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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