一种用于轨迹优化的物理信息间接法
最优化与控制
2024-08-29 v2
摘要
本工作提出了一种物理信息间接法 (PIIM)，该方法在轨迹优化问题中将状态和协状态的动力学在时间上向后传播。在时间最优软着陆问题 (TOSLP) 中，基于初始协状态向量归一化技术，我们证明了可以从打靶过程中消除质量协状态和数值因子的初始猜测。因此，未知协状态的初始猜测可以被限制在一个单位三维超球面上。然后，利用 PIIM 可以利用最优控制律的物理意义，进一步将解空间缩小到一个单位三维八分球。同时，提供了燃料消耗和最终时间的解析估计。此外，通过一个简单的补救策略，修复了一个通常被忽视的导致最终时间为负的不可行解的问题。因此，缩减后的解空间变得足够小，以确保 TOSLP 的快速、鲁棒和有保证的收敛。然后，我们使用同伦方法将 PIIM 扩展到求解燃料最优软着陆问题 (FOSLP)。数值模拟表明，与成功率为 89.35% 的传统间接法相比，所提出的方法找到 FOSLP 可行解所需的时间更短，且成功率为 100%。
引用
@article{arxiv.2402.00339,
title = {A Physics-Informed Indirect Method for Trajectory Optimization},
author = {Kun Wang and Fangmin Lu and Zheng Chen and Jun Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.00339},
year = {2024}
}
备注
This paper has been published by IEEE T-AES with doi:10.1109/TAES.2024.3438687