دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-107015120260922Improving the performance of a specific ultrasonic inlet opening, using a micro-ramp and chamfering between the two parts of the spike divergenceبهبود عملکرد دهانه ورودی مافوق صوت خاص، با استفاده از میکرو رمپ و پخی بین دو قسمت واگرایی اسپایک721713143FAمحمودعدمیدانشیار / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالکاشترحمیدسالاروندمحقق دکتری / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالکاشترعلیرضامحمدی کمال آبادیکارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالکاشترJournal Article20240430<span lang="EN-GB">The present study was designed based on a ram-jet ultrasonic inlet, under conditions of 261 K, 32 kPa and Mach 2. The initially optimized inlet opening was improved using two innovative methods. Two auxiliary methods are a) curving between two parts of spike divergence b) using microramp on the first stage of spike divergence. The initial optimized geometry formed the final geometry by bending between</span><span lang="EN-GB"> the two divergence parts of the first spike stage and the second spike stage, that is, bending between two angles of 2.3° and 8° with a curvature radius of 10 cm. Now, the geometry with the radius of curvature of 10 cm was selected as the final geometry, and the inlet opening was simulated using a microramp with a length of 2 mm and a height of 0.08 mm on the spike. In this case, the efficiency of the inlet opening is 0.26% compared to the inlet opening with a curvature radius of 10 cm, and compared to the inlet opening with a curvature radius of 5 cm, it is 0.814%, and compared to the optimized inlet opening. It increased by 1.37 percent and 3.6 percent compared to the reference inlet opening. Also, the fluctuations of Mach number and static pressure (flow distortion) compared to the inlet opening with a radius of curvature between the two parts of the spike divergence of 10 cm by 2.15%, and compared to the inlet opening with a radius of curvature between the two parts of the spike divergence of 5 cm m by 6.65%, compared to the initial optimized inlet opening by 10.7%, and compared to the reference inlet opening by 23.55%.</span>مطالعه حاضر بر اساس یک دهانه ورودی مافوق صوت رمجت، در شرایط 261 کلوین، 32 کیلوپاسکال و عدد ماخ 2 طراحی شده است. دهانه ورودی بهینه شده اولیه به کمک دو روش ابتکاری الف) ایجاد انحنا (کِرو) بین دو قسمت واگرایی اسپایک ب) استفاده از میکرورمپ بر روی مرحله اول واگرایی اسپایک، حاصل شده است. هندسه بهبود داده شده نهایی از طریق هندسه بهینه شده اولیه، به وسیله انحنا دادن بین دو زاویه 2/3 درجه و 8 درجه به شعاع انحنا 10 سانتیمتر، و استفاده از یک میکرورمپ با طول 2 میلیمتر در ارتفاع 0/08 میلیمتر بر روی اسپایک، ایجاد شده است. در این حالت راندمان دهانه ورودی به میزان 0/26 درصد نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا 10 سانتیمتر، و نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا 5 سانتیمتر به میزان 0/814 درصد، و نسبت به دهانه ورودی بهینه شده اولیه به میزان 1/37 درصد و نسبت به دهانه ورودی مرجع مورد نظر به میزان 3/6 درصد افزایش یافته است. همچنین نوسانات عدد ماخ و فشار استاتیک(اعوجاج جریان) نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا بین دو قسمت واگرایی اسپایک 10 سانتیمتر به میزان 2/15 درصد، و نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا بین دو قسمت واگرایی اسپایک 5 سانتیمتر، به میزان 6/65 درصد، و نسبت به دهانه ورودی بهینه شده اولیه به میزان 10/7درصد، و نسبت به دهانه ورودی مرجع مورد نظر به میزان 23/55 درصد کاهش یافته است.https://www.astjournal.ir/article_713143_b97efa5678160ac2dae8166398d0569e.pdfدانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-107015120260823A comparative analysis of q-learning variants for real-time swarm robotic path planning in dynamic environments with static and mobile obstacles using monte carlo validation and an adaptive reward mechanismتحلیل یادگیری تقویتی Q برای مسیریابی