将这个一维的moonlander改为三维的moonlander

时间: 2024-10-20 15:02:28 浏览: 11
要将一维的月球着陆器(Moon Lander)问题扩展到三维,需要对初始参数、状态向量、边界条件、控制变量以及动力学方程进行相应的调整。以下是具体的修改步骤: ### 1. 修改初始参数和状态向量 - **初始状态向量**:从一维的位置和速度扩展到三维。 - **最终状态向量**:同样从一维扩展到三维。 ```matlab % 初始状态向量,包含位置和速度 h0 = [100, -200, 400; 0, 0, -10]; % 最终状态向量,包含位置和速度 hf = [0, 0, 0; 0, 0, 0]; ``` ### 2. 修改状态变量的上下限 - **状态变量的下限和上限**:扩展到三维。 ```matlab % 状态变量的下限和上限 hmin = [-200, -200, 0; -10, -10, -10]; hmax = [400, 400, 400; 10, 10, 10]; ``` ### 3. 修改控制变量的上下限 - **控制变量的下限和上限**:扩展到三维。 ```matlab % 控制变量的下限和上限 umin = [-3, -3, 0]; umax = [3, 3, 3]; ``` ### 4. 修改重力加速度向量 - **重力加速度向量**:保持不变,因为重力方向仍然是竖直向下。 ```matlab % 重力加速度向量 setup.auxdata.g = [0, 0, 1.6]; ``` ### 5. 修改边界条件设置 - **边界条件设置**:扩展到三维。 ```matlab % 边界条件设置 setup.bounds.phase.initialstate.lower = h0; setup.bounds.phase.initialstate.upper = h0; setup.bounds.phase.state.lower = hmin; setup.bounds.phase.state.upper = hmax; setup.bounds.phase.finalstate.lower = hf; setup.bounds.phase.finalstate.upper = hf; setup.bounds.phase.control.lower = umin; setup.bounds.phase.control.upper = umax; ``` ### 6. 修改初值猜测 - **初值猜测**:扩展到三维。 ```matlab % 初值猜测 h_guess = [h0; hf]; u_guess = [umin; umin]; t_guess = [t0min; 5]; setup.guess.phase.state = h_guess; setup.guess.phase.control = u_guess; setup.guess.phase.time = t_guess; setup.guess.phase.integral = 10; ``` ### 7. 修改连续函数 - **连续函数**:扩展到三维。 ```matlab % 连续函数 function phaseout = mlocpContinuous(input) g = input.auxdata.g; t = input.phase.time; x = input.phase.state(:,1:3); v = input.phase.state(:,4:6); u = input.phase.control; dx = v; dv = u - [0, 0, g]; phaseout.dynamics = [dx; dv]; phaseout.integrand = sum(u.^2, 2); end ``` ### 8. 修改终值函数 - **终值函数**:保持不变。 ```matlab % 终值函数 function output = mlocpEndpoint(input) J = input.phase.integral; output.objective = sum(J); end ``` ### 9. 可视化结果 - **可视化结果**:扩展到三维。 ```matlab % 结果可视化 solution = output.result.solution; figure('Color',[1,1,1]); plot3(solution.phase.state(:,1), solution.phase.state(:,2), solution.phase.state(:,3), '-x', 'LineWidth', 1.5); xlabel('X Position', 'FontWeight','bold'); ylabel('Y Position', 'FontWeight','bold'); zlabel('Z Position', 'FontWeight','bold'); title('Position Trajectory in 3D', 'FontWeight','bold'); grid on; set(gca,'FontName','Times New Roman', 'FontSize',15,'LineWidth',1.3); print -dpng moonlander_position.png figure('Color',[1,1,1]); plot(solution.phase.time, solution.phase.state(:,4:6), '--', 'LineWidth', 1.5); xlabel('Time', 'FontWeight','bold'); ylabel('Velocity', 'FontWeight','bold'); legend('V_x', 'V_y', 'V_z'); set(gca,'FontName','Times New Roman', 'FontSize',15,'LineWidth',1.3); print -dpng moonlander_velocity.png figure('Color',[1,1,1]); plot(solution.phase.time, solution.phase.control, '-o', 'LineWidth', 1.5); xlabel('Time', 'FontWeight','bold'); ylabel('Control', 'FontWeight','bold'); legend('U_x', 'U_y', 'U_z'); set(gca,'FontName','Times New Roman', 'FontSize',15,'LineWidth',1.3); print -dpng moonlander_control.png ``` 通过以上步骤,你可以将一维的月球着陆器问题扩展到三维。这些修改确保了所有必要的参数和函数都适应三维空间的需求。
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