stringtranslate.com

И. Майкл Росс

Исаак Майкл Росс — заслуженный профессор и директор программы управления и оптимизации в Военно-морской аспирантуре в Монтерее, Калифорния. Он опубликовал высоко оцененный учебник по теории оптимального управления [1] и плодотворные статьи по псевдоспектральной теории оптимального управления, [2] [3] [4] [5] [6] теории стока энергии, [7] [8] оптимизация и отклонение околоземных астероидов и комет , [9] [10] робототехника , [11] [12] динамика ориентации и управление , [13] орбитальная механика, [14] [15] [16] оптимальная работа в реальном времени управление, [17] [18] оптимальное управление без запаха [19] [20] [21] и непрерывная оптимизация. [22] [23] [24] Теорема Канга–Росса–Гонга, [25] [26] π- лемма Росса , постоянная времени Росса, лемма Росса–Фару и псевдоспектральный метод Росса–Фару названы в честь ему. [27] [28] [29] [30] [31] Согласно отчету, опубликованному Стэнфордским университетом, [32] Росс входит в число 2% лучших ученых мира.

Теоретический вклад

Хотя Росс внес вклад в теорию стока энергии, динамику отношений, управление и планетарную защиту , он наиболее известен [27] [28] [29] [31] [33] своими работами по псевдоспектральному оптимальному управлению . В 2001 году Росс и Фару анонсировали [2] принцип ковекторного отображения сначала как специальный результат в псевдоспектральном оптимальном управлении , а позднее [5] как общий результат в оптимальном управлении . Этот принцип был основан на лемме Росса–Фару, которая доказывает [28] , что дуализация и дискретизация не обязательно являются коммутативными операциями и что необходимо предпринять определенные шаги для содействия коммутации. Когда дискретизация коммутативна с дуализацией, то при соответствующих условиях принцип минимума Понтрягина возникает как следствие сходимости дискретизации . Совместно с Ф. Фару , В. Кангом и К. Гонгом Росс доказал ряд результатов о сходимости псевдоспектральных дискретизаций задач оптимального управления. [26] Росс и его коллеги показали, что псевдоспектральные дискретизации Лежандра и Чебышева сходятся к оптимальному решению задачи при мягком условии ограниченности вариаций. [26]

Вклад программного обеспечения

В 2001 году Росс создал DIDO — программный пакет для решения задач оптимального управления . [34] [35] [36] Используя псевдоспектральные методы , Росс создал удобный для пользователя набор объектов, который не требовал знания его теории для запуска DIDO. В данной работе были использованы псевдоспектральные методы решения задач оптимального управления. [37] DIDO используется для решения задач оптимального управления в аэрокосмических приложениях, [38] [39] теории поиска, [40] и робототехники . Конструкции Росса были лицензированы для других программных продуктов и использовались НАСА для решения критических проблем полета на Международной космической станции . [41]

Взносы за полеты

В 2006 году НАСА использовало DIDO для реализации маневрирования без использования топлива [42] Международной космической станции . В 2007 году журнал SIAM News напечатал статью на первой странице [41], в которой объявлялось об использовании теории Росса. Это побудило других исследователей [37] изучить математику псевдоспектральной теории оптимального управления . DIDO также используется для маневрирования космической станции и управления различным наземным и летным оборудованием для обеспечения автономности и эффективности работы нелинейных систем управления . [25]