گروهی بلادرنگ در محیط پویا با اعتبارسنجی مونتکارلو و پاداش تطبیقی2351738090FAایمانشفیعی نژاداستادیار پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران0009-0008-0150-1751فائزهشکریدانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایرانJournal Article20260131Real-time guidance of robotic swarms in dynamic environments with static and mobile obstacles is a complex challenge in autonomous robotic planning. This research presents an advanced reinforcement learning framework comparing Q-learning and Double Q-learning for cooperative guidance of aerial robot swarms, using a simulation with 10 aerial robots, 12 static obstacles, and 2 randomly moving mobile obstacles. Two motion structures were utilized: a 4-directional system (cardinal directions) and a 6-directional system (with diagonal movements). Innovative reward mechanisms, including progress reward (based on reduced Euclidean distance to target) and group success reward, were implemented. Results demonstrated that Double Q-learning with the 6-directional structure achieved the highest performance, with positional accuracy of 78.2% and average reward of 156.18. The Monte Carlo-based framework provides a reliable evaluation method for reinforcement learning algorithms in complex scenarios, applicable to autonomous delivery and search and rescue operations.هدایت بلادرنگ گروههای رباتیک در محیطهای پویا دارای موانع ثابت و متحرک، یکی از چالشهای پیچیده در زمینه برنامه ریزی رباتیک خودران است. این پژوهش یک چارچوب پیشرفته یادگیری تقویتی ارائه میدهد که عملکرد دو الگوریتم یادگیری Q و یادگیری Q دوگانه را در هدایت گروهی ربات های هوایی مقایسه و بهبود می دهد. مطالعه حاضر از یک شبیه سازی شامل ۱۰ ربات هوایی، 12 مانع ثابت با پراکندگی هوشمند و ۲ مانع متحرک با الگوی حرکت تصادفی است. دو ساختار حرکتی سیستم ۴ حرکتی و سیستم ۶ حرکتی (حرکتهای مورب) بهره برده است. ساز و کارهای پاداش نوآورانه شامل پاداش پیشرفت (بر پایه کاهش فاصله اقلیدسی از هدف) و پاداش موفقیت گروهی پیاده سازی شد. نتایج نشان داد یادگیری Q دوگانه با ساختار ۶ حرکتی بالاترین عملکرد را با دقت موقعیتی 78.2 درصد و میانگین پاداش 156.18 ارائه داد. چارچوب مبتنی بر روش مونتکارلو ارائه شده، روشی قابلاطمینان برای ارزیابی الگوریتمهای یادگیری تقویتی در سناریوهای پیچیده فراهم میکند. این چارچوب میتواند در کاربردهایی مانند تحویل خودران و عملیات جستجو و نجات به کار رود.https://www.astjournal.ir/article_738090_42f6c2bcd294f2faa8e9e0da660a8d9b.pdfدانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-107015120260823Multidisciplinary modeling and simulation turbofan engine from perspective of performance, emission and exergyمدلسازی و بهینهسازی چند هدفه یک موتور توربوفن نمونه از دیدگاه عملکرد، آلایندگی و اگزرژی722440FAمصطفیمحمودیدانشگاه صنعتی مالک اشتر0009-0000-1754-3966مهدیجهرمیدانشگاه صنعتی مالک اشترجاماسبپیرکندیعضو هیات علمی دانشگاه صنعتی مالک اشترحسیننورشاددانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20240423This research presents the multi-disciplinary modeling and multi-objective optimization of a low-bypass heavy turbofan engine equipped with a mixer and afterburner. The engine was parametrically analyzed at the design point using exergy analysis to assess the efficiency of its various components. The afterburner was identified as the most inefficient component, responsible for 52.5% of the engine's total exergy destruction, primarily due to high-temperature chemical reactions. The combustion chamber followed as the second-highest source of exergy destruction. The emissions of nitrogen oxides (NOx) from the engine at the design point amounted to 7.88 grams per kilogram of fuel. For optimization, the NSGA-II algorithm was employed, running a population of 10,000 over approximately 500 generations. The optimization considered four objective functions and ten decision variables. The results showed significant improvements: specific fuel consumption reduced by 15.99%, NOx emissions by 59.11%, specific thrust increased by 3.44%, and total exergy destruction decreased by 23.66%.