本文關鍵詞：小行星探測器的軌道設計與控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《長春工業(yè)大學》 2015年

不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究

王宏  

【摘要】：隨著國內外深空探測技術的不斷發(fā)展,小行星探測也取得了一定進展。本論文對小行星探測器下降段軌跡進行優(yōu)化研究,實現燃料最優(yōu)的目標�？紤]下降過程中第三天體引力以及不確定性,用多項式擬合上述優(yōu)化軌跡,并進行跟蹤控制。具體的研究工作可歸納為以下三方面：首先,考慮小行星具有體積小、形狀不規(guī)則、弱引力場等特性,把小行星近似的看成三軸橢球體,并采用球諧系數法建立小行星的弱引力場模型；隨后鑒于探測器下降過程的空間環(huán)境特征,在固連坐標系下建立了小天體的動力學模型,其中考慮太陽光壓,第三天體引力等不確定因素。其次,以燃料最優(yōu)為目標對小行星探測器的下降軌跡進行優(yōu)化。根據此連續(xù)最優(yōu)控制問題的特點,采用軌跡優(yōu)化方法直接法中的高斯偽譜法對問題進行離散,轉化成受代數約束的非線性規(guī)劃問題,并用序列二次規(guī)劃算法進行求解。本論文在軌跡優(yōu)化的設計中考慮了太陽光壓,分別用常推力與變推力兩種策略進行軌跡的優(yōu)化,仿真結果表明了兩種方法均能實現燃料最優(yōu)的優(yōu)化目標,并且小行星能夠安全的下降。最后,針對探測器在動力下降段的特點,采用三次多項式擬合得到標稱軌跡,然后對此標稱軌跡進行跟蹤控制。在軌跡跟蹤控制階段,將第三天體引力以及不確定性考慮在內,使其更接近實際的空間環(huán)境。由于滑模變結構控制方法具有很強的魯棒性,故采用了基于指數趨近律的滑模變結構控制器來進行對標稱軌跡的跟蹤,仿真結果表明此方法能夠平穩(wěn)的跟蹤下降軌跡,驗證了該方法的有效性。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2;V525
【目錄】：

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中國期刊全文數據庫 前10條

1 徐偉彪,趙海斌;小行星深空探測的科學意義和展望[J];地球科學進展;2005年11期

2 屈香菊;;直接多重打靶法在軌跡優(yōu)化方面的應用[J];飛行力學;1992年01期

3 陳功;傅瑜;郭繼峰;;飛行器軌跡優(yōu)化方法綜述[J];飛行力學;2011年04期

4 單永正;段廣仁;呂世良;;月球探測器軟著陸的最優(yōu)控制[J];光學精密工程;2009年09期

5 曲向芳;;日本“隼鳥”探測器的坎坷之旅[J];國際太空;2006年03期

6 朱建豐;徐世杰;;基于自適應模擬退火遺傳算法的月球軟著陸軌道優(yōu)化[J];航空學報;2007年04期

7 葉培建;鄧湘金;彭兢;;國外深空探測態(tài)勢特點與啟示(上)[J];航天器環(huán)境工程;2008年05期

8 張振江;崔祜濤;任高峰;;不規(guī)則形狀小行星引力環(huán)境建模及球諧系數求取方法[J];航天器環(huán)境工程;2010年03期

9 于錦海;衛(wèi)星測高問題的球諧級數解法[J];測繪學院學報;2003年01期

10 梁棟;何英姿;劉良棟;;月球精確軟著陸制導軌跡在軌魯棒跟蹤[J];空間控制技術與應用;2011年05期

中國博士學位論文全文數據庫 前3條

1 劉興隆;登月飛行器軟著陸的制導與控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

2 單永正;月球探測器軟著陸的制導問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

3 田陽;行星著陸器自主導航與控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

中國碩士學位論文全文數據庫 前3條

1 葛春生;深空探測器軌道設計與修正方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 孫天放;不規(guī)則小行星著陸器制導與控制方法研究[D];長春工業(yè)大學;2013年

