自20世紀(jì)以來小行星探測任務(wù)方興未艾,世界各主要國家及組織均實施或規(guī)劃了小行星探測任務(wù)中國國家航天局也提出了中國未來幾十年的小行星探測計劃。小行星探測任務(wù)已成為國際競爭的重要表現(xiàn)形式,可以彰顯出中國自改革開放以來不斷提高的國家科技實力。同時,小行星探測任務(wù)也有利于人類進(jìn)一步了解太陽系的形成和演化,有利于人類進(jìn)一步了解自然。本文建立了小行星引力場神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,對探測器著陸軌跡進(jìn)行優(yōu)化,并提出了著陸軌跡快速規(guī)劃方法及自主著陸控制方法。首先,本章在多面體模型的基礎(chǔ)上,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了引力場神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,提高了計算效率。此外,詳細(xì)介紹了探測器受擾情況下的三維動力學(xué)模型。此后,本章對直接法和間接法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并利用偽譜-同倫混合方法解決了強(qiáng)非線性引力場情況下軌跡優(yōu)化問題,生成了狀態(tài)初值與協(xié)狀態(tài)初值相對應(yīng)的數(shù)據(jù)集。然后,分別利用BP神經(jīng)和ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對狀態(tài)初值與協(xié)狀態(tài)初值間存在的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了擬合,并比較了兩種網(wǎng)絡(luò)計算效率和擬合精度。最后,在之前工作的基礎(chǔ)上,提出了小行星軟著陸自主控制方法。即生成對應(yīng)不同著陸時間的狀態(tài)&協(xié)狀態(tài)擬合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在探測器著陸過程中,每隔一段時間對...

【文章來源】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 軌跡規(guī)劃方法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法發(fā)展研究
        1.2.3 著陸制導(dǎo)方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 小行星引力場及動力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 常用坐標(biāo)系
    2.3 小行星引力場模型
        2.3.1 球諧函數(shù)模型
        2.3.2 多面體模型
    2.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        2.4.1 前饋計算方法
        2.4.2 系數(shù)反饋調(diào)整方法
    2.5 引力場神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模
        2.5.1 引力場神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法
        2.5.2 建模精度分析
    2.6 擾動力學(xué)模型
    2.7 三維動力學(xué)模型
    2.8 本章小結(jié)
第3章 小行星軟著陸軌跡優(yōu)化方法
    3.1 引言
    3.2 任務(wù)分析
    3.3 偽譜法(SQP方法)
        3.3.1 Lagrange插值與高斯積分
        3.3.2 基于gauss積分求解Lagrange插值
        3.3.3 微分矩陣及KKT條件
        3.3.4 偽譜法用于動態(tài)優(yōu)化
    3.4 間接法
        3.4.1 極大值原理
        3.4.2 兩點(diǎn)邊值問題
        3.4.3 打靶法與牛頓迭代法
        3.4.4 同倫方法
        3.4.5 偽譜-同倫混合軌跡優(yōu)化求解方法
    3.5 軌跡優(yōu)化仿真
    3.6 軌跡優(yōu)化簇仿真
    3.7 本章小結(jié)
第4章 小行星軟著陸軌跡自主規(guī)劃方法
    4.1 引言
    4.2 方法設(shè)計
    4.3 軟著陸軌跡快速規(guī)劃方法
        4.3.1 ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        4.3.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌跡規(guī)劃方法
        4.3.3 基于ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌跡規(guī)劃方法
    4.4 軟著陸軌跡自主制導(dǎo)控制方法
        4.4.1 受擾動下探測器軌跡著陸仿真
        4.4.2 受擾動下探測器軟著陸蒙特卡羅仿真
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]小行星探測:讓我國從航天大國走向強(qiáng)國 [J].   紅外. 2017(08)
[2]考慮跟蹤制導(dǎo)的小天體著陸軌跡閉環(huán)優(yōu)化方法 [J]. 胡海靜,高艾,朱圣英,崔平遠(yuǎn).  宇航學(xué)報. 2015(12)
[3]基于Terminal滑模的小行星探測器著陸連續(xù)控制 [J]. 劉克平,曾建鵬,趙博,李元春.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(10)
[4]不規(guī)則形狀小行星引力環(huán)境建模及球諧系數(shù)求取方法 [J]. 張振江,崔祜濤,任高峰.  航天器環(huán)境工程. 2010(03)
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[6]附著小行星的視線制導(dǎo)規(guī)律 [J]. 崔祜濤,史雪巖,崔平遠(yuǎn),李傲霜.  空間科學(xué)學(xué)報. 2002(03)
[7]軟著陸小行星的制導(dǎo)與控制規(guī)律研究 [J]. 崔祜濤,史雪巖,崔平遠(yuǎn),李傲霜.  飛行力學(xué). 2002(02)
[8]月球最優(yōu)軟著陸兩點(diǎn)邊值問題的數(shù)值解法 [J]. 王大軼,李鐵壽,馬興瑞.  航天控制. 2000(03)

博士論文
[1]基于操作性條件反射的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制[D]. 賈梓筠.北京交通大學(xué) 2017
[2]探測器盤旋/軟著陸小天體的自主最優(yōu)制導(dǎo)與滑模控制方法研究[D]. 張鵬.吉林大學(xué) 2016
[3]基于極限學(xué)習(xí)的系統(tǒng)辨識方法及應(yīng)用研究[D]. 楊易旻.湖南大學(xué) 2013

碩士論文
[1]小行星附著軌跡優(yōu)化設(shè)計與制導(dǎo)方法研究[D]. 譚浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]小行星軟著陸動力下降段制導(dǎo)與控制方法研究[D]. 李曉宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]小行星探測器動力下降段的控制方法研究[D]. 馬天豪.長春工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3481967