در این تحقیق، مدلسازی و بهینهسازی چند وجهی یک موتور توربوفن با نسبت گذر پایین و دارای محفظه اختلاط و پسسوز فعال انجام شدهاست. موتور انتخاب شده در نقطه طراحی مدلسازی و تحلیل پارامتریک شدهاست. با استفاده از تحلیل اگزرژی بخشهای مختلف موتور مورد بررسی قرار گرفتهاست. در نتیجه آن، پسسوز بهدلیل وجود واکنشهای شیمیایی در دمای بالا دارای بیشترین تخریب اگزرژی با توان 42/68 مگاوات با سهم 5/52% از تخریب اگزرژی کل موتور ناکارآمدترین بخش موتور شناخته شدهاست. بعد از آن محفظه احتراق با توان 45 مگاوات ناکارآمدترین بخش محسوب میشود. با توجه به بررسیهای انجامشده، میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن موتور در نقطه طراحی معادل 88/7 گرم بر کیلوگرم سوخت تعیین شدهاست. جهت بهینهسازی چند جهته موتور از الگوریتم NSGA-II استفاده شد. الگوریتم با جمعیت 10000 و در طی حدود 500 نسل اجرا شدهاست. در فرآیند بهینهسازی چهار تابع هدف و ده متغییر تصمیم در نظر گرفته شدهاست. در نتیجه بهینهسازی مصرف سوخت ویژه 99/15% کاهش، انتشار اکسیدهای نیتروژن 11/59% کاهش، نیروی رانش ویژه 44/3% افزایش و تخریب اگزرژی کل موتور 66/23% کاهش داشتهاست.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-107015120260823A Novel Approach to Robust Predictive Control Design with Uncertain Cost Function Optimizationرویکردی نو در طراحی کنترل پیشبین مقاوم با بهینهسازی تابع هزینه نامعین726726FAحسامحسنمجتمع برق و کامپیوتر ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران0009-0003-4672-0791نعمت الهقهرمانیعضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشترسعیدنصرالهیمجتمع برق و کامپیوتر ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایرانJournal Article20241224In this study, the problem of robust two-dimensional integrated guidance and control between an interceptor and a target is formulated and simulated by considering actuator faults in the interceptor. A robust model predictive control algorithm is employed to address this problem. To enhance system robustness against actuator faults, the fault is modeled in the state-space representation, resulting in an uncertain cost function. This cost function, in addition to tracking error and control signal variations, also accounts for uncertainties in the system's input matrix and is optimized over a finite horizon. By optimizing the cost function within a finite horizon, the complex differential equations are transformed into a set of algebraic equations. Consequently, the actuator fault compensation is incorporated into the optimization process, and the resulting control signal becomes a function of system uncertainties, thus achieving robustness against actuator faults. The proposed method solves a complex optimization problem while maintaining simplicity and practical implementability. Since the control signal is dependent on model uncertainties, the method improves closed-loop robustness under conditions of reduced actuator effectiveness due to faults, thereby mitigating the impact of actuator failures. To validate the performance of the proposed algorithm, various numerical simulations are carried out, and compared with several other methods.در این تحقیق، مسئله هدایت و کنترل مقاوم دوبعدی بین رهگیر و هدف، با در نظر گرفتن عیب در عملگرِ رهگیر، بهصورت یکپارچه فرمولبندی و شبیهسازی شده است. برای حل این مسئله از الگوریتم کنترل پیشبین تفاضلی مقاوم استفاده شده است. برای مقاومسازی سیستم در برابر عیب عملگر، این عیب در فضای حالت مدل شده و در نتیجه، تابع هزینه الگوریتم نامعین میشود. این تابع هزینه علاوه بر خطای ردیابی و تغییرات سیگنال کنترل، نامعینیهای موجود در ماتریس ورودی سیستم را نیز در نظر گرفته و در افق محدودی بهینه میشود. در این روش، بهینهسازی تابع هزینه در افق محدود موجب تبدیل معادلات پیچیده دیفرانسیلی به مجموعهای از معادلات جبری میگردد. بدین ترتیب با بهینه سازی تابع هزینه، مسئله جبران عیب در عملگر در فرایند بهینه سازی در نظر گرفته شده و در نتیجه سیگنال کنترل به دست آمده تابعی از نامعینی شده و در برابر عیب عملگر مقاوم است. روش ارائه شده ضمن حل یک مساله پیچیدهی بهینهسازی دارای سادگی و قابلیت اجرا میباشد. از آنجا که سیگنال کنترل به نامعینیهای مدل وابسته است، این روش در شرایط کاهش بهره عملگرِ رهگیر به دلیل وقوع عیب، مقاومت سیستم حلقه بسته را افزایش داده و اثر خرابی عملگر را جبران میکند. برای تأیید عملکرد الگوریتم پیشنهادی، شبیهسازیهای عددی متنوعی انجام شده و نتایج با چند روش دیگر مقایسه شده است.