面向多阶段火箭着陆制导的实时序贯锥优化
最优化与控制
2023-05-30 v2
摘要
我们引入了一种多阶段火箭着陆制导框架，其可处理非线性动力学，且无需任何额外的混合整数或非凸约束来处理离散时间事件/切换。为此，我们首先引入序贯锥优化（SeCO），这是一种求解非凸最优控制问题的新范式，完全不含矩阵分解与求逆。该框架结合了序贯凸规划（SCP）与一阶锥优化，并可实时求解统一的多阶段轨迹优化问题。该框架的新颖特性为：（1）时间间隔膨胀，其支持具有自由转移时间的多阶段轨迹优化；（2）单交叉复合状态触发约束，若触发与约束条件均为凸则完全为凸；（3）虚拟状态，这是一种处理 SCP 方法中人工不可行性并保持约束集形状的新方法；以及（4）将比例积分投影梯度法（PIPG）——一种高性能一阶锥优化求解器——与惩罚信赖域（PTR）SCP 算法结合使用。我们通过求解一个仅含非线性动力学与凸约束的相关多阶段火箭着陆制导问题展示了 SeCO 的有效性与实时能力，并观察到我们的求解器比最先进的凸优化求解器快 2.7 倍。
引用
@article{arxiv.2212.00375,
title = {Real-Time Sequential Conic Optimization for Multi-Phase Rocket Landing Guidance},
author = {Abhinav G. Kamath and Purnanand Elango and Yue Yu and Skye Mceowen and Govind M. Chari and John M. Carson and Behçet Açıkmeşe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.00375},
year = {2023}
}