Награды и отличия

В 2010 году Росс был избран членом Американского астронавтического общества за «новаторский вклад в теорию, программное обеспечение и летную демонстрацию псевдоспектрального оптимального управления ». Он также получил (совместно с Фарибой Фару ) премию AIAA в области механики и управления полетом за «фундаментальное изменение ландшафта летной механики». Его исследование попало в заголовки газет SIAM News , [41] IEEE Control Systems Magazine , [43] IEEE Spectrum , [30] и Space Daily . [44]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ И. М. Росс, Учебник по принципу Понтрягина в оптимальном управлении, второе издание, Collegiate Publishers, Сан-Франциско, Калифорния, 2015.
  2. ^ ab И.М. Росс и Ф. Фару, Псевдоспектральное преобразование ковекторов оптимальных систем управления, Материалы Первого симпозиума IFAC по структуре и управлению системой, Прага, Чехия, 29–31 августа 2001 г.
  3. ^ И. М. Росс и Ф. Фару, Псевдоспектральные аппроксимации Лежандра задач оптимального управления, Конспекты лекций по управлению и информатике , Vol. 295, Шпрингер-Верлаг, 2003.
  4. ^ Росс, IM; Фару, Ф. (2004). «Методы псевдоспектрального узла для решения задач оптимального управления». Журнал управления, контроля и динамики . 27 (3): 3. дои : 10,2514/1,3426.
  5. ^ ab И. М. Росс и Ф. Фару, Дискретная проверка необходимых условий для переключаемых нелинейных систем оптимального управления, Материалы Американской конференции по управлению, Приглашенный доклад, июнь 2004 г., Бостон, Массачусетс.
  6. ^ Росс, IM; Фару, Ф. (2004). «Псевдоспектральные методы оптимального планирования движения дифференциально плоских систем». Транзакции IEEE при автоматическом управлении . 49 (8): 1410–1413. дои : 10.1109/tac.2004.832972. hdl : 10945/29675. S2CID  7106469.
  7. ^ Росс, IM (1996). «Формулировка условий устойчивости систем, содержащих ведомые роторы». Журнал управления, контроля и динамики . 19 (2): 305–308. Бибкод : 1996JGCD...19..305R. дои : 10.2514/3.21619. hdl : 10945/30326. S2CID  121987998.
  8. ^ Росс, IM (1993). «Нутационная устойчивость и основная энергия квазижесткого гиростата». Журнал управления, контроля и динамики . 16 (4): 641–647. Бибкод : 1993JGCD...16..641R. дои : 10.2514/3.21062. hdl : 10945/30324. S2CID  122480792.
  9. ^ Росс, IM; Парк, Ю.Ю.; Портер, SE (2001). «Гравитационное воздействие Земли при оптимизации Дельты-V для отклонения астероидов, пересекающих Землю». Журнал космических кораблей и ракет . 38 (5): 759–764. дои : 10.2514/2.3743. S2CID  123431410.
  10. ^ Парк, Ю.Ю.; Росс, IM (1999). «Оптимизация двух тел для отклонения астероидов, пересекающих Землю». Журнал управления, контроля и динамики . 22 (3): 415–420. Бибкод : 1999JGCD...22..415P. дои : 10.2514/2.4413.
  11. ^ М. А. Хурни, П. Сехават и И. М. Росс, «Информационно-центрический планировщик траекторий для беспилотных наземных транспортных средств», Динамика информационных систем: теория и приложения, оптимизация Springer и ее приложения, 2010, стр. 213–232.
  12. ^ Гонг, К.; Льюис, ЛР; Росс, IM (2009). «Псевдоспектральное планирование движения для автономных транспортных средств». Журнал управления, контроля и динамики . 32 (3): 1039–1045. Бибкод : 2009JGCD...32.1039G. дои : 10.2514/1.39697.
  13. ^ Флеминг, А.; Сехават, П.; Росс, IM (2010). «Переориентация твердого тела за минимальное время». Журнал наведения, контроля и динамики . 33 (1): 160–170. Бибкод : 2010JGCD...33..160F. дои : 10.2514/1.43549. S2CID  120117410.
