【摘要】：月球軟著陸是人類進(jìn)行月球探測不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),而導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)又是月球軟著陸的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)。本文根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)深空探測基礎(chǔ)研究中心承擔(dān)的“月球軟著陸高精度導(dǎo)航與制導(dǎo)方法研究”的課題任務(wù)要求,應(yīng)用最優(yōu)控制方法,對(duì)月球探測器精確軟著陸的制導(dǎo)問題進(jìn)行了深入與系統(tǒng)的研究,論文開展的研究工作如下。針對(duì)月球探測器非定點(diǎn)軟著陸問題,根據(jù)經(jīng)典最優(yōu)控制理論中的Pontryagin極大值原理,設(shè)計(jì)最優(yōu)制導(dǎo)律,證明了軟著陸過程中任意連續(xù)時(shí)間段內(nèi)均不存在奇異情況,并應(yīng)用非線性規(guī)劃求解最優(yōu)著陸軌跡。針對(duì)月球探測器三維精確定點(diǎn)軟著陸問題,對(duì)動(dòng)力下降段制導(dǎo)給出一種參數(shù)化控制與最優(yōu)參數(shù)選擇相結(jié)合的方法。這種方法的主要思想就是利用若干個(gè)分段的常值函數(shù)去逼近最優(yōu)解,在此情況下最優(yōu)控制問題將轉(zhuǎn)化為一系列參數(shù)優(yōu)化問題。首先將待定初始狀態(tài)用與時(shí)間無關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)來表達(dá),再用若干個(gè)分段的常值函數(shù)構(gòu)造參數(shù)化控制器,通過不斷增加參數(shù)個(gè)數(shù),縮小每段參數(shù)的持續(xù)時(shí)間,重復(fù)優(yōu)化可以得到一組無限逼近連續(xù)最優(yōu)解的參數(shù)化解序列,最終得到了一條月球探測器精確軟著陸的著陸軌跡。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V476.3;V448.2
【圖文】：

功軟著陸在月球虹灣地區(qū), 實(shí)現(xiàn)了我國首次地外天體軟著陸任務(wù)�！版隙鹑�(hào)”衛(wèi)星整個(gè)任務(wù)過程分為5個(gè)階段: 發(fā)射段、地月轉(zhuǎn)移段、環(huán)月段、動(dòng)力下降段和月面工作段，其中動(dòng)力下降段主要包含7個(gè)部分，如圖1-1所示。 “嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星的GNC系統(tǒng)具備了自主完成著陸器動(dòng)力下降過程的制導(dǎo)、導(dǎo)航、避障和控制的能力，自此中國繼美國和前蘇聯(lián)之后，也具備了獨(dú)立進(jìn)行地外天體就位探測的能力�！版隙鹑�(hào)”衛(wèi)星總質(zhì)量約4噸, 攜帶推進(jìn)劑約2噸。12月14日,嫦娥三號(hào)著陸器成功實(shí)現(xiàn)月面軟著陸，并釋放了“玉兔號(hào)”月球車。按照工作計(jì)劃和相關(guān)程序，月球車將轉(zhuǎn)入長期管理模式，在進(jìn)行故障排查工作后，月球車上的全景相機(jī)、測月雷達(dá)等四臺(tái)有效載荷按計(jì)劃開展了科學(xué)探測。在此后的月晝工作期間，“玉兔號(hào)”月球車搭載的設(shè)備將根據(jù)需要在地面控制中心的指揮控制下開展后續(xù)探測工作。嫦娥三號(hào)著陸器和“玉兔號(hào)”月球車，圓滿完成了工程任務(wù)，獲取了大量工程數(shù)據(jù)和科學(xué)數(shù)據(jù)，為今后月球探測和科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2.1 月球軟著陸階段劃分月球探測器的軟著陸過程主要分為 4 個(gè)階段，如圖 2-1 所示。圖2-1 下降到月球的各軌道段示意圖（1）離軌段；月球探測器通過變軌進(jìn)入月球停泊軌道，進(jìn)行繞飛，之后根據(jù)任務(wù)選定的著陸點(diǎn)坐標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火給探測器制動(dòng)，探測器進(jìn)入離軌段，開始向月球表面下降；（2）霍曼轉(zhuǎn)移段；月球探測器與停泊軌道脫離，采用霍曼轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)入過渡軌道，一般來說會(huì)選取遠(yuǎn)月點(diǎn)高度約為100km，近月點(diǎn)高度約為15km的橢圓軌道，相比直接在100km處的高空進(jìn)行減速制動(dòng)，霍曼轉(zhuǎn)移節(jié)省了探測器的燃料消耗

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2722971