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On the Radau pseudospectral method: theoretical and implementation advances

Sagliano, Marco und Theil, Stephan und Bergsma, Michiel und D’Onofrio, Vincenzo und Whittle, Lisa und Viavattene, Giulia (2017) On the Radau pseudospectral method: theoretical and implementation advances. CEAS Space Journal, 9 (3), Seiten 313-331. Springer. doi: 10.1007/s12567-017-0165-5. ISSN 1868-2502.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s12567-017-0165-5

Kurzfassung

In the last decades the theoretical development of more and more refined direct methods, together with a new generation of CPUs, led to a significant improvement of numerical approaches for solving optimal-control problems. One of the most promising class of methods is based on pseudospectral optimal control. These methods do not only provide an efficient algorithm to solve optimalcontrol problems, but also define a theoretical framework for linking the discrete numerical solution to the analytical one in virtue of the covector mapping theorem. However, several aspects in their implementation can be refined. In this framework SPARTAN, the first European tool based on flipped-Radau pseudospectral method, has been developed. This paper illustrates the aspects implemented for SPARTAN, which can potentially be valid for any other transcription. The novelties included in this work consist specifically of a new hybridization of the Jacobian matrix computation made of four distinct parts. These contributions include a new analytical formulation for expressing Lagrange cost function for open final-time problems, and the use of dual-number theory for ensuring exact differentiation. Moreover, a self-scaling strategy for primal and dual variables, which combines the projected-Jacobian rows normalization and the covector mapping, is described. Three concrete examples show the validity of the novelties introduced, and the quality of the results obtained with the proposed methods.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/117120/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:On the Radau pseudospectral method: theoretical and implementation advances
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sagliano, MarcoMarco.Sagliano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1026-0693NICHT SPEZIFIZIERT
Theil, StephanStephan.Theil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5346-8091NICHT SPEZIFIZIERT
Bergsma, MichielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
D’Onofrio, VincenzoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Whittle, LisaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Viavattene, GiuliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2017
Erschienen in:CEAS Space Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.1007/s12567-017-0165-5
Seitenbereich:Seiten 313-331
Verlag:Springer
ISSN:1868-2502
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Pseudospectral methods, Entry, descent, and landing
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Shefex III (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Sagliano, Marco
Hinterlegt am:13 Dez 2017 10:57
Letzte Änderung:21 Nov 2023 14:50

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