江铭的几句话把孙教授说得发蒙。
他怎么都想不明白为什么非凸优化能被化简成凸优化来,有无数问题涌在嘴边想要问出口,但看在江铭还在奋笔疾书又咽了回去。
无论如何,先看看江铭的答案吧。
他凑到江铭旁边,目不转睛地盯着不断写下的过程。
“问题一,非凸着陆误差最优化问题...”
“该问题的目标是找到离目标最近的可达表面位置,获得到该最近点的最小燃料状态轨迹。”
“优化目标的数学表达式为...约束条件有推力的凸上界、推力的非凸下界与以及推力的指向约束...控制变量为...”
孙教授安静地看着江铭不断写下的内容。
刚刚书写出来的这个问题的数学概述完美无误,一个优化问题包含了目标函数、约束条件与控制变量三部分。
其中主要的问题建模,无论是基本的物理定律还是在软着陆问题下的各类约束,都被写进了约束条件里。
江铭洋洋洒洒写了整整十三行,全部是软着陆问题里的约束条件,可见这个问题本身的难度。
在如此多的约束条件下找到最优解,就像穿越一整个充满荆棘的丛林,找寻唯一的宝藏。
然而孙鸿看到这里却是心中升起一丝疑惑,江铭的表述里并没有加入有关燃料的约束项,按理说他考虑这个问题考虑得这么全面,不可能忘掉关键的航天器燃料的约束啊?
不过很快他便露出恍然的神色。
描述完第一个问题后,江铭并没有停下,他又在纸上写下了第二个问题。
“问题二,非凸最小燃料问题。行星着陆问题的主要目标是使航天器尽可能接近给定目标着陆,即像问题一中那样最小化着陆误差。这个问题可能有多个最优解,因此有第二步,即找到消耗最少燃料的最小误差解。”
原来是两步优先级法!孙鸿在心中惊叹,原来江铭把这个最优控制问题又拆成了两步子问题,在第一个问题中求出一个不考虑燃料约束的解集来,再在第二步中加入燃料约束筛选出一个最优解。
不过,这两个问题也正如江铭的标题所写的那样,是非凸问题。
江铭的两个问题描述就占用了整面A4纸,孙教授立刻又递给他一张,看着他继续写了下去。
“对于上述两个问题,引入Hamilton函数,并对系统做如下定义...”
“基于Hamilton函数在零极点处的投影,引入庞特里亚金最大化原理,构造引理1...”
“基于上述引理(1)(2)(3),可构造新的问题三:凸松弛最小着陆误差问题,以及问题四:凸松弛最小燃料问题。”
“...”
随着江铭的证明过程,孙鸿越发有些看不懂了,直到江铭写完全部证明,他还在细细思索前面的引理,后面的证明都还没来得及看。
江铭倒也不着急,安静地候在一旁等待着孙教授理解证明过程。
一分钟过去...
两分钟过去...
五分钟过去...
十分钟过去...
“嘶...”,孙鸿倒吸一口冷气,他其实早就看懂了江铭的证明过程,但却有些迟疑...
这个证明到底对不对?他有些拿不清。
理智告诉他这个过程确实是对的,但感性上这个证明结果实在过于震撼,让他不敢轻易相信。
万一有着他没注意到的逻辑漏洞呢?