته است.