3 董月莎;小行星探測器的軌道設計與控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

【共引文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 周成朋;基于有功負荷ON-OFF調制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制[J];安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報;2005年01期

2 孔祥梅;李宏光;;滑模控制中一類趨近律的改進[J];鞍山科技大學學報;2007年04期

3 劉敬娜;趙立純;;基于營養(yǎng)動力學的浮游植物-動物模型的變結構控制[J];鞍山師范學院學報;2010年02期

4 姜偉;何廣平;;基于變結構控制的慣性輪擺控制器設計[J];北方工業(yè)大學學報;2010年01期

5 朱玉川;馬大為;李志剛;樂貴高;;帶積分項的火箭炮最優(yōu)化滑模伺服控制[J];兵工學報;2007年10期

6 劉宇;原建平;侯朝煥;;水下自導武器導引律研究[J];兵工學報;2008年04期

7 魏英杰;呂瑞;張嘉鐘;于開平;曹偉;;超空泡航行體的變結構控制器設計[J];兵工學報;2009年08期

8 柯芳;涅烏希賓;;飛行器智能控制系統(tǒng)研究進展[J];兵工學報;2010年07期

9 肖敏;史忠科;;主動攻擊水雷出水姿態(tài)控制和彈道仿真[J];兵工學報;2010年09期

10 劉偉;柯芳;朱斌;樊鍵;;半捷聯導引頭穩(wěn)定平臺的雙環(huán)滑模變結構控制[J];兵工學報;2010年12期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 楊俊春;胡軍;呂孝樂;;高超聲速飛行器再入段滑模跟蹤控制設計[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

2 董磊;劉賢興;孫宇新;;無軸承異步電機徑向懸浮力的微分幾何變結構解耦控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

3 梁捷;陳力;;漂浮基空間機械臂姿態(tài)、關節(jié)協(xié)調運動的模糊變結構滑�？刂芠A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 陳志煌;陳力;;漂浮基雙臂空間機器人本體與末端抓手協(xié)調運動的模糊滑�？刂芠A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

5 楊林;樊立萍;;基于模糊的電氣伺服系統(tǒng)等效滑模變結構控制[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

6 毛行靜;陳力;;漂浮基空間機械臂末端爪手慣性空間軌跡跟蹤的改進滑模變結構控制方案[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

7 張嫻;程月華;姜斌;;基于滑模觀測器和變結構控制的小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)設計[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

8 王亞慧;程培新;趙亞丹;張桐;;針對時滯系統(tǒng)的RBF神經網絡滑�？刂撇呗訹A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

9 李岳明;萬磊;王波;;新型切換函數滑�？刂芠A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

10 孫衢;王永玉;;基于云模型的非線性系統(tǒng)智能滑�？刂芠A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 劉攀;繩索牽引機器人及虛擬重力系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

2 王前;開關電源的協(xié)同控制理論及脈寬調制應用技術研究[D];華南理工大學;2010年

3 羅石;線控轉向系統(tǒng)主動安全預測控制策略的研究[D];江蘇大學;2010年

4 褚端峰;客車行駛穩(wěn)定性控制的關鍵技術研究[D];武漢理工大學;2010年

5 羅珂;基于輸出預測和LMI方法的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制研究[D];山東大學;2010年

6 楊濤;面向空間任務的追蹤理論與應用研究[D];國防科學技術大學;2010年

7 張志鋒;感應電機無速度傳感器直接轉矩控制關鍵技術研究[D];沈陽工業(yè)大學;2010年

8 關麗榮;基于反推技術的永磁直線同步電機控制策略研究[D];沈陽工業(yè)大學;2010年

9 張勇;交通流的非線性分析、預測和控制[D];北京交通大學;2011年

10 王云峰;硫化鎳礦選礦過程模型及優(yōu)化策略研究[D];蘭州理工大學;2010年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 張蛟龍;平面二級倒立擺的控制策略研究[D];河南理工大學;2010年