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-107015120260823Comparison of mission effect in designing satellite constellations using GA-SQP algorithmمقایسه اثر مأموریت در طراحی منظومههای ماهوارهای با استفاده از الگوریتم GA-SQP729776FAمهدیجعفریمجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر0000-0003-1760-5877امیر حسینآدمیمدیر مرکز ماهواره و فضاپیما / مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر0000-0003-3972-7541امیررضافتحیدانشگاه مالک اشتر0009-0002-2532-811XJournal Article20240629In recent years, the utilization of Low Earth Orbit (LEO) satellite constellations has gained significant traction as a cost-effective solution for a wide array of applications. These applications span communication, military operations, and persistent surveillance, all benefiting from the broad coverage that LEO constellations offer. However, the practical implementation of any satellite constellation necessitates adherence to specific requirements and criteria. These criteria, while crucial, can often present conflicting design challenges when optimizing the constellation.This research undertakes a comprehensive examination and exposition of the key design criteria for three distinct mission types: remote sensing, communication, and navigation. Subsequently, a hybrid optimization approach, employing a Genetic Algorithm (GA) coupled with Sequential Quadratic Programming (SQP) – denoted as GA-SQP – is utilized to perform a constrained optimization of all three constellation types. It includes number of satellites, and orbit attitude of satellites.This optimization assumes an equal number of satellites and a uniform deployment altitude across the constellations, the large scale optimization problem will be solved.This large-scale optimization problem, encompassing approximately 96 variables, introduces significant challenges related to solution convergence and the reliable extraction of optimal parameters, challenges that this study endeavors to address.Following the optimization process, a comparative performance evaluation of the resulting satellite constellations is conducted. The results reveal that the optimized communication constellation achieves 65% coverage of the designated target area within a 24-hour period. In contrast, the optimized navigation constellation provides 6% coverage, and the optimized remote sensing constellation achieves 3% coverage within the same timeframe.امروزه استفاده از منظومههای ماهوارهای ارتفاع پایین، به عنوان یک راهحل کم هزینه برای کاربردهای ارتباطی، نظامی و پایشی با سطح پوشش گسترده مورد توجه قرار گرفته است. از طرف دیگر اجرایی کردن هر نوع منظومه ماهوارهای الزامات و معیارهای خاص خود را داراست که میتواند در طراحی بهینه منظومه، متضاد یکدیگر عمل نمایند. در این تحقیق، با در نظر گرفتن سه مأموریت سنجشی، مخابراتی و ناوبری به بررسی و معرفی معیارهای مدنظر، برای طراحی هر یک از منظومههای ماهوارهای پرداختهشده است. در ادامه، با استفاده از الگوریتم بهینهساز GA-SQP به طراحی بهینه مقید هر سه منظومه با فرض تعداد ماهواره و ارتفاع استقرار یکسان پرداخته خواهد شد. حل این مسئله بزرگ بهینه سازی، با حدود 96 متغیر، چالشهایی برای همگرایی و استخراج پاسخ خواهد داشت که سعی در رفع آنها گردیده است. پس از بهینهسازی منظومههای ماهوارهایی، عملکرد آنها مقایسه و ارزیابیشده است. بر اساس نتایج استخراجشده، بهترین منظومه مخابراتی 65% ، بهترین منظومه ناوبری 6% و بهترین منظومه سنجشی (تصویربرداری) 3% امکان پوشش منطقه هدف در نظر گرفتهشده را در 24 ساعت دارا خواهند بود.