  14. ^ Росс, И. Майкл (1 июля 2003 г.). «Линеаризованные динамические уравнения космического аппарата, подверженные возмущениям J2». Журнал руководства, контроля и динамики . 26 (4): 657–659. Бибкод : 2003JGCD...26..657R. дои : 10.2514/2.5095.
  15. ^ Росс, И. Майкл (1 июля 2002 г.). «Механизм точного управления орбитой с применением к удержанию пласта». Журнал управления, контроля и динамики . 25 (4): 818–820. Бибкод : 2002JGCD...25..818R. дои : 10.2514/2.4951.
  16. ^ И. М. Росс, Х. Ян и Ф. Фару, «Любопытно диковинная проблема орбитальной механики», Американское астронавтическое общество, документ AAS 01-430, июль – август. 2001 г.
  17. ^ Росс, IM; Фару, Ф. (2006). «Проблемы расчета оптимального управления в реальном времени». Математическое и компьютерное моделирование . 43 (9–10): 1172–1188. дои : 10.1016/j.mcm.2005.05.021.
  18. ^ Росс, IM; Сехават, П.; Флеминг, А.; Гонг, К. (2008). «Оптимальное управление с обратной связью: основы, примеры и экспериментальные результаты для нового подхода». Журнал наведения, контроля и динамики . 31 (2): 307–321. Бибкод : 2008JGCD...31..307R. CiteSeerX 10.1.1.301.1423 . дои : 10.2514/1.29532. 
  19. ^ И. М. Росс, Р. Дж. Пру и М. Карпенко, «Оптимальное управление космическим полетом без запаха», Труды 24-го Международного симпозиума по динамике космического полета (ISSFD) , 5–9 мая 2014 г., Лорел, доктор медицинских наук.
  20. ^ И. М. Росс, Р. Дж. Пру, М. Карпенко и К. Гонг, «Задачи оптимального управления Римана – Стилтьеса для неопределенных динамических систем», Журнал «Наведение, управление и динамика» , Vol. 38, № 7 (2015), стр. 1251-1263. дои: 10.2514/1.G000505.
  21. ^ И. М. Росс, Р. Дж. Пру, М. Карпенко, «Руководство без запаха», Американская конференция по контролю, 2015, стр. 5605–5610, 1–3 июля 2015 г. doi: 10.1109/ACC.2015.7172217.
  22. ^ Росс, IM (июль 2019 г.). «Теория оптимального управления для нелинейной оптимизации». Журнал вычислительной и прикладной математики . 354 : 39–51. дои : 10.1016/j.cam.2018.12.044 . ISSN  0377-0427.
  23. ^ Росс, Исаак М. (31 марта 2023 г.). «Вывод алгоритмов спуска координат из теории оптимального управления». Форум по исследованию операций . 4 (2). arXiv : 2309.03990 . дои : 10.1007/s43069-023-00215-6. ISSN  2662-2556.
  24. ^ Росс, IM (май 2023 г.). «Создание алгоритма ускоренного градиента Нестерова с использованием теории оптимального управления для оптимизации». Журнал вычислительной и прикладной математики . 423 : 114968. arXiv : 2203.17226 . дои : 10.1016/j.cam.2022.114968. ISSN  0377-0427.
  25. ^ аб Росс, IM; Карпенко, М. (2012). «Обзор псевдоспектрального оптимального управления: от теории к полету». Ежегодные обзоры под контролем . 36 (2): 182–197. doi :10.1016/j.arcontrol.2012.09.002.
  26. ^ abc В. Канг, И. М. Росс, К. Гонг, Псевдоспектральное оптимальное управление и теоремы его сходимости, Анализ и проектирование нелинейных систем управления, Springer, стр. 109–124, 2008.
  27. ^ ab Б. С. Мордухович, Вариационный анализ и обобщенная дифференциация, I: Основная теория, Том. 330 из серии Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften [Фундаментальные принципы математических наук], Springer, Берлин, 2005.
  28. ^ abc В. Канг, «Скорость сходимости псевдоспектрального оптимального управления Лежандра линеаризуемыми системами с обратной связью», Журнал теории и применения управления , том 8, № 4, 2010. стр. 391-405.
