發(fā)布時間：2020-06-20 21:06

【摘要】：月球軟著陸是人類進行月球探測不可缺少的一個環(huán)節(jié),而導航、制導與控制技術又是月球軟著陸的一個關鍵性技術。本文根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學深空探測基礎研究中心承擔的“月球軟著陸高精度導航與制導方法研究”的課題任務要求,應用最優(yōu)控制方法,對月球探測器精確軟著陸的制導問題進行了深入與系統(tǒng)的研究,論文開展的研究工作如下。針對月球探測器非定點軟著陸問題,根據(jù)經(jīng)典最優(yōu)控制理論中的Pontryagin極大值原理,設計最優(yōu)制導律,證明了軟著陸過程中任意連續(xù)時間段內(nèi)均不存在奇異情況,并應用非線性規(guī)劃求解最優(yōu)著陸軌跡。針對月球探測器三維精確定點軟著陸問題,對動力下降段制導給出一種參數(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)用與時間無關的系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)來表達,再用若干個分段的常值函數(shù)構造參數(shù)化控制器,通過不斷增加參數(shù)個數(shù),縮小每段參數(shù)的持續(xù)時間,重復優(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。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V476.3;V448.2
【圖文】：

功軟著陸在月球虹灣地區(qū), 實現(xiàn)了我國首次地外天體軟著陸任務�！版隙鹑�號”衛(wèi)星整個任務過程分為5個階段: 發(fā)射段、地月轉(zhuǎn)移段、環(huán)月段、動力下降段和月面工作段，其中動力下降段主要包含7個部分，如圖1-1所示。 “嫦娥三號”衛(wèi)星的GNC系統(tǒng)具備了自主完成著陸器動力下降過程的制導、導航、避障和控制的能力，自此中國繼美國和前蘇聯(lián)之后，也具備了獨立進行地外天體就位探測的能力�！版隙鹑�號”衛(wèi)星總質(zhì)量約4噸, 攜帶推進劑約2噸。12月14日,嫦娥三號著陸器成功實現(xiàn)月面軟著陸，并釋放了“玉兔號”月球車。按照工作計劃和相關程序，月球車將轉(zhuǎn)入長期管理模式，在進行故障排查工作后，月球車上的全景相機、測月雷達等四臺有效載荷按計劃開展了科學探測。在此后的月晝工作期間，“玉兔號”月球車搭載的設備將根據(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。嫦娥三號著陸器和“玉兔號”月球車，圓滿完成了工程任務，獲取了大量工程數(shù)據(jù)和科學數(shù)據(jù)，為今后月球探測和科學研究打下了堅實基礎。

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入月球停泊軌道，進行繞飛，之后根據(jù)任務選定的著陸點坐標，發(fā)動機點火給探測器制動，探測器進入離軌段，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，一般來說會選取遠月點高度約為100km，近月點高度約為15km的橢圓軌道，相比直接在100km處的高空進行減速制動，霍曼轉(zhuǎn)移節(jié)省了探測器的燃料消耗

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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5 王鵬基;張q

本文編號：2722971