面向太空应用的Lyapunov稳定性保证最优控制
最优化与控制
2025-10-13 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文研究了以非线性动力学为特征的太空应用的无限时段最优控制问题(OCP)。我们提出的方法将问题分为带有正则化终端代价的有限时段OCP，引导系统趋向终端集合，以及该集合内的无限时段线性调节阶段。这一策略在特定假设下保证全局渐近稳定性。我们的方法保持系统的完全非线性动力学直至到达终端集合，在该集合内线性化系统动力学。随着终端集合收敛到原点，最优代价的差异趋于零，从而保证了高效且稳定的解决方案。该方法通过仿真于三个问题进行测试：轨道姿态控制、 rendezvous 机动以及软着陆。在轨道姿态控制中，我们聚焦于实现精确的姿态和稳定。对于 rendezvous 机动，针对追踪器接近目标轨道器的导航问题。对于软着陆问题，确保在行星表面进行受控下降和着陆。我们提供的数值结果证实了所提方法在管理这些非线性动力学问题方面的有效性，为成功的太空任务提供了稳健的解决方案。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.08854,
title = {Optimal Control with Lyapunov Stability Guarantees for Space Applications},
author = {Abhijeet and Mohamed Naveed Gul Mohamed and Aayushman Sharma and Suman Chakravorty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.08854},
year = {2025}
}