基于间接优化方法的约束燃料和时间最优6DOF动力下降指导
最优化与控制
2025-01-27 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
受制于六自由度(6DOF)动力学的下降指导问题可实现实际姿态约束的强制执行。然而，由于快速的旋转动力学与平移动力学的耦合，以及高度非线性状态/控制路径不等式约束的存在，6DOF 下降指导问题的数值求解具有挑战性。本文通过正则化间接方法求解受约束的燃料和时间最优6DOF下降指导问题，约束包括推力大小、推进器倾斜角、火箭倾斜角、滑坡角和角速度大小的不等式约束。为了解决与求解结果多点边界值问题(MPBVP)相关的挑战，通过采用状态唯一路径不等式约束(SOPICs)的内罩函数方法，将MPBVP嵌入到两个点BVP的多参数平滑邻域家族中。使用带数值连续方法的间接多射线求解方法获得极端解。此外，推导了直接相邻的拉格朗日乘子与 SOPICs 之间的经验关系。比较了燃料和时间最优轨迹与 DIDO -- 一种用于求解实际受约束最优控制问题的强大谱方法软件的解。
引用
@article{arxiv.2501.14173,
title = {Constrained Fuel and Time Optimal 6DOF Powered Descent Guidance Using Indirect Optimization},
author = {Nicholas P. Nurre and Ehsan Taheri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.14173},
year = {2025}
}
备注
40 pages, 31 figures