受空降伞问题启发的基于事件的最优控制方法

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本文提出了一类基于事件反馈控制器的最优设计方案,解决了降落伞空投最优开伞时间问题。针对降落伞空投的过程中存在一种既保证安全落地速度的条件,又能满足落地时间最小化的基于事件的反馈控制的问题,提炼出一类基于事件的系统(即混杂系统)的最优控制律设计的理论问题。为了解决这类问题,给出如下解决方案。  基于牛顿第二运动定律,及空气动力学基本定律,推导出降落伞降落过程的动力学方程,将开伞瞬间作为第一事件,着陆作为第二事件,给出动力学系统的切换条件(事件1)和边界条件(事件2),这里控制器的最优设计为满足给定边界条件对系统最佳切换时间的数学求解过程。  为进一步阐述上述问题,针对降落伞空投最优控制设计,基于Matlab平台,进行数值仿真求解,通过有限次递推过程,获得了最优参数。从数值模拟结果可看出采用该最优控制律既能满足降落伞安全着陆的边界条件又能使降落过程时间最小化。  因此,本文成功地将降落伞空投的最优控制问题提炼成一类基于事件的混杂系统最优控制律设计问题,并给出了解决该类控制问题的数学方法与工具。提出的问题及解决方法具有一定的通用性,能够解决多个应用领域中类似的最优控制问题。
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