2 何鳳平;遲滯系統(tǒng)的滑模變結構控制算法研究[D];浙江理工大學;2010年

3 王仁政;減搖鰭電液負載仿真臺控制系統(tǒng)的分析設計[D];哈爾濱工程大學;2010年

4 姜輝;二級倒立擺控制方法研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

5 王嘉男;海洋潛器全方位推進器主軸控制系統(tǒng)設計與實現[D];哈爾濱工程大學;2010年

6 朱志偉;基于滑模觀測器的永磁同步電機無傳感器研究[D];大連理工大學;2010年

7 焦辰輝;基于模糊滑�？刂频娜S橋式吊車系統(tǒng)[D];大連理工大學;2010年

8 劉敬娜;幾類生物動力學系統(tǒng)模型的變結構控制[D];遼寧師范大學;2010年

9 成杰;變結構控制在陣列式磁集成電壓調整模塊中的應用研究[D];遼寧工程技術大學;2008年

10 雷家寧;三相光伏并網發(fā)電系統(tǒng)研究[D];長沙理工大學;2010年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 朱建豐;徐世杰;;月球重力轉彎軟著陸的模糊變結構控制[J];北京航空航天大學學報;2007年05期

2 歐陽自遠;中國探月行動[J];百科知識;2004年11期

3 陳剛;萬自明;徐敏;陳士櫓;;遺傳算法在航天器軌跡優(yōu)化中的應用[J];彈道學報;2006年01期

4 王劼,崔乃剛,劉暾;通過“建立月球垂線”實現月球軟著陸方法研究[J];導彈與航天運載技術;2000年04期

5 馬克茂,陳立甲,王子才;實用飛行器軟著陸控制律設計[J];導彈與航天運載技術;2001年02期

6 王鵬基;張熇;曲廣吉;;月球軟著陸接近段最優(yōu)開關制導律設計分析[J];導彈與航天運載技術;2007年04期

7 張旭輝;劉竹生;;火星探測器軌道設計與優(yōu)化技術[J];導彈與航天運載技術;2008年02期

8 徐偉彪,趙海斌;小行星深空探測的科學意義和展望[J];地球科學進展;2005年11期

9 黃翔宇,崔祜濤,崔平遠;探測器著陸小天體的自主光學導航研究[J];電子學報;2003年05期

10 劉彥驊;中國“嫦娥計劃”的六大意義[J];飛碟探索;2005年02期

中國重要會議論文全文數據庫 前4條

1 尚海濱;崔平遠;欒恩杰;;基于平均法的小推力轉移軌道優(yōu)化研究[A];第25屆中國控制會議論文集（上冊）[C];2006年

2 周凈揚;周荻;段廣仁;;月球探測器軟著陸最優(yōu)軌道設計[A];第25屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2006年

3 劉林;侯錫云;;關于小行星探測中的軌道問題[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第一屆學術會議論文集[C];2005年

4 史雪巖;崔祜濤;崔平遠;;深空探測器繞飛小天體的軌道動力學分析[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第一屆學術會議論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數據庫 前1條

1 張夢然;[N];科技日報;2010年

中國博士學位論文全文數據庫 前8條

1 張振江;近小行星軌道動力學研究及其在引力拖車中的應用[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

2 郗曉寧;月球探測器軌道動力學及其設計[D];中國科學院上海天文臺;2000年

3 孫軍偉;月球探測器自主導航與控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

4 李爽;基于光學測量的相對導航方法及在星際著陸中的應用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

5 劉宇飛;深空自主導航方法研究及在接近小天體中的應用[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

6 龔勝平;太陽帆航天器動力學與控制研究[D];清華大學;2009年

7 單永正;月球探測器軟著陸的制導問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

8 朱圣英;小天體探測器光學導航與自主控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

中國碩士學位論文全文數據庫 前9條

1 葛春生;深空探測器軌道設計與修正方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 蔡艷芳;月球探測器軟著陸制導控制方法研究[D];西北工業(yè)大學;2006年

3 馬文臻;深空探測器的軌道設計與優(yōu)化[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2006年

