Optimal trajectories for air-to-surface missiles using direct collocation and nonlinear programming

Abstract

oz DO?RUDAN KOLLOKASYON VE DO?RÜSAL-OLMAYAN PROGRAMLAMA KULLANARAK HAVADAN-YERE FÜZELER İÇİN OPTİMUM YÖRÜNGELER Arslan, Ertuğrul Murat Yüksek Lisans, Havacılık Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Doç. Dr. Ozan Tekinalp Yardımcı-Tez Damşmanı: Prof. Dr. Kemal Özgören Mart 1996, 116 sayfa Yörünge optimizasyonu havadan-yere füzelerin görev başarısı ve taktik etkinliği için önemlidir ve tarihi gelişimi sürecinde çözümünde birçok metod kullamlmaktadır. Bu tezde, doğrudan kollokasyon ve doğrusal-olmayan programlama kullanarak optimum füze yörüngeleri bulunmaktadır. Bu metod ile bir optimum kontrol problemi olan yörünge optimizasyonu doğrusal-olmayan programlama problemine indirgenerek çözülmektedir. Literatürde kullanılan çeşitli metodlar, doğrudan kollokasyon metodunun özelliklerini ve formülasyonunu vurgulamak için Zermelo'nun yörünge optimizasyonu problemi üzerinde uygulanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Havadan-yere bir füzenin yörünge optimizasyonu problemi formüle edilmiş ve verilen misyonlara göre yörüngeler bulunmuştur. Sonuçlar sunularak tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Yörünge Optimizasyonu, Kollokasyon, Doğrusal-Olmayan Programlama, Havadan- Yere Füzeler. IV

ABSTRACT OPTIMAL TRAJECTORIES FOR AIR-TO-SURFACE MISSILES USING DIRECT COLLOCATION AND NONLINEAR PROGRAMMING Arslan, Ertuğrul Murat M.S., Department of Aeronautical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Ozan Tekinalp Co-Supervisor: Prof. Dr. Kemal Özgören March 1996, 116 pages The flight trajectory of an air-to-surface missile has direct bearing on the accomplishment of its mission and operational effectiveness. In this thesis, the optimal trajectories are obtained using direct collocation and nonlinear programming. This method reduces the optimal control problem into a nonlinear programming problem. The direct collocation method is compared with several other methods presented in literature using Zermelo's problem as a case study. The formulation of an air-to-surface missile trajectory optimization problem is presented and the optimum trajectories are found according to described missions. The results are shown and discussed. Keywords: Trajectory Optimization, Collocation, Nonlinear Programming, Air-to- Surface Missiles. m