PSOPT: 一个开源的最优控制软件工具

PSOPT: 一个开源的最优控制软件工具

1. 项目基础介绍

PSOPT 是一个开源的最优控制软件工具，主要用于计算最优控制问题。该软件使用 C++ 编写，并通过直接配置法（Direct Collocation Methods）来解决最优控制问题。PSOPT 的设计理念是通过对时间依赖变量的全局或局部多项式逼近，来离散化微分方程和连续约束，并使用已知的求积公式计算问题相关的任何积分。

2. 项目的核心功能

PSOPT 的核心功能包括：

• 支持单相或_multiphase_问题。
• 处理连续时间非线性动力学。
• 具备一般端点约束。
• 支持非线性路径约束（等式或不等式），适用于状态变量和/或控制变量。
• 实现积分约束和内部点约束。
• 提供控制变量和状态变量的边界。
• 支持一般成本函数，包括 Lagrange 和 Mayer 项。
• 处理自由或固定的初始和最终条件。
• 实现线性或非线性阶段之间的链接。
• 固定或自由的初始时间。
• 固定或自由的最终时间。
• 优化静态参数。
• 支持参数估计问题，包括采样测量。
• 处理带有延迟变量的微分方程。

此外，PSOPT 还具备以下特性：

• 提供多种配置法选择，如 Legendre、Chebyshev、梯形或 Hermite-Simpson。
• 自动缩放。
• 使用 ADOL-C 库自动计算一阶和二阶导数。
• 通过稀疏有限差分进行数值微分。
• 自动网格细化。
• 自动识别雅可比矩阵和海森矩阵的稀疏性。
• 实现微分代数方程（DAE）格式，以便在同一 C++ 函数中实现微分和代数约束。
• 使用 Eigen3（线性代数模板库）和 ADOL-C（自动微分库）。

3. 项目最近更新的功能

根据项目最新信息，PSOPT 的最近更新主要包括以下功能：

• 改进了对 Ubuntu 22.04 的支持，解决了与 adolc 库相关的运行时错误。
• 更新了依赖库，包括 IPOPT、ADOL-C、EIGEN3 等，以提供更好的稳定性和性能。
• 优化了安装流程，提供了更详细的安装指南和文档。
• 修复了已知的问题和漏洞，提高了软件的健壮性。

通过这些更新，PSOPT 进一步提升了其作为最优控制软件的可靠性和易用性，为研究人员和开发者提供了一个强大的工具。