Robust Time-Optimal Guidance in a Partially Uncertain Time-Varying Flow-Field
Robust Time-Optimal Guidance in a Partially Uncertain Time-Varying Flow-Field
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部分不确定时变流场中的鲁棒时间最优引导
DOI：
10.1007/s10957-018-1326-1
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发表时间：
2018
影响因子：
1.9
通讯作者：
Bakolas, Efstathios
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Selvakumar, Jhanani;Bakolas, Efstathios
在本文中，我们解决的问题，引导空中或水上车辆到一个固定的目标点，在部分不确定的流场。我们假设车辆的运动是由一个点质量的线性运动模型。此外，流场的速度，这被认为是随时间变化的，可以被分解成两个分量：一个是已知的先验和另一个是不确定的，只有其大小的界限是已知的。我们表明，指导问题可以重新制定为一个等价的追求逃避游戏随时间变化的仿射动力学。为了解决后者的游戏，我们提出了一个专门的解决方案的方法，通过一个特殊的状态转换到一个家庭的游戏与固定的终端时间转换的追求逃避游戏（其终端时间是免费的）的扩展。此外，我们提供了一个简单的方法来可视化的水平集的价值函数的游戏，沿着与相应的可达集。此外，我们比较了我们的保守的博弈论解决方案与纯最优控制解决方案，在特殊情况下，流场是完全已知的先验。
In this paper, we address the problem of guiding an aerial or aquatic vehicle to a fixed target point in a partially uncertain flow-field. We assume that the motion of the vehicle is described by a point-mass linear kinematic model. In addition, the velocity of the flow-field, which is taken to be time varying, can be decomposed into two components: one which is known a priori and another one which is uncertain and only a bound on its magnitude is known. We show that the guidance problem can be reformulated as an equivalent pursuit evasion game with time-varying affine dynamics. To solve the latter game, we propose an extension of a specialized solution approach, which transforms the pursuit–evasion game (whose terminal time is free) via a special state transformation into a family of games with fixed terminal time. In addition, we provide a simple method to visualize the level sets of the value function of the game, along with the corresponding reachable sets. Furthermore, we compare our conservative game-theoretic solution with a pure optimal control solution, for the special case in which the flow-field is perfectly known a priori.
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