月球飞船动力下降制导技术研究

发布时间：2021-06-20 07:16

　　动力下降段是软着陆任务中十分重要的环节,而制导控制技术是实现精确着陆的关键技术之一,直接决定整个任务的成败。因此本文对月球飞船动力下降段制导控制技术进行了研究,主要工作内容和成果如下:首先,对飞船动力下降过程进行了详细分析,并定义了相应的坐标系,基于受力分析和运动分析,建立了动力学模型。其次,提出了动力下降段最优标称轨迹制导方法,包含最优标称轨迹设计和标称轨迹跟踪两部分。最优标称轨迹设计问题可归结为以燃耗最优为性能指标的最优控制问题,可利用直接配点法将此最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解。在标称轨迹跟踪部分,控制算法包含两部分,一是求解非线性规划问题时得到的标称控制序列,二是闭环校正控制部分,两者对应叠加得到实际控制指令。仿真结果表明,本文所提最优标称轨迹制导方法能有效地使飞船在存在初始偏差时软着陆在期望落点附近,且燃耗少。再次,为了提高制导律对初始误差和过程干扰的鲁棒性,设计了下降段预测制导方法。基于开普勒轨道力学,由飞船当前飞行状态预测其落月位置和速度,以及相应的剩余飞行时间。设计了切向和法向解耦的闭环制导律。切向制导律根据预测的落点速度偏差和剩余飞行时间形成切向推力控制量,... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

“嫦娥三号”飞船着陆过程示意图

南京航空航天大学硕士学位论文5图 1.1 “嫦娥三号”飞船着陆过程示意图图 1.2 “玉兔号”月球车月面勘探示意图1.2.2 动力下降段制导控制技术研究现状针对月球软着陆任务中动力下降段制导控制技术，国内外学者进行了大量的研究，有多种方法成功应用到月球飞船上，迄今为止，人类已成功实现了 20 次月球软着陆。从已有的研究成果来看，在软着陆过程中，动力下降段的制导控制除了要控制飞船以合理的着陆速度到达着陆点之外，还应该满足以下要求[7,18-19]：1）燃耗最优或次优动力下降过程

图 4.23 机动飞行式月面巡视探测示意图坐标系的定义建立了两个坐标系：月面惯性坐标系Oxy 、机体坐标系b b bO x y ，如图 4.24 所OxybO bxbyF飞船质心惯性系 x正方向发动机推力

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]星际软着陆动力下降与障碍规避制导方法研究[D]. 陶婷.南京航空航天大学 2016
[2]深空探测器软着陆制导与控制方法研究[D]. 于文进.哈尔滨工业大学 2012
[3]月面软着陆的制导与控制方法研究[D]. 张烽.哈尔滨工业大学 2009
[4]月球软着陆主制动段制导与控制方法研究[D]. 刘浩敏.哈尔滨工业大学 2007
[5]月球探测器软着陆制导控制方法研究[D]. 蔡艳芳.西北工业大学 2006



本文编号：3238743