Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Structure of optimal control for planetary landing with control and state constraints

Creators

  • 1. Practical Action
  • 2. University of Paris-Saclay

Description

This paper studies a vertical powered descent problem in the context of planetary landing, considering glide-slope and thrust pointing constraints and minimizing any final cost. In a first time, it proves the Max-Min-Max or Max-Singular-Max form of the optimal control using the Pontryagin Maximum Principle, and it extends this result to a problem formulation considering the effect of an atmosphere. It also shows that the singular structure does not appear in generic cases. In a second time, it theoretically analyzes the optimal trajectory for a more specific problem formulation to show that there can be at most one contact or boundary interval with the state constraint on each Max or Min arc.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تدرس هذه الورقة مشكلة النزول الرأسي بالطاقة في سياق الهبوط الكوكبي، مع الأخذ في الاعتبار الانحدار الانزلاقي وقيود توجيه الدفع وتقليل أي تكلفة نهائية. في المرة الأولى، يثبت نموذج Max - Min - Max أو Max - Singular - Max للتحكم الأمثل باستخدام مبدأ Pontryagin Maximum، ويمتد هذه النتيجة إلى صياغة مشكلة مع الأخذ في الاعتبار تأثير الغلاف الجوي. كما يظهر أن البنية المفردة لا تظهر في الحالات العامة. في المرة الثانية، يحلل نظريًا المسار الأمثل لصياغة مشكلة أكثر تحديدًا لإظهار أنه يمكن أن يكون هناك اتصال واحد أو فاصل حدودي واحد على الأكثر مع قيد الحالة على كل قوس MAX أو MIN.

Translated Description (French)

Cet article étudie un problème de descente verticale motorisée dans le contexte de l'atterrissage planétaire, en tenant compte des contraintes de pente de descente et de pointage de poussée et en minimisant tout coût final. Dans un premier temps, il prouve la forme Max-Min-Max ou Max-Singular-Max du contrôle optimal en utilisant le principe du maximum de Pontryagin, et il étend ce résultat à une formulation problématique considérant l'effet d'une atmosphère. Il montre également que la structure singulière n'apparaît pas dans les cas génériques. Dans un deuxième temps, il analyse théoriquement la trajectoire optimale pour une formulation de problème plus spécifique pour montrer qu'il peut y avoir au plus un intervalle de contact ou de frontière avec la contrainte d'état sur chaque arc Max ou Min.

Translated Description (Spanish)

Este documento estudia un problema de descenso vertical con motor en el contexto del aterrizaje planetario, considerando las restricciones de apuntamiento de la pendiente de planeo y empuje y minimizando cualquier costo final. Por primera vez, demuestra la forma Max-Min-Max o Max-Singular-Max del control óptimo utilizando el Principio de Máximo de Pontryagin, y extiende este resultado a una formulación del problema considerando el efecto de una atmósfera. También muestra que la estructura singular no aparece en los casos genéricos. En un segundo momento, analiza teóricamente la trayectoria óptima para una formulación de problemas más específica para mostrar que puede haber como máximo un contacto o intervalo límite con la restricción de estado en cada arco Max o Min.

Files

cocv220089.pdf.pdf

Files (24 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
24 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
هيكل التحكم الأمثل للهبوط الكوكبي مع التحكم وقيود الحالة
Translated title (French)
Structure de contrôle optimal pour l'atterrissage planétaire avec des contraintes de contrôle et d'état
Translated title (Spanish)
Estructura de control óptimo para aterrizaje planetario con restricciones de control y estado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4280498086
DOI
10.1051/cocv/2022065

Is supplement to
https://openalex.org/W4302321938 (Other)
https://openalex.org/W4292923857 (Other)
https://openalex.org/W4211240924 (Other)
https://openalex.org/W4206210398 (Other)
https://openalex.org/W2962746246 (Other)
https://openalex.org/W2771042763 (Other)
https://openalex.org/W2543201876 (Other)
https://openalex.org/W2473915460 (Other)
https://openalex.org/W2155570364 (Other)
https://openalex.org/W2031281152 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1513745936
  • https://openalex.org/W1968382723
  • https://openalex.org/W1990742368
  • https://openalex.org/W2022419729
  • https://openalex.org/W2034793951
  • https://openalex.org/W2038818107
  • https://openalex.org/W2056261501
  • https://openalex.org/W2068716637
  • https://openalex.org/W2098375154
  • https://openalex.org/W2111856027
  • https://openalex.org/W2120218237
  • https://openalex.org/W2159583056
  • https://openalex.org/W2163817530
  • https://openalex.org/W2221599289
  • https://openalex.org/W2274158885
  • https://openalex.org/W2330852503
  • https://openalex.org/W2335110674
  • https://openalex.org/W2773914592
  • https://openalex.org/W2774891954
  • https://openalex.org/W2842089854
  • https://openalex.org/W2912257283
  • https://openalex.org/W4210564992
  • https://openalex.org/W4252517507