  29. ^ аб младший-; Ли, С; Рутс, Дж.; Ю, ТЫ; Артханари, Х.; Вагнер, Г. (2011). «Оптимальный дизайн импульсов в квантовом управлении: унифицированный вычислительный метод». Труды Национальной академии наук . 108 (5): 1879–1884. Бибкод : 2011PNAS..108.1879L. дои : 10.1073/pnas.1009797108 . ПМК 3033291 . ПМИД  21245345. 
  30. ^ аб Н. Бедроссян, М. Карпенко и С. Бхатт, «Разгон моего спутника: сложные алгоритмы повышают производительность спутника по дешевке», IEEE Spectrum , ноябрь 2012 г.
  31. ^ аб Стивенс, RE; Визель, В. (2008). «Оптимальное управление электродинамическим тросовым спутником в большом масштабе времени». Журнал управления, контроля и динамики . 32 (6): 1716–1727. Бибкод : 2008JGCD...31.1716S. дои : 10.2514/1.34897.
  32. ^ Иоаннидис, Джон Пенсильвания (04 октября 2023 г.). «Обновление данных за октябрь 2023 г. для «Обновленных общенаучных авторских баз данных стандартизированных показателей цитирования»»». Репозиторий данных Elsevier, V6, doi: 10.17632/btchxktzyw.6 . 6 . дои : 10.17632/btchxktzyw.6.
  33. ^ П. Уильямс, «Применение псевдоспектральных методов для контроля удаления горизонта», Журнал «Наведение, контроль и динамика» , том 27, № 2, стр. 310–314, 2004.
  34. ^ Конвей, Брюс А. (15 сентября 2011 г.). «Обзор методов, доступных для численной оптимизации непрерывных динамических систем». Журнал теории оптимизации и приложений . 152 (2): 271–306. doi : 10.1007/s10957-011-9918-z. ISSN  0022-3239. S2CID  10469414.
  35. ^ Б. Онеггер, «Прорыв в программном обеспечении профессора NPS позволяет совершать маневры в космосе без использования топлива». Военно-морской флот.мил. ВМС США. 20 апреля 2007 г. (11 сентября 2011 г.) http://www.elissarglobal.com/wp-content/uploads/2011/07/Navy_News.pdf. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine .
  36. ^ Росс, Исаак (2020). «Усовершенствования набора инструментов оптимального управления DIDO». arXiv : 2004.13112 [math.OC].
  37. ^ ab К. Гонг, В. Канг, Н. Бедроссян, Ф. Фару, П. Сехават и К. Боллино, Псевдоспектральное оптимальное управление для военных и промышленных приложений, 46-я конференция IEEE по принятию решений и управлению, Новый Орлеан, Луизиана, стр. 4128–4142, декабрь 2007 г.
  38. ^ А. М. Хокинс, Оптимизация траектории мягкой посадки на Луну с орбиты стоянки, Диссертация SM, Департамент аэронавтики и астронавтики, Массачусетский технологический институт, 2005. http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/32431
  39. ^ Дж. Р. Ри, Псевдоспектральный метод Лежандра для быстрой оптимизации траекторий ракет-носителей, диссертация SM, факультет аэронавтики и астронавтики, Массачусетский технологический институт, 2001. http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/8608
  40. ^ Стоун, Лоуренс; Ройсет, Йоханнес; Уошберн, Алан (2016). Оптимальный поиск движущихся целей . Швейцария: Шпрингер. стр. 155–188. ISBN 978-3-319-26897-2.
  41. ^ abc В. Канг и Н. Бедроссян, «Теория псевдоспектрального оптимального управления совершает дебютный полет», SIAM News , Vol. 40, стр. 1, 2007.
  42. ^ «Демонстрация маневра с нулевым топливом (ZPM) Международной космической станции (ZPM) - 29.07.14» . НАСА.
  43. ^ Н. С. Бедроссян, С. Бхатт, В. Канг и И. М. Росс, Руководство по маневрированию с нулевым подачей топлива, журнал IEEE Control Systems Magazine , октябрь 2009 г. (тематическая статья), стр. 53–73.
  44. ^ Новая процедура поворота космического корабля TRACE, Space Daily , 28 декабря 2010 г.

Внешние ссылки