Dymos 问题没有收敛到解决方案

如何解决Dymos 问题没有收敛到解决方案

编辑：如果我制作 N2 图表会有帮助吗？

Edit2：与此同时，我将仔细检查组件以确保输出正确。

我正在为电动自行车制作单圈时间模拟器。我正在使用 Dymos 处理之前的示例：https://github.com/OpenMDAO/dymos/tree/master/dymos/examples/racecar

我正在使用一些不同的方程来调整它，这些方程包含滚动速率，当然还有电气系统。方程来自这篇论文：https://eprints.soton.ac.uk/411613/

我已经尝试让它工作了很长一段时间，但我无法弄清楚出了什么问题，这是一个简化版本，其中所有非必要组件都已被剥离，并且系统最类似于 Dymos例如，这是我的：https://github.com/RoryMcDonald/LTS-Help。

我的和主要示例之间的一个主要区别是我使用的是 Radau 搭配而不是 Gauss-Lobatto。这是因为我在 Gauss Lobatto 的搭配节点上得到了一些奇怪的值（太高了）。

目前，我的实现与本文中的实现之间存在一些细微差别：

• N（轮胎反应负载）不限于正数（公式 18）。
• z（与道路的距离）不强制为正（即自行车不必与道路接触），如果值为正，则表示自行车轮胎被压缩到道路中好（产生抓地力）。
• 我没有将 Omega_z 定义为控制（方向盘），而是将二阶项 Omegadot_z 定义为 Omega_z 的控制输入和 state_rate。
• Tau_w，来自制动和节流的扭矩被分成 tau_t 和 tau_b（节流和制动）。这样我就可以从 tau_t 计算功耗。

我曾尝试在某个时候分别实现后三个。我不能说我已经尝试了所有三者的所有组合。

• 我没有将整个问题定义为形式 Ax=b 的隐式组件，而是在隐式组件中仅定义了四个状态速率（Vdot、Phiddot（Phidot dot）、Betadot、zddot），因为它们都是线性的一部分方程组（论文中的方程 13 和 14）。

我还没有尝试定义一个具有 Ax=b 形式的所有状态率/状态的大量隐式组件。无论如何，这有点打败了 OpenMDAO。

• 我没有状态 e（电池电量）和 T（温度）。它们都与动力系统有关，我已将其删除以简化问题。

• PowerLim 是一个临时组件，用于定义最大牵引功率，而通常定义功率限制的电气组件已被移除。

当我尝试运行该问题时，优化器只会不断增加完成一圈所需的时间。我查看了油门输入 (tau_t)，它仍然接近初始值（非常低），因此自行车无处可去。这可能只是问题的一小部分，但这绝对是问题的征兆。

此外，轮胎约束限制为 1，是圈速模拟和一般赛车运动的本质，通常远远超过 1 (>>1e2)。

我将感激的是如果有人能看一下 issueSolver.py 并告诉我是否有任何明显的问题，任何明显缺失的问题。或者，如果你有兴趣，整个事情。我已经在这个问题上投入了大量时间，但几乎不知道它出了什么问题。

我已经检查了所有组件，我认为它们的定义是正确的。我对线性系统进行了三次检查，所有方程都是正确的，gmres 正确实现，点积也是如此（但我在输入时怀疑自己），我已经手动插入了所有状态的值和线性系统状态速率（Vdot 等）似乎都能正确响应。

编辑：一些优化器迭代：

iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
   0  1.0000000e+02 2.24e+02 9.90e+01  -3.0 0.00e+00    -  0.00e+00 0.00e+00   0
   1  9.9995253e+01 2.24e+02 2.22e+03  -3.0 3.02e+05    -  2.58e-04 4.46e-05h  1
   2r 9.9995253e+01 2.24e+02 1.09e+03   2.4 0.00e+00    -  0.00e+00 2.23e-08R  2
   3r 1.4379355e+02 5.37e+05 1.64e+12   2.4 6.43e+05    -  1.68e-03 3.51e-03f  1
   4r 1.4379159e+02 5.36e+05 1.64e+12   2.4 2.68e+05    -  4.16e-03 1.26e-03f  1
   5r 1.4401612e+02 5.34e+05 1.63e+12   2.4 2.02e+05    -  1.25e-03 4.24e-03f  1
   6r 1.4416339e+02 5.33e+05 1.63e+12   2.4 2.75e+05    -  2.34e-03 1.52e-03f  1
   7r 1.4416476e+02 5.33e+05 1.63e+12   2.4 2.86e+06    -  1.94e-04 7.18e-06f  1
   8r 1.5125780e+02 5.12e+05 1.70e+12   2.4 8.84e+05    -  8.69e-03 1.32e-03f  1
   9r 1.5155334e+02 5.12e+05 1.71e+12   2.4 8.19e+05    -  3.34e-03 6.71e-05f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  10r 1.6438619e+02 5.09e+05 1.73e+12   2.4 2.20e+05    -  4.65e-03 3.02e-03f  1
  11r 1.9345701e+02 4.81e+05 1.80e+12   2.4 3.92e+04  -4.0 5.02e-03 7.43e-03f  1
  12r 2.5149263e+02 4.73e+05 1.81e+12   2.4 2.94e+03  -2.2 3.32e-02 1.69e-02f  1
  13r 2.8287132e+02 4.66e+05 1.80e+12   2.4 1.01e+03  -1.4 1.12e-02 1.50e-02f  1
  14r 3.8606696e+02 4.37e+05 1.66e+12   2.4 5.73e+02  -1.0 6.47e-02 6.24e-02f  1