基于Proximal-Newton-Kantorovich凸规划的空天飞行器实时轨迹优化

摘要

针对空天飞行器大气层内上升段实时轨迹优化问题,提出一种基于Proximal-Newton-Kantorovich凸规划的轨迹优化方法.首先,应用Newton-Kantorovich迭代方法将轨迹优化问题转化为一系列的子问题,每个子问题都是一个线性最优控制问题;其次,针对Newton-Kantorovich迭代方法忽略运动方程中的高阶信息,导致难以收敛这一问题,提出Proximal-Newton-Kantorovich迭代方法,在子问题的性能指标中加入邻近规则化项,改善了Newton-Kantorovich迭代方法的收敛性;最后,将子问题离散为二阶锥规划问题,并应用内点法进行求解.提出的Proximal-Newton-Kantorovich凸规划方法是一种求解非线性轨迹规划问题的可行途径.理论分析表明,Proximal-Newton-Kantorovich迭代方法的收敛结果一定是轨迹优化问题的局部最优解.数值实验表明,此方法的计算时间在毫秒级.