m基于拉道radau伪谱算法的非线性航迹规划matlab仿真

简介: m基于拉道radau伪谱算法的非线性航迹规划matlab仿真

1.算法概述

    伪谱法,又称为正交配置法,主要利用Lagrange 插值多项式近似离散最优控制问题中的状态变量和控制变量,将连续型最优控制问题转化成离散形式的非线性规划(NLP) 问题,然后利用相应的NLP 算法求解。根据配置点的不同,伪谱法主要分为Legendre伪谱法、Gauss伪谱法 和Radau伪谱法 3 种。

   在本课题中,飞行器的运动方程取为:

1.png

2.部分程序

 
 
    %约束(3个)
    YY1(k) = 0.5*p*a4(k)^2 - qmax;%动压
    YY2(k) = sqrt(L^2 + D^2)/G - nmax;%过载
    YY3(k) = 3.0078*sqrt(p)*a4(k)^3.08 - Qmax;%驻点热流
end
 
%根据映射结果计算L值
for i = 1:K
   for kk=1:Ns
       if kk~=i
          LL(i)=(t-Tao(kk))/(Tao(i)-Tao(kk));
       end
   end
end
for i = 1:K
    Ls(i)=int(LL(i),t,-1,1);
end
Ls = double(Ls);
 
 
%目标方程(1个)
for i = 1:K
    Tmp7(i) = C/sqrt(R)*p^0.5*a4(k)^3.08/(Ls(i)^2);
end    
J = -(tf-t0)/(K*(K+1))*sum(Tmp7);
 
 
 
%%
%六状态
r_line     = zeros(1,K);
Theta_line = zeros(1,K);
Fai_line   = zeros(1,K);
V_line     = zeros(1,K);
Gamma_line = zeros(1,K);
Si_line    = zeros(1,K);
k_         = 0;
CNT        = 0;
for k = 1:K
    CNT = CNT + 1;
    k
    if  k == 1
        Dkl(k,:) = func_D(t0,tf,ts,K,Ns,k);
        %离散状态变量定义为ak
        a1(k)    = r0;
        a2(k)    = Theta0;
        a3(k)    = Fai0;
        a4(k)    = V0;
        a5(k)    = Gamma0;
        a6(k)    = Si0;
        %离散控制变量定义为bk
        b1(k)    = delta0;
        b2(k)    = alpha0;   
        x        = [a1(k) a2(k) a3(k) a4(k) a5(k) a6(k) b1(k) b2(k)];
        
        %将每个网络的最优解方程到过程变量数据中
        %六状态
        r_line(k)                = x(1);
        Theta_line(k)            = x(2);
        Fai_line(k)              = x(3);
        V_line(k)                = x(4);
        Gamma_line(k)            = x(5);
        Si_line(k)               = x(6);          
        
    else    
        %注意,采用radau离散化之后的非线性方程组,没法直接使用fmincon进行求解,这里,我们自己编写了一个优化函数进行计算最优值
        %对控制状态进行循环(fmincon的原理,也是基于如下过程进行的)
 
        nn    = 0;
        mm    = 0;
        alphass = [ 10:Steps:20]/180*pi;
        deltass = [-90:3*Steps:90]/180*pi;
        for alphas = alphass
            mm = 0;
            nn = nn+1;
            for deltas = deltass
                mm=mm+1;
                
                for NN  = 1:N
                    k_= k-1;
                    Dkl(k_,:) = func_D(t0,tf,ts,K,Ns,k_);
                    g = u/a1(k_)^2;
                    p = P*exp(-0.00015*(a1(k_)-Rs));
                    %部分由状态变量决定的参数
                    D = 0.5*p*a4(k_)^2*Sref*(bb0 + bb1*alphas + bb2*alphas^2);
                    L = 0.5*p*a4(k_)^2*Sref*(aa0 + aa1*alphas + aa2*alphas^2);
                    G = m;
                    
                    %状态方程(6个)
                    %公式1
                    a1(k_+1) =  a1(k_)+dtf0*((tf-t0)/2 * a4(k_)*sin(a5(k_)) + a4(k_)*g*sin(1e3*a5(k_)));
                    %公式2
                    a2(k_+1) =  a2(k_)+dtf1*((tf-t0)/2 * a4(k_)*cos(a5(k_))*cos(a6(k_)) / (a1(k_)*cos(a3(k_))));
                    %公式3
                    a3(k_+1) =  a3(k_)+dtf2*((tf-t0)/2 * a4(k_)*cos(a5(k_))*sin(a6(k_)) / (a1(k_)));
                    %公式4
                    a4(k_+1) =  a4(k_)+dtf3*((tf-t0)/2 * (D/m + g*sin(a5(k_))));
                    %公式5
                    a5(k_+1) =  a5(k_)+dtf4*((tf-t0)/2 * (L/m * cos(deltas) -g*cos(a5(k_)) + a4(k_)^2/a1(k_)*cos(a5(k_))))/a4(k_);
                    %公式6
                    a6(k_+1) =  a6(k_)+dtf5*((tf-t0)/2 * (L/m * sin(deltas)/cos(a5(k_)) - a4(k_)^2/a1(k_)*cos(a5(k_))*cos(a6(k_))*tan(a3(k_))))/a4(k_);    
                end
                
                D = 0.5*p*a4(k_+1)^2*Sref*(bb0 + bb1*alphas + bb2*alphas^2);
                L = 0.5*p*a4(k_+1)^2*Sref*(aa0 + aa1*alphas + aa2*alphas^2);
                
                if (0.5*p*a4(k_+1)^2 <= qmax) & (sqrt(L^2 + D^2)/G <= nmax) & (3.0078*sqrt(p)*a4(k_+1)^3.08 <= Qmax) &...
                   (0.5*p*a4(k_+1)^2 > 0) & (sqrt(L^2 + D^2)/G  > 0) & (3.0078*sqrt(p)*a4(k_+1)^3.08  > 0)&...
                    a4(k_+1) >= 1.508 & a4(k_+1) <= V0 & a1(k_+1) <= Rs+80 & a1(k_+1) >= Rs+20;
 
