制動捕獲是火星環(huán)繞探測的關(guān)鍵動作,如何耗費更低的推進劑且能夠安全、快速地實現(xiàn)捕獲是未來大型火星探測任務(wù)必須解決的問題之一。氣動捕獲充分利用了火星大氣的減速作用,降低了推進劑需求,縮短了飛行時間,有望順利解決上述難題。高效、精確、魯棒性強的制導(dǎo)算法是實施氣動捕獲的關(guān)鍵。本文以未來的火星取樣返回、載人登陸火星等任務(wù)為背景,面向工程應(yīng)用需求,深入研究了基于升力控制、連續(xù)阻力控制和離散阻力控制三種不同類型探測器的氣動捕獲制導(dǎo)策略,提出了相應(yīng)的解析預(yù)測制導(dǎo)算法,并進行仿真分析與驗證。研究中通過適當?shù)募僭O(shè)與近似,建立了三自由度質(zhì)點動力學(xué)模型,用于分析探測器在氣動捕獲過程中的動態(tài)特性和解析制導(dǎo)算法推導(dǎo)。為了充分體現(xiàn)大氣密度變化對氣動捕獲制導(dǎo)算法的影響,根據(jù)實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征,構(gòu)造了時變大氣密度誤差模型。通過分析升力和阻力控制模式的控制變量和捕獲走廊特征,掌握了氣動捕獲的運動模態(tài)和飛行特性。在基于升力控制的氣動捕獲制導(dǎo)算法研究中,將氣動捕獲過程劃分為初始進入、平衡滑翔和飛出三個階段,針對每個階段的運動特征分別提出了相應(yīng)的制導(dǎo)策略:在初始進入段,控制飽和現(xiàn)象嚴重,控制變量保持常值;在平衡滑翔段,通過反饋控... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

剛性鈍體構(gòu)型

３）半剛性可展開鈍體構(gòu)型??半剛性可展開鈍體構(gòu)型在收攏狀態(tài)時與剛性鈍體構(gòu)型相似，主要區(qū)別是增加??了可展開機構(gòu)，可實現(xiàn)探測器阻力面積的連續(xù)可控變化。由于質(zhì)量的限制，展開??機構(gòu)需進行最大化減重設(shè)計，一般采用桿系結(jié)構(gòu)或充氣結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)剛度相對較差，??

圖１．４半剛性可展開構(gòu)型??４）柔性充氣可展開構(gòu)型??柔性充氣可展開構(gòu)型是基于充氣展開技術(shù)發(fā)展而來，采用輕質(zhì)高強柔性材料，??通過充氣展開增大探測器阻力面積。見圖１．５。一般來說，柔性充氣結(jié)構(gòu)的展開??過程是不可逆，即展開后無法重新收攏，只能分離或者再次展開其它充氣結(jié)構(gòu)，??因此阻力面積的變化是離散且有限的，對制導(dǎo)和控制系統(tǒng)提出了更嚴苛的要求。??另外，氣動減速段探測器會經(jīng)歷氣動加熱過程，柔性材料必須能夠經(jīng)受氣動加熱??的考驗，這對柔性材料也是嚴峻的考驗［１８－２１］。??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2919474