航空航天工程学杂志
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抽象的

实施条件不等式约束以实现最佳碰撞避免

史密斯 NE*、阿伦特 CD、科布 RG、雷格 JA

美国联邦航空管理局现行法规要求经过的飞机必须满足指定的水平或垂直间隔距离。然而，对于基于梯度的数值非线性规划求解器来说，利用条件不等式路径约束求解最优回避轨迹是有问题的，因为条件约束通常具有不可微点。此外，文献没有提及对近似方法的稳健处理，以实现基于梯度的数值非线性规划求解器的条件不等式路径约束。本文提出了两种有效的方法来在最优控制问题的表述中强制执行条件不等式路径约束，并在代表性的机载规避场景中对这些方法进行了比较和对比。第一种方法基于包围超椭圆函数的最小面积，第二种方法基于使用 sigmoid 函数。这些提出的方法不仅鲁棒，而且保守，也就是说，它们的构造使得近似可行区域是真实可行区域的子集。此外，这些方法允许对不可行区域的高估进行分析得出的界限，使用超椭圆方法显示的最大误差不大于 0.3%，这小于用于计算飞机位置或高度的典型传感器的分辨率。然而，超椭圆方法并非在所有情况下都适用于执行非线性机载防撞问题中可能出现的条件不等式路径约束。所以，