Interval explosion search algorithm and its application to hypersonic aircraft modelling and motion optimization problems

Abstract

This work considers hypersonic aircraft open-loop control problem in a presence of terminal and phase constraints. By the discretization process this problem is transformed into a nonlinear programming problem which is solved numerically by the interval explosion search algorithm. This algorithm belongs to metaheuristic algorithms of interval global optimization. Desired control is constructed in a class of interval piecewise-constant and piecewise-linear functions. Also this work demonstrates the comparison of results obtained by the proposed method and by Galerkin projection technique. This comparison confirms the efficiency of the interval based control algorithm. Рассматривается задача поиска оптимального программного управления гиперзвуковым летательным аппаратом при наличии терминальных и фазовых ограничений. С помощью процедуры дискретизации она сводится к задаче нелинейного программирования, которая решается с помощью интервального метода взрывов, относящегося к метаэвристическим алгоритмам интервальной глобальной оптимизации. Искомое управление ищется в классе интервальных кусочно-постоянных и кусочно-линейных функций. Приведено сравнение полученных результатов с известным в задаче управления конечным положением гиперзвукового летательного аппарата, свидетельствующее об эффективности предложенного подхода.