基于距离离散化与连续凸化的火星进入轨迹规划
系统与控制
2022-01-25 v1 系统与控制
摘要
本文通过距离离散化发展了用于火星进入轨迹规划的序列凸规划方法。为提高数值积分精度，选取进入轨迹的距离作为独立变量而非时间或能量。采用膨胀因子对进入动力学和性能指标的积分区间进行归一化，从而将困难的自由末时规划问题转化为固定末距优化问题。引入关于距离的倾侧角速率作为新控制输入，以解耦控制与状态并便于对倾侧角及其速率约束进行凸化。通过不等式松弛将非线性倾侧角速率约束进一步放宽为线性约束。此外，通过将飞行时间视为状态变量，对非凸最小时间性能指标进行凸化。然后，经过线性化，火星进入轨迹规划问题可表述为凸规划框架。通过距离离散化和连续凸化，重构的火星进入轨迹规划问题被转化为一系列可使用凸规划算法顺序求解的凸优化子问题。采用虚拟控制和自适应信赖域技术来提高算法的精度、鲁棒性和计算效率。通过对比研究的数值仿真展示了所提算法的收敛性能和效率。
引用
@article{arxiv.2201.09455,
title = {Mars Entry Trajectory Planning with Range Discretization and Successive Convexification},
author = {Xu Liu and Shuang Li and Ming Xin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.09455},
year = {2022}
}