..............................................
02-007m

3.算法部分仿真结果图

2.png

3.png

4.png

相关文章
|
6天前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于yolov4深度学习网络的公共场所人流密度检测系统matlab仿真,带GUI界面
本项目使用 MATLAB 2022a 进行 YOLOv4 算法仿真,实现公共场所人流密度检测。通过卷积神经网络提取图像特征,将图像划分为多个网格进行目标检测和识别,最终计算人流密度。核心程序包括图像和视频读取、处理和显示功能。仿真结果展示了算法的有效性和准确性。
53 31
|
6天前
|
算法
基于Adaboost模型的数据预测和分类matlab仿真
AdaBoost(Adaptive Boosting)是一种由Yoav Freund和Robert Schapire于1995年提出的集成学习方法,旨在通过迭代训练多个弱分类器并赋予分类效果好的弱分类器更高权重,最终构建一个强分类器。该方法通过逐步调整样本权重,使算法更关注前一轮中被误分类的样本,从而逐步优化模型。示例代码在MATLAB 2022A版本中运行,展示了随着弱分类器数量增加,分类错误率的变化及测试数据的分类结果。
|
5天前
|
供应链 算法 调度
排队算法的matlab仿真,带GUI界面
该程序使用MATLAB 2022A版本实现排队算法的仿真,并带有GUI界面。程序支持单队列单服务台、单队列多服务台和多队列多服务台三种排队方式。核心函数`func_mms2`通过模拟到达时间和服务时间,计算阻塞率和利用率。排队论研究系统中顾客和服务台的交互行为,广泛应用于通信网络、生产调度和服务行业等领域,旨在优化系统性能,减少等待时间,提高资源利用率。
|
12天前
|
算法
基于模糊PI控制算法的龙格库塔CSTR模型控制系统simulink建模与仿真
本项目基于MATLAB2022a,采用模糊PI控制算法结合龙格-库塔方法,对CSTR模型进行Simulink建模与仿真。通过模糊控制处理误差及变化率,实现精确控制。核心在于将模糊逻辑与经典数值方法融合,提升系统性能。
|
12天前
|
存储 算法
基于HMM隐马尔可夫模型的金融数据预测算法matlab仿真
本项目基于HMM模型实现金融数据预测,包括模型训练与预测两部分。在MATLAB2022A上运行,通过计算状态转移和观测概率预测未来值,并绘制了预测值、真实值及预测误差的对比图。HMM模型适用于金融市场的时间序列分析,能够有效捕捉隐藏状态及其转换规律,为金融预测提供有力工具。
|
12天前
|
机器学习/深度学习 算法 信息无障碍
基于GoogleNet深度学习网络的手语识别算法matlab仿真
本项目展示了基于GoogleNet的深度学习手语识别算法,使用Matlab2022a实现。通过卷积神经网络(CNN)识别手语手势,如&quot;How are you&quot;、&quot;I am fine&quot;、&quot;I love you&quot;等。核心在于Inception模块,通过多尺度处理和1x1卷积减少计算量,提高效率。项目附带完整代码及操作视频。
|
19天前
|
算法
基于WOA算法的SVDD参数寻优matlab仿真
该程序利用鲸鱼优化算法(WOA)对支持向量数据描述(SVDD)模型的参数进行优化,以提高数据分类的准确性。通过MATLAB2022A实现,展示了不同信噪比(SNR)下模型的分类误差。WOA通过模拟鲸鱼捕食行为,动态调整SVDD参数,如惩罚因子C和核函数参数γ,以寻找最优参数组合,增强模型的鲁棒性和泛化能力。
|
25天前
|
机器学习/深度学习 算法 Serverless
基于WOA-SVM的乳腺癌数据分类识别算法matlab仿真,对比BP神经网络和SVM
本项目利用鲸鱼优化算法(WOA)优化支持向量机(SVM)参数,针对乳腺癌早期诊断问题,通过MATLAB 2022a实现。核心代码包括参数初始化、目标函数计算、位置更新等步骤,并附有详细中文注释及操作视频。实验结果显示,WOA-SVM在提高分类精度和泛化能力方面表现出色,为乳腺癌的早期诊断提供了有效的技术支持。
|
21天前
|
算法
基于GA遗传算法的PID控制器参数优化matlab建模与仿真
本项目基于遗传算法(GA)优化PID控制器参数,通过空间状态方程构建控制对象,自定义GA的选择、交叉、变异过程,以提高PID控制性能。与使用通用GA工具箱相比,此方法更灵活、针对性强。MATLAB2022A环境下测试,展示了GA优化前后PID控制效果的显著差异。核心代码实现了遗传算法的迭代优化过程,最终通过适应度函数评估并选择了最优PID参数,显著提升了系统响应速度和稳定性。
|
18天前
|
算法
基于WOA鲸鱼优化的购售电收益与风险评估算法matlab仿真
本研究提出了一种基于鲸鱼优化算法(WOA)的购售电收益与风险评估算法。通过将售电公司购售电收益风险计算公式作为WOA的目标函数,经过迭代优化计算出最优购电策略。实验结果表明,在迭代次数超过10次后,风险价值收益优化值达到1715.1万元的最大值。WOA还确定了中长期市场、现货市场及可再生能源等不同市场的最优购电量,验证了算法的有效性。核心程序使用MATLAB2022a实现,通过多次迭代优化,实现了售电公司收益最大化和风险最小化的目标。