4 常曉飛;月球著陸艙制動減速段的控制研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

5 李黎;基于X射線脈沖星的航天器自主導航方法研究[D];國防科學技術大學;2006年

6 李冬雪;月球探測器軟著陸有限推力控制軌道優(yōu)化設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

7 劉浩敏;月球軟著陸主制動段制導與控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

8 郭敏華;月球軟著陸的建模與控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

9 李小玉;深空借力飛行/小推力軌道設計與優(yōu)化[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2010年

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中國期刊全文數據庫 前10條

1 王悅;劉歡;王開強;張柏楠;;載人探測小行星的目標星選擇[J];航天器工程;2012年06期

2 吳國興;;美國為什么要去捉小行星?[J];太空探索;2014年03期

3 袁崇煥;;“隼鳥”歷險記——日本“隼鳥”號飛船探測小行星紀實[J];國外科技動態(tài);2005年12期

4 吳國興;;如何與小行星親密接觸[J];太空探索;2011年06期

5 謝懿;;小行星,大挑戰(zhàn)[J];太空探索;2012年04期

6 尹懷勤;;大膽設想:捉一個小行星建家園[J];太空探索;2013年03期

7 前哨;用小行星作太空武器(上)[J];太空探索;2003年05期

8 任大力;小行星撞擊探秘[J];飛碟探索;2000年05期

9 庾晉 ,周艷瓊 ,白杉;小行星:人類的現實威脅[J];飛碟探索;2001年06期

10 羽子;;日本隼鳥號小行星探測器起死回生[J];國際太空;2011年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 趙海斌;倪維斗;馬月華;李廣宇;;小行星和彗星空間探測[A];第七屆全國空間化學與隕石學學術研討會論文集[C];2003年

2 趙海斌;徐偉彪;馬月華;;小行星深空探測的科學目標與探測計劃[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第一屆學術會議論文集[C];2005年

3 劉業(yè)楠;孟立飛;任瓊英;趙華;劉國青;易忠;張超;;小行星類雅效應探測研究[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第九屆學術年會論文集（下冊）[C];2012年

4 馬月華;倪維斗;李廣宇;趙海斌;;自導航小行星空間探測[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第一屆學術會議論文集[C];2005年

5 寶音;;小行星探測中的動力學與優(yōu)化問題[A];第三屆全國動力學與控制青年學者研討會論文摘要集[C];2009年

6 楊劍峰;盛英華;徐博;;我國小行星探測發(fā)展趨勢研究[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第九屆學術年會論文集（下冊）[C];2012年

7 崔平遠;崔祜濤;趙海濱;董光亮;邱景輝;欒恩杰;吳偉仁;田玉龍;;我國小行星探測方案設想[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第一屆學術會議論文集[C];2005年

8 龐之浩;;世界小行星探測概覽[A];中國空間科學學會空間探測專業(yè)委員會第二十六屆全國空間探測學術研討會會議論文集[C];2013年

9 繆秉魁;林楊挺;陳宏毅;;小行星探測研究現狀與展望[A];中國礦物巖石地球化學學會第14屆學術年會論文摘要專輯[C];2013年

10 孫克新;徐亮;方寶東;;小行星探測目標選取探討[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第八屆學術年會論文集（上篇）[C];2011年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 吳京;[N];大眾科技報;2002年

2 李冰之;[N];新華每日電訊;2009年

3 李冰之;[N];中國航天報;2009年

4 鄧鑫;[N];深圳特區(qū)報;2011年

5 驄驍 劉鍇;[N];新華每日電訊;2012年

6 林蔭;[N];文匯報;2012年

7 南方周末記者 黃永明;[N];南方周末;2012年

8 本報駐美國記者 陳一鳴;[N];人民日報;2013年

9 本報記者 王婷婷;[N];科技日報;2013年

10 王婷婷;[N];中國礦業(yè)報;2013年

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 王曉彬;小行星形狀和自轉參量的觀測研究[D];中國科學院研究生院（云南天文臺）;2003年

2 趙志軍;小行星著陸裝置及其侵徹錨固的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 王宏;不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究[D];長春工業(yè)大學;2015年

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