MATLAB配点法轨迹优化程序实现

资 源 简 介

该MATLAB程序基于配点法实现轨迹优化算法，将最优控制问题离散化为非线性规划问题，利用MATLAB优化工具箱求解。支持自定义动力学方程与约束条件，适用于各类最优控制场景。

详 情 说 明

基于配点法的轨迹优化MATLAB程序实现

项目介绍

本项目实现了基于配点法的轨迹优化算法，用于求解最优控制问题。通过将连续时间轨迹离散化为有限个配点，将最优控制问题转化为非线性规划问题，利用MATLAB优化工具箱进行高效求解。程序支持用户自定义动力学方程、约束条件和目标函数，可广泛应用于机械臂轨迹规划、无人机路径优化等多种工程场景。

功能特性

• 配点法离散化：采用先进的配点离散化技术，将连续最优控制问题转化为非线性规划问题
• 灵活的自定义接口：支持用户自定义系统动力学、路径约束和目标函数
• 高效的数值求解：结合MATLAB优化工具箱，实现快速稳定的非线性规划求解
• 完整的可视化输出：自动生成状态和控制量的时间历程图，便于结果分析
• 收敛状态监控：提供详细的优化过程收敛信息和迭代次数统计

使用方法

1. 准备输入参数：

- 设置初始状态向量（n维列向量） - 定义终端状态约束（m维列向量） - 编写系统动力学方程函数 - 设定路径约束函数 - 配置目标函数 - 指定时间区间[t0, tf] - 确定配点数量

1. 运行优化程序：

执行主程序即可开始轨迹优化计算

1. 获取输出结果：

- 最优状态轨迹（N×n矩阵） - 最优控制轨迹（N×p矩阵） - 优化性能指标值 - 收敛状态信息 - 轨迹可视化图形

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 优化工具箱（Optimization Toolbox）
• 推荐内存：4GB以上

文件说明

主程序文件整合了轨迹优化的完整流程，包含配点离散化处理、非线性规划问题构建、优化求解器调用、结果验证与可视化等核心功能。该文件实现了从问题定义到结果输出的全过程自动化处理，用户只需按要求提供必要的输入参数即可获得最优轨迹解。