動力下降段是軟著陸任務(wù)中十分重要的環(huán)節(jié),而制導(dǎo)控制技術(shù)是實現(xiàn)精確著陸的關(guān)鍵技術(shù)之一,直接決定整個任務(wù)的成敗。因此本文對月球飛船動力下降段制導(dǎo)控制技術(shù)進行了研究,主要工作內(nèi)容和成果如下:首先,對飛船動力下降過程進行了詳細分析,并定義了相應(yīng)的坐標系,基于受力分析和運動分析,建立了動力學模型。其次,提出了動力下降段最優(yōu)標稱軌跡制導(dǎo)方法,包含最優(yōu)標稱軌跡設(shè)計和標稱軌跡跟蹤兩部分。最優(yōu)標稱軌跡設(shè)計問題可歸結(jié)為以燃耗最優(yōu)為性能指標的最優(yōu)控制問題,可利用直接配點法將此最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題進行求解。在標稱軌跡跟蹤部分,控制算法包含兩部分,一是求解非線性規(guī)劃問題時得到的標稱控制序列,二是閉環(huán)校正控制部分,兩者對應(yīng)疊加得到實際控制指令。仿真結(jié)果表明,本文所提最優(yōu)標稱軌跡制導(dǎo)方法能有效地使飛船在存在初始偏差時軟著陸在期望落點附近,且燃耗少。再次,為了提高制導(dǎo)律對初始誤差和過程干擾的魯棒性,設(shè)計了下降段預(yù)測制導(dǎo)方法。基于開普勒軌道力學,由飛船當前飛行狀態(tài)預(yù)測其落月位置和速度,以及相應(yīng)的剩余飛行時間。設(shè)計了切向和法向解耦的閉環(huán)制導(dǎo)律。切向制導(dǎo)律根據(jù)預(yù)測的落點速度偏差和剩余飛行時間形成切向推力控制量,... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

“嫦娥三號”飛船著陸過程示意圖

南京航空航天大學碩士學位論文5圖 1.1 “嫦娥三號”飛船著陸過程示意圖圖 1.2 “玉兔號”月球車月面勘探示意圖1.2.2 動力下降段制導(dǎo)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀針對月球軟著陸任務(wù)中動力下降段制導(dǎo)控制技術(shù)，國內(nèi)外學者進行了大量的研究，有多種方法成功應(yīng)用到月球飛船上，迄今為止，人類已成功實現(xiàn)了 20 次月球軟著陸。從已有的研究成果來看，在軟著陸過程中，動力下降段的制導(dǎo)控制除了要控制飛船以合理的著陸速度到達著陸點之外，還應(yīng)該滿足以下要求[7,18-19]：1）燃耗最優(yōu)或次優(yōu)動力下降過程

圖 4.23 機動飛行式月面巡視探測示意圖坐標系的定義建立了兩個坐標系：月面慣性坐標系Oxy 、機體坐標系b b bO x y ，如圖 4.24 所OxybO bxbyF飛船質(zhì)心慣性系 x正方向發(fā)動機推力

【參考文獻】：
期刊論文
[1]月球科學的新認識:嫦娥三號月球車探測成果[J]. 肖龍,凌宗成,張昊,法文哲.  中國科學基金. 2016(03)
[2]火星探測發(fā)展歷程與未來展望[J]. 于登云,孫澤洲,孟林智,石東.  深空探測學報. 2016(02)
[3]中國月球探測器發(fā)展歷程和經(jīng)驗初探[J]. 葉培建,黃江川,孫澤洲,楊孟飛,孟林智.  中國科學:技術(shù)科學. 2014(06)
[4]嫦娥三號著陸器動力下降的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制[J]. 張洪華,關(guān)軼峰,黃翔宇,李驥,趙宇,于萍,張曉文,楊巍,梁俊,王大軼.  中國科學:技術(shù)科學. 2014(04)
[5]嫦娥三號探測器的技術(shù)設(shè)計與成就[J]. 孫澤洲,張廷新,張熇,賈陽,張洪華,陳建新,吳學英,申振榮.  中國科學:技術(shù)科學. 2014(04)
[6]基于混合法的月球軟著陸軌跡優(yōu)化[J]. 彭坤,果琳麗,向開恒,王平,徐世杰.  北京航空航天大學學報. 2014(07)
[7]基于凸優(yōu)化理論的含約束月球定點著陸軌道優(yōu)化[J]. 林曉輝,于文進.  宇航學報. 2013(07)
[8]基于組合優(yōu)化策略的月球軟著陸最優(yōu)軌道設(shè)計[J]. 曹濤,董長虹.  北京航空航天大學學報. 2012(11)
[9]月表典型區(qū)撞擊坑形態(tài)分類及分布特征[J]. 何姝珺,陳建平,李珂,王翔,李智強.  地學前緣. 2012(06)
[10]月球車驅(qū)動輪在模擬月壤上的沉陷特性實驗分析[J]. 唐正義,呂振華,趙建新,江磊.  航天器環(huán)境工程. 2012(01)

博士論文
[1]月球探測器軟著陸的制導(dǎo)問題研究[D]. 單永正.哈爾濱工業(yè)大學 2009

碩士論文
[1]星際軟著陸動力下降與障礙規(guī)避制導(dǎo)方法研究[D]. 陶婷.南京航空航天大學 2016
[2]深空探測器軟著陸制導(dǎo)與控制方法研究[D]. 于文進.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]月面軟著陸的制導(dǎo)與控制方法研究[D]. 張烽.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[4]月球軟著陸主制動段制導(dǎo)與控制方法研究[D]. 劉浩敏.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[5]月球探測器軟著陸制導(dǎo)控制方法研究[D]. 蔡艷芳.西北工業(yè)大學 2006



